微地震事件密度在压裂评价中...—以准噶尔盆地玛湖凹陷为例_陈仙江.pdf
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1、断块油气田2023年5月收稿日期:2022-11-25;改回日期:2023-03-20。第一作者:陈仙江,男,1985年生,高级工程师,2010年毕业于东北石油大学采油气工程技术专业,主要从事油藏评价与产能建设工作。E-mail:。微地震事件密度在压裂评价中的应用以准噶尔盆地玛湖凹陷为例陈仙江1,刘腾蛟2,刘进军1,王奎奎1,徐刚2,徐焕焕3(1.中国石油新疆油田分公司开发公司,新疆 克拉玛依834000;2.东方地球物理公司新兴物探开发处,河北 涿州072751;3.四川页岩气勘探开发有限责任公司,四川 成都610000)基金项目:中国石油天然气集团有限公司科学研究与技术开发项目“体积压裂优
2、化设计软件”(2020B-4118)摘要随着致密油、页岩油等非常规油气资源的规模开发,微地震监测技术在非常规储层改造中的应用发展十分迅速。现阶段的微地震监测解释技术主要利用微地震事件的位置、时间、震级、裂缝长宽高、储层改造体积等参数,结合压裂施工、地震地质等参数开展解释工作,无法有效评价缝网内部改造程度。微地震事件密度属性可以直观地反映缝网内部各位置的破碎程度,密度值越大,储层改造越充分,因此文中首次尝试开展微地震事件密度属性与事件距射孔距离参数交会分析,探索微地震事件密度分布特征。在统计准噶尔盆地玛湖凹陷百口泉组166段微地震事件密度分布特征后,形成了该区域密度分布模板,可用于评价单段改造效
3、果与同区块平均改造效果差异,以及缝网内部改造程度。现场结合压裂施工曲线资料,可实时指导压裂施工规模优化,提高油井整体改造效果,同时结合玛湖凹陷某水平井产液剖面数据,证明微地震事件单段平均密度与各段产液量存在很好的相关性。关键词微地震;密度模板;储层改造评价中图分类号:TE357.1+4文献标志码:AApplication of microseismic event density in fracturing evaluation:taking MahuDepression in Junggar Basin as an exampleCHEN Xianjiang1,LIU Tengjiao2,L
4、IU Jinjun1,WANG Kuikui1,XU Gang2,XU Huanhuan3(1.Development Company,Xinjiang Oilfield Company,PetroChina,Karamay 834000,China;2.New Resources GeophysicalExploration Division,BGP Inc.,CNPC,Zhuozhou 072751,China;3.Sichuan Shale Gas Exploration and Development Co.,Ltd.,Chengdu 610000,China)Abstract:Wit
5、h the large-scale development of unconventional oil and gas resources such as tight oil and shale oil,the application ofmicroseismic monitoring technology in the unconventional reservoir fracturing has developed rapidly.The current microseismicinterpretation technology mainly uses the location,time,
6、magnitude,fracture length,width and height,reservoir reconstruction volumeandotherparametersofmicroseismiceventstocarryoutcomprehensiveanalysiswithfracturingconstructionandgeologicalparameters,which cannot effectively evaluate the internal reconstruction degree of fracture network.The density attrib
7、ute of microseismic eventscan intuitively reflect the degree of fragmentation of each position in the fracture network.The greater the density value,the moreadequate the reservoir fracturing.Therefore,this paper first conducts the intersection analysis between the density attribute ofmicroseismic ev
8、ents and the distance between the event and the perforation,exploring the distribution characteristics of themicroseismic event density.After statistics of the density distribution characteristics of microseismic events in 166 stages ofBaikouquan Formation in Mahu Depression of Junggar Basin,the den
9、sity distribution template is established in this area,which canevaluate the difference between the single fracturing effect and the average fracturing effect in the same block,as well as the degreeof fracturing inside the fracture network.Combined with thefracturing construction curve on site,itcan
10、guidetheoptimization of the fracturing scale in real time,and improvetheoverallfracturingeffect.Meanwhile,combinedwiththe liquidproduction profile data of a horizontal well in Mahu Depression,引用格式:陈仙江,刘腾蛟,刘进军,等.微地震事件密度在压裂评价中的应用:以准噶尔盆地玛湖凹陷为例J.断块油气田,2023,30(3):488-494.CHEN Xianjiang,LIU Tengjiao,LIU J
11、injun,et al.Application of microseismic event density in fracturing evaluation:taking Mahu Depression inJunggar Basin as an exampleJ.Fault-Block Oil&Gas Field,2023,30(3):488-494.doi:10.6056/dkyqt202303017断块油气田FAULT-BLOCK OIL GAS FIELD第30卷第3期第30卷第3期0引言新疆玛湖油田位于准噶尔盆地玛湖凹陷中心区,是世界最大的砾岩油田,具有埋藏深、渗透率低、流动条件差等
12、特征,自然产液能力无法达到工业生产标准。随着近年来地质理论取得突破与勘探技术持续创新,玛湖油田已形成了多个亿吨级储量区,特大型致密砾岩油田储量规模更是高达十亿吨,勘探开发潜力巨大。作为玛湖油田主力开发层系之一的三叠系百口泉组砂砾岩储层埋深2 5004 000 m,属于典型的低孔、低渗特低渗储层1-5。为提高区块整体开发水平,长水平井多级压裂已经成为高效开发手段6-7。微地震监测技术作为评估压裂效果的关键技术,在玛湖地区也进行了规模化应用,具备总结微地震事件密度分布规律的数据基础。微地震监测技术是通过接收地下岩石破碎的地震波信号,反演定位岩石破裂发生的空间位置和时间等信息8-10。微地震监测技术
13、被广泛应用到油气田压裂改造、矿山安全生产、隧道施工建设、水库大坝选址等诸多方面11。近年来,随着致密油、页岩油等非常规油气资源的规模勘探开发,微地震监测技术在油气田压裂改造中的应用发展十分迅速12-15,微地震监测解释技术逐渐完善。早期微地震监测解释技术主要是直接利用微地震事件的空间位置参数,解释压裂裂缝的长宽高及方位信息16-17。近年来,多位学者18-19结合压裂施工参数与地震地质资料,发展形成了基于压裂参数资料的微地震监测数据解释技术与基于常规地震地质资料的微地震监测数据解释技术。储仿东等20利用微地震事件震级、能量、时空分布特征准确地判断出井旁微小天然裂缝的走向和位置,指导压裂技术人员
14、及时调整施工参数,避免套管形变。杜开元等21利用压裂微地震事件的展布特征评价深层页岩气井加砂工艺效果,以更好地指导加砂作业和深层页岩气的开发。通过微地震监测计算的SRV(储层改造体积)参数,可直观地了解不同簇间距的压裂波及范围,为后续簇间距的选择提供重要参考。综上所述,现阶段的微地震监测解释主要利用微地震事件的位置、时间、震级、裂缝长宽高、储层改造体积等参数,并结合压裂施工参数、地震地质参数开展综合分析,评价储层改造效果,指导现场生产施工,而对微地震事件密度属性的应用相对较少。每个微地震事件代表储层压裂过程中岩石的一次破碎,即某局部空间内微地震事件个数越多,微地震事件密度越大,则该空间内岩石破
15、碎次数越多,储层改造越充分。因此,微地震事件密度属性可以直观地反映缝网内部各位置的破碎程度:密度越大,储层改造效果越好;反之,改造效果越差。为丰富微地震监测解释技术,更有效地评价储层改造效果,本文结合前人的研究成果,定量提取了微地震事件的密度属性,首次尝试开展微地震事件密度属性与事件距射孔距离参数交会分析,探索微地震事件密度分布特征。在统计新疆玛湖凹陷三叠系百口泉组166段压裂微地震事件密度分布特征后,形成了该区块压裂微地震事件密度分布模板,可用于评价区块各压裂井储层改造效果。1技术方法1.1微地震事件密度计算目前,事件密度计算方法主要分为2类22-24,即基于分块的点云密度计算和基于距离的点
16、云密度计算。1)基于分块的点云密度计算方法是将点云数据划分成若干块,统计各块内点的数量并以此对点云密度进行表示。该方法只能反映各块整体的密度大小,不能反映块内各点的密度信息。2)基于距离的点云密度计算方法是以点云内各点间的最小距离为度量标准的一种密度计算方法。点云中各点间的距离越小,则点的分布越集中,点云的密度就越大。然而该方法也存在局限性,例如,对于一个稀疏的成对出现的点云,如果各点对之间的距离很大,由于各点成对出现,在各自很小的领域内都有一个距离很近的点,计算出的密度值很大,但实际点云很稀疏,会导致对点云密度的误判。因此,本文采用李红卫25提出的点云局部自适应密度计算方法求取各个微地震事件
17、的密度值,具体计算过程如下。首先,对于微地震事件云P中的任一点Pi,计算半径为r的邻域NrPi()中Pi处的局部密度d Pi():d Pi()=num NrPi()()(1)其次,计算NrPi()中密度的平均值mrPi():mrPi()=1nPjNrPi()d Pj()(2)式中:n为邻域内点的个数;d Pj()为邻域内任一点Pj处的局部密度。然后,确定局部标准差rPi():it is proved that the single average density ofmicroseismic events is closely related to the liquid production
18、of each section.Key words:microseismic;density template;evaluation of reservoir fracturing陈仙江,等.微地震事件密度在压裂评价中的应用:以准噶尔盆地玛湖凹陷为例489断块油气田2023年5月rPi()=1nPjNrPi()d Pj()-mrPi()()2(3)最后,设定放大系数G,并利用局部密度平均值和局部标准差,得到事件局部自适应密度d Pi():d Pi()=mrPi()+GrPi()d Pi()-mrPi()()(4)放大系数与邻域半径通常依据实际情况和经验获得。根据不同区块微地震事件密度实际计算经
19、验,G一般取值在15,r一般取值在2050。由于玛湖凹陷砂砾岩储层压裂产生的微地震事件相对较少,各事件的距离相对较远,将该区块的G取值为3,r取值为50。在同一区块利用固定参数计算微地震事件密度值,可分析对比同区块内的密度属性大小。该方法能够使密集区域的密度变大,稀疏区域的密度变小,则两者之间的密度差变大,能够更好地反映缝网内部的密度差异,评价不同位置的压裂效果。1.2密度分布特征统计运用式(4)计算得到玛湖凹陷砂砾岩储层某压裂段每个微地震事件的密度值,即局部自适应密度,并按距离加权反比法求取密度属性平面分布。基本思路是:将插值函数F x,()y定义为各数据点密度值fk的加权平均,即点xk,y
20、k()的密度值fk对F x,()y的影响程度与点xk,yk()到点x,()y的距离dk成反比21-28。F x,()y=nk=1fk/d2k()nk=11/d2k()(5)其中dk=x-xk()2+y-yk()2式中:k为邻域中点的序号。玛湖凹陷某压裂段按式(5)插值完成的微地震事件密度属性平面分布如图1所示。图中蓝色直线为水平井井轨迹,粉色三角点为该井第18段三簇射孔位置,圆点为该段微地震事件平面分布位置,下同。图1玛湖凹陷某压裂段密度属性平面图Fig.1Density attribute plane view of a fractured stage in Mahu Depression由
21、图1可知:射孔点附近事件密度较大,岩石破碎较多,储层改造充分;远离射孔点事件密度逐渐变小,储层改造程度变弱。建立事件点距射孔点距离与事件密度的交会图(见图2),可统计分析不同压裂段微地震事件密度的分布特征。图中横坐标数值0点处表示射孔点位置,正值表示射孔点东向,负值表示西向。图2呈现出射孔点附近密度高、远离射孔点密度低的明显特征。通过统计某区块上百个实际监测数据,可总结出该区块微地震事件密度分布规律,形成区域密度分布模板,可用于评价该区域后续压裂井储层改造效果。图2玛湖凹陷某压裂段微地震事件密度分布Fig.2Microseismic event density distribution of
22、a fractured stage in MahuDepression2数据分析图3为玛湖凹陷三叠系百口泉组6口水平井桥塞射孔联作分级压裂微地震监测成果。图中坐标数值0点处表示1井井口位置,正值表示1井井口北(东)向,负值表示南(西)向;蓝色线条为井轨迹平面投影,不同颜色三角点为不同压裂段射孔点,与射孔点颜色相同的圆点为相应压裂段的微地震事件。6口水平井水平段平均长度为1 800 m,压裂段平均长度为65 m,单段加液量平均为1 000 m3,单段加砂量平均为60 m3,有效监测166段压裂数据,成功定位微地震事件共7 317个。各段微地震事件空间展布特征显示人工改造缝网在井轨迹两侧对称扩展,
23、目的层改造相对充分,且无沟通天然裂缝延伸较远的异常情况发生,适合作为该地区微地震事件密度分布特征统计的基础数据。用式(4)计算6口水平井7 317个微地震事件的密度属性,并分析各微地震事件密度与距射孔点距离的交会情况,沿事件密度分布范围两侧边缘拟合2条直线形成的折线(见图4。横坐标表示方法同图2)。该折线即为该地区微地震事件密度分布特征模板(以下简称模板)。该地区压裂形成的微地震事件密度分布在模板内侧,射孔点附近密度最大为12.5,远离射孔点密490第30卷第3期度减小,模板与横坐标的交点为该地区微地震事件距离射孔点的平均距离,也为该区块裂缝的平均半缝长。图4的模板来自166段实际压裂监测数据
24、的统计成果,具有一定的代表性与科学性,可用于评价压裂井储层改造程度,识别储层脆性区、天然裂缝发育带等地质异常区。a2井和3井b6井、7井、8井、9井图3玛湖凹陷6口井微地震事件监测成果Fig.3Microseismic event monitoring results of six wells in MahuDepression图4玛湖凹陷微地震事件密度分布及模板Fig.4Microseismic event density distribution and template in MahuDepression3成果应用3.1压裂效果评价玛湖凹陷三叠系百口泉组2段压裂施工与裂缝参数见表1。由表
25、1可知:2井第16段与1井第11段相比,入井总液量多202.5 m3,加砂总量基本一致,裂缝长度、宽度、高度也分别多扩展了33,6,5 m。利用微地震事件监测成果刻画的形态参数,可以对比2段改造范围的大小,2井第16段改造范围大于1井第11段,但是无法有效评价缝网内部改造情况。表1玛湖凹陷2段压裂与裂缝参数统计Table 1Fracturing and fracture parameter statistics of two stages in MahuDepression1井第11段、2井第16段微地震监测成果如图5所示。图5a中蓝色直线为1井井轨迹,蓝色三角点为第11段射孔位置,蓝色圆点为
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