Description:

"First Break том 25, Октябрь 2007 специальная тема Геофизика и инжиниринг коллектора Отображение зон гидроразрыва по данным пассивной наземной микросейсмической съемки. Imaging hydraulic fracture zones from surface passive microseismic data Vladimir A. Kochnev,1* Ilya V. Goz,1 Vitaly S. Polyakov,1 Issa S. Murtayev,2 Vladimir G. Savin,2 Boris K. Zommer,2 и Ilya V. Bryksin2 приводят некоторые примеры проведения пассивной микросейсмической съемки в России с целью картирования зон гидроразрыва. В большинстве современных микросейсмических методов для картирования зон растрескивания пород при проведении гидроразрыва применяются где N - общее число скважинные системы наблюдений. Трехкомпонентные приемники размещаются в одной или нескольких расположенных поблизости скважинах. Регистрация должна проводиться в высокочастотном диапазоне (выше 100 Гц). (Rutledge et al. 2003, Li et al. 1998, Block et al. 1994, Meadows et al. 1994). Местоположение микроземлетрясений вычисляется по зарегистрированным направлениям прихода волн и задержкам S-волн по отношению к P-волнам. Определить направление прихода волн зачастую непросто, особенно в условиях большого количества микроземлетрясений. Для надежного решения необходимо использовать приемники в нескольких скважинах. Мы предположили, что большое количество микросейсмических событий малой интенсивности создают шумы с широким частотным диапазоном. Вначале реальный уровень интенсивности этих шумов не был очевиден, как и их потенциальная ценность для картирования зон растрескивания при гидроразрыве. Впоследствии было высказано предположение, что суммарный сигнал от множества микроземлетрясений достаточно силен для регистрации на больших удалениях. В 2000 году "Хантымансийскгеофизикой" совместно с рядом исследовательских организаций были проведены работы по регистрации шумов в процессе гидроразрыва скважины на Восточно-Сургутском площади. Однако сильных событий обнаружить не удалось. С тех пор основные усилия были направлены на разработку методов выявления слабых, но многочисленных сигналов на фоне сильных помех. Кроме существующих методов коррекции статики, фильтрации и отбраковки каналов (особенно тех, где были зарегистрированы сильные волны от поверхностных источников), мы разработали и применили специальные методы накапливания сигналов низкой интенсивности. Метод позволил нам успешно обнаружить зоны растрескивания и визуализировать процесс развития трещин. Теория Среда предполагается горизонтально-слоистой. Для определения времен прихода волн используется нулевое приближение лучевого метода с интерполяцией для промежуточных лучей. Общая идея алгоритма накапливания сигналов низкой интенсивности следующая: сначала определим целевую зону поиска источников. Зона покрывается сеткой с постоянным шагом узлов. Для каждого узла сетки вычисляется параметр когерентности Pj : 1Russian Academy of Sciences. 2 Khantymansiiskgeofizika. *Correspondence: kochnev@icm.krasn.ru. специальная тема First Break том 25, Октябрь 2007 Геофизика и инжиниринг коллектора Рисунок 1 Калибровка алгоритма суммирования по перфорации скважины. Оранжевая линия - проекция ствола скважины. специальная тема First Break том 25, Октябрь 2007 Геофизика и инжиниринг коллектора Рисунок 2 Пассивный сейсмический мониторинг гидроразрыва на глубине 2445 м., Западная Сибирь. Обратите внимание на асимметрию зоны растрескивания. а) Начало гидроразрыва, T_1600 с.; б) Начало нагнетания пропанта, T_1950 с; в) Пропант нагнетается в слой, T_2300 с; г) Окончательное изображение зоны растрескивания, T_5200 с. Практическое применение Анализ результатов предыдущих исследований и численного моделирования показывает, что оптимальная система наблюдений должна быть симметрична относительно точки закачки и иметь достаточное количество приемников. Обработав данные, полученные при наблюдениях на скважине Конитлорской площади, мы смогли определить зону растрескивания и направление развития трещин. (В докладе была продемонстрирована динамическая визуализизация процесса). Необходимо заметить, что исходные данные выглядят как шум, и волн на них выделить не удается. События удалось обнаружить только с использованием специальных методов накапливания сигналов низкой интенсивности, которые резко повышают отношение сигнал-шум. 78 (c) 2007 EAGE First Break том 25, Октябрь 2007 специальная тема Геофизика и инжиниринг коллектора На качество результатов сильно влияют скоростная модель, статические поправки и другие параметры. Алгоритм сумирования таким образом должен быть откалиброван и параметры адаптированы к конкретным условиям. В качестве калибровочного сигнала с большой интенсивностью и известным положением можно использовать перфорацию скважины перед гидроразрывом. Как показано на рис.1, алгоритм точно помещает источники сигналов вблизи точки перфорации. После проверки алгоритма таким методом мы можем перейти к обработке записей, сделанных во время закачки жидкости. На рис.2 показан пример обработки данных гидроразрыва на одной из скважин Восточной Сибири. Трещины распространяются в основном в северо-западном направлении. Опыт показывает, что зоны трещин как правило асимметричны относительно точки закачки. Рисунок 3 Еще один пример пассивного сейсмического мониторинга гидроразрыва на глубине 2490 м., Западная Сибирь. а) До введения пропанта, T_3500 с.; б) Пропант нагнетается в слой, T_4700 с; в) Нагнетание пропанта завершено, T_6500 с; г) Окончательное изображение зоны растрескивания, T_11500 c. специальная тема First Break том 25, Октябрь 2007 Геофизика и инжиниринг коллектора Причиной этого могут быть геологические условия - проницаемость, плотность и другие свойства пород вблизи скважины. Еще один пример показан на рис.3. Любопытно отметить, что в данном случае имеются две интенсивных зоны микросейсмической активности: одна на некотором расстоянии к северо-западу от точки закачки, другая к юго-востоку. Можно предположить, что из-за хорошей проницаемости пород закачанная жидкость распространяется на некоторое расстояние, не вызывая существенного растрескивания. Следует отметить также, что сейсмическая активность в зоне растрескивания продолжается в течение существенного времени после окончания закачки жидкости. Заключение Мы показали возможность регистрации микросейсмических событий во время гидроразрыва на дневной поверхности с использованием стандартного сейсморегистрирующего оборудования. Эти данные можно анализировать и использовать для определения положения источников. Оптимальная система наблюдений должна быть симметрична по отношению к точке закачки. Метод позволяет учитывать скоростную модель и статические поправки, что увеличивает надежность картирования зон растрескивания. Литература Block, L.V., Cheng, C.H., Fehler, M.C., and Phillips, W.S. 1994 Seismic imaging using microearthquakes induced by hydraulic fracturing. Geophysics, 59, 11. Kochnev, V.A., Polyakov V.S., Goz I.V., Murtayev I.S., Savin V.G., and Zommer B.K. 2005 The method of seismic exploration for locating rock fracture zones during hydraulic fracturing. Patent 2282876, Russian Federation. Li, Y., Cheng H.C., and Toksoz, M.N. 1998 Seismic monitoring of the growth of a hydraulic fracture zone at Fenton Hill, New Mexico. Geophysics, 63, 1. Meadows, M.A. and Winterstein D.F. 1994 Seismic detection of a hydraulic fracture from shear-wave VSP data at Lost Hills Field, California. Geophysics, 59, 11. Rutledge, J.T. and Phillips, W.S. 2003 Hydraulic stimulation of natural fractures as revealed by induced microearthquakes, Carthage Cotton Valley gas field, east Texas. Geophysics, 68. (c) 2007 EAGE" Ключевые слова: savin, fracture zone, метод, специальный, phillips, должный, картирование, узел, алгоритм, сейсмический, съёмка, количество, отношение, растрескивание, break октябрь, порода, rutledge, pj, зона растрескивание, сильный, достаточный, дать, оптимальный, сигнал низкий, goz, направление, приход волна, интенсивность, vladimir, микроземлетрясение, накапливание, октябрь, break, накапливание сигнал, перфорация, диапазон, приёмник, hydraulic fracture, приход, закачка, слой, событие, проведение, рисунок, низкий, toksoz, пропант, сигнал, fracture, cheng, geophysics, осреднение, сетка, узел сетка, система наблюдение, ilya, параметр, специальный тема, зона, использовать, глубина, геофизик инжиниринг, li, пассивный, геофизик, скважина, показанный, процесс, инжиниринг, наблюдение, hydraulic, регистрация, система, winterstein, предположить, eage, seismic, точка, imaging, вычисляться, инжиниринг коллектор, обнаружить, микросейсмический, шум, жидкость, зарегистрировать, картирование зона, гидроразрыв, murtayev, kochnev, data, zommer, несколький, block, zone, показать, точка закачка, необходимый, polyakov, источник, тема геофизик, сибирь, волна, трещина, meadows, тема, коллектор