国内外微地震检测技术现状与应用

发布日期：2015-04-21 16:05　　　 浏览次数：次

一、国内技术应用现状
基于微震监测的裂缝评价技术正发展成为油层压裂生产过程中直观而又可靠的技术。近几年来，国内众多油气田纷纷投入人力、物力和资金，积极开展该技术的应用与研究工作，广泛用于油气勘探开发工作。
1)2011年，东方物探公司投入专项资金，积极开展压裂微地震监测技术研究，压裂微地震监测技术水平得到快速提升。截止2011年11月，东方物探公司已成功对11口钻井实施了压裂微地震监测。
2)同年，华北油田物探公司针对鄂尔多斯工区大力推广水平井分段压裂技术、不断提高储量动用率及单井产量的要求，2011年年初就对微地震检测技发展状况进行调研，并对检波器、记录仪器、处理软件进行实际考察。
他们与科研院校合作，在鄂南工区富县牛东4井与洛河4井开展微地震监测裂缝评价技术攻关，采用微地震技术对储层压裂进行监测，结果与人工电位梯度方法(ERT)监测结果一致。该公司还通过组建微地震监测项目组，加强相关专业知识的培训和学习，并与科研院校“高位嫁接”，开发微地震检测特色技术，打造差异化竞争优势。
3)近年来，胜利油田积极开展微地震压裂检测技术应用研究，并把它作为油气勘探开发的重要技术手段和技术储备。
据了解，“十二五”期间，非常规油气藏将成为胜利油田的一个重要接替阵地，而微地震压裂检测技术是非常规油气藏勘探领域中的一项重要新技术。
通过开展对国内外微地震压裂检测技术现状、微地震压裂检测采集方法、数据处理及裂缝预测方法、目前成熟的处理反演软件、微地震压裂检测技术应用实例分析等方面调查研究，全面了解和掌握微地震压裂检测技术的技术特点、技术关键、技术实用性及其发展方向，为胜利油田下一步开展非常规油气资源的勘探开发工作提供先进的技术支持，更好地为油气藏勘探开发工作服务。
二、国外技术研究与应用
在20世纪40年代，美国矿业局就开始提出应用微地震法来探测给地下矿井造成严重危害的冲击地压，但由于所需仪器价格昂贵且精度不高、监测结果不明显而未能引起人们的足够重视和推广。
近10年来，地球物理学的进展，特别是数字化地震监测技术的应用，为小范围内的、信号较微弱的微地震研究提供了必要的技术基础。为了验证和开发微地震监测技术在地下岩石工程(如地热水压致裂、水库大坝、石油、核废料处理等)中所具有的巨大潜力，国外一些公司的研究机构和大学联合，进行了一些重大工程应用实验。如1997年，在美国德州东部的棉花谷进行了一次全面而深入的水压致裂微地震成像现场实验，以验证微地震成像技术的实用价值。该实验取得了巨大成功，证明微地震成像技术相对于其它技术来讲，分辨率高、覆盖范围广、经济实用及可操作性强，很有发展潜力。
美国之所以成为目前世界上页岩油气开发的领跑者，就是因为它已经熟练掌握了利用地面、井下测斜仪与微地震检测技术相结合先进的裂缝综合诊断技术，可直接地测量因裂缝间距超过裂缝长度而造成的变形来表征所产生裂缝网络，评价压裂作业效果，实现页岩气藏管理的最佳化。该技术有以下优点：
1)测量快速，方便现场应用;
2)实时确定微地震事件的位置;
3)确定裂缝的高度、长度、倾角及方位;
4)具有噪音过滤能力。
 1、英国
P.Young教授领导的KEELE大学应用地震实验室，主要从事岩石力学方面的微地震基础应用研究，主要分为3个方向：震源力学、微地震成像及岩石力学。
其主要研究目的是：揭示岩石在外界条件(如承载、温度、渗流压力等)变化时裂纹初始结晶、凝聚接合及其扩展的机理，研究岩石宏观损伤、破裂的监测技术。
位于加拿大金斯敦的工程地震组织的主要成员是出自P.Young教授的门下，该组织主要进行工程实际现场应用研究，研究方向为岩石地下工程微地震系统的构建、微地震信号采集、处理及分析，编制的软件可以实时进行微地震事件定位。
2、澳大利亚
随着经验的积累和技术手段的提高，初步证明微地震可在现场附近进行观测，并能对其进行比较精确的定量研究。微地震研究取得的良好效果，为采矿工作提供了大量有益信息，极大地激发了矿业公司投资进行此类监测及研究的积极性，到目前为止，澳大利亚联邦科学与工业研究院CISRO已完成15个矿的微震监测试验，积累了大量的现场经验，为微地震监测工作的广泛开展和进一步研究打下了良好基础。
以姜福兴教授为首的矿山微地震研究团队在吸取国际上微地震监测成果的基础上，针对矿山的不同灾害，研制了系列微地震检测仪器、传感器和软件，已经形成了灾害监测、评价和治理的成套技术和装备，并在多个矿山取得了成功应用。研究团队由采矿工程、仪器仪表、地球物理、安全工程、软件工程等专业的博士、教授和研究生组成。通过承担大量国家和企业的科研项目，在理论、技术和装备一体化方面，取得了多项国际领先水平的成果，为企业解决了很多安全难题。目前推出的微地震检测成套技术和装备，是在这些重要项目的基础上开发的。
3、南非
于1939年设计并布设了五个机械式地震仪，在地面组成台阵，主要为矿震定位。虽然自矿区开采以来地震活动性和采矿的关系已经看得非常清楚，但是，是Gane等人在Witwatersrand地区第一次描述了深部金矿开采和地震活动的直接关系。
4、加拿大
国家原子能公司为监测深部开挖引发的大应力集中，防止其造成危害，采用了微地震监测技术，定量评定损伤程度，并监测所存放在地下的放射性核燃料扩散到周围地下水中的可能途径，以防造成污染。
该研究机构为了保证置放核燃料的地下结构的稳定性，在-420m水平开挖了一条直径3.5m、长46m的实验隧道，进行专门研究，称为地下实验室URL。其开挖围岩主要是低渗透性硬岩，研究的主要课题是地下坚硬围岩开挖引发的柱状隧道损伤。在传统的应力、应变监测的同时，进行了详细的微地震监测，使用了分布在开挖体周围的16个三分向加速度计，在一年的时间内记录并定位了大约10000个微地震事件。这是一项耗资巨大的科研工程，围绕这一项目得出了许多有价值的科研成果。重点内容是微震事件分布、能级、机理及其与岩石变形的关系，依据现场实测结果来建立和分析数学模型。
(作者朱益飞 中国石化胜利油田孤东采油厂)

关键词： 微震检测 检测技术