國內外微地震檢測技術現狀與應用

發布日期：2015-04-21 16:05　　　 瀏覽次數：次

一、國內技術應用現狀
基于微震監測的裂縫評價技術正發展成為油層壓裂生產過程中直觀而又可靠的技術。近幾年來，國內眾多油氣田紛紛投入人力、物力和資金，積極開展該技術的應用與研究工作，廣泛用于油氣勘探開發工作。
1)2011年，東方物探公司投入專項資金，積極開展壓裂微地震監測技術研究，壓裂微地震監測技術水平得到快速提升。截止2011年11月，東方物探公司已成功對11口鉆井實施了壓裂微地震監測。
2)同年，華北油田物探公司針對鄂爾多斯工區大力推廣水平井分段壓裂技術、不斷提高儲量動用率及單井產量的要求，2011年年初就對微地震檢測技發展狀況進行調研，并對檢波器、記錄儀器、處理軟件進行實際考察。
他們與科研院校合作，在鄂南工區富縣牛東4井與洛河4井開展微地震監測裂縫評價技術攻關，采用微地震技術對儲層壓裂進行監測，結果與人工電位梯度方法(ERT)監測結果一致。該公司還通過組建微地震監測項目組，加強相關專業知識的培訓和學習，并與科研院校“高位嫁接”，開發微地震檢測特色技術，打造差異化競爭優勢。
3)近年來，勝利油田積極開展微地震壓裂檢測技術應用研究，并把它作為油氣勘探開發的重要技術手段和技術儲備。
據了解，“十二五”期間，非常規油氣藏將成為勝利油田的一個重要接替陣地，而微地震壓裂檢測技術是非常規油氣藏勘探領域中的一項重要新技術。
通過開展對國內外微地震壓裂檢測技術現狀、微地震壓裂檢測采集方法、數據處理及裂縫預測方法、目前成熟的處理反演軟件、微地震壓裂檢測技術應用實例分析等方面調查研究，全面了解和掌握微地震壓裂檢測技術的技術特點、技術關鍵、技術實用性及其發展方向，為勝利油田下一步開展非常規油氣資源的勘探開發工作提供先進的技術支持，更好地為油氣藏勘探開發工作服務。
二、國外技術研究與應用
在20世紀40年代，美國礦業局就開始提出應用微地震法來探測給地下礦井造成嚴重危害的沖擊地壓，但由于所需儀器價格昂貴且精度不高、監測結果不明顯而未能引起人們的足夠重視和推廣。
近10年來，地球物理學的進展，特別是數字化地震監測技術的應用，為小范圍內的、信號較微弱的微地震研究提供了必要的技術基礎。為了驗證和開發微地震監測技術在地下巖石工程(如地熱水壓致裂、水庫大壩、石油、核廢料處理等)中所具有的巨大潛力，國外一些公司的研究機構和大學聯合，進行了一些重大工程應用實驗。如1997年，在美國德州東部的棉花谷進行了一次全面而深入的水壓致裂微地震成像現場實驗，以驗證微地震成像技術的實用價值。該實驗取得了巨大成功，證明微地震成像技術相對于其它技術來講，分辨率高、覆蓋范圍廣、經濟實用及可操作性強，很有發展潛力。
美國之所以成為目前世界上頁巖油氣開發的領跑者，就是因為它已經熟練掌握了利用地面、井下測斜儀與微地震檢測技術相結合先進的裂縫綜合診斷技術，可直接地測量因裂縫間距超過裂縫長度而造成的變形來表征所產生裂縫網絡，評價壓裂作業效果，實現頁巖氣藏管理的最佳化。該技術有以下優點：
1)測量快速，方便現場應用;
2)實時確定微地震事件的位置;
3)確定裂縫的高度、長度、傾角及方位;
4)具有噪音過濾能力。
 1、英國
P.Young教授領導的KEELE大學應用地震實驗室，主要從事巖石力學方面的微地震基礎應用研究，主要分為3個方向：震源力學、微地震成像及巖石力學。
其主要研究目的是：揭示巖石在外界條件(如承載、溫度、滲流壓力等)變化時裂紋初始結晶、凝聚接合及其擴展的機理，研究巖石宏觀損傷、破裂的監測技術。
位于加拿大金斯敦的工程地震組織的主要成員是出自P.Young教授的門下，該組織主要進行工程實際現場應用研究，研究方向為巖石地下工程微地震系統的構建、微地震信號采集、處理及分析，編制的軟件可以實時進行微地震事件定位。
2、澳大利亞
隨著經驗的積累和技術手段的提高，初步證明微地震可在現場附近進行觀測，并能對其進行比較精確的定量研究。微地震研究取得的良好效果，為采礦工作提供了大量有益信息，極大地激發了礦業公司投資進行此類監測及研究的積極性，到目前為止，澳大利亞聯邦科學與工業研究院CISRO已完成15個礦的微震監測試驗，積累了大量的現場經驗，為微地震監測工作的廣泛開展和進一步研究打下了良好基礎。
以姜福興教授為首的礦山微地震研究團隊在吸取國際上微地震監測成果的基礎上，針對礦山的不同災害，研制了系列微地震檢測儀器、傳感器和軟件，已經形成了災害監測、評價和治理的成套技術和裝備，并在多個礦山取得了成功應用。研究團隊由采礦工程、儀器儀表、地球物理、安全工程、軟件工程等專業的博士、教授和研究生組成。通過承擔大量國家和企業的科研項目，在理論、技術和裝備一體化方面，取得了多項國際領先水平的成果，為企業解決了很多安全難題。目前推出的微地震檢測成套技術和裝備，是在這些重要項目的基礎上開發的。
3、南非
于1939年設計并布設了五個機械式地震儀，在地面組成臺陣，主要為礦震定位。雖然自礦區開采以來地震活動性和采礦的關系已經看得非常清楚，但是，是Gane等人在Witwatersrand地區第一次描述了深部金礦開采和地震活動的直接關系。
4、加拿大
國家原子能公司為監測深部開挖引發的大應力集中，防止其造成危害，采用了微地震監測技術，定量評定損傷程度，并監測所存放在地下的放射性核燃料擴散到周圍地下水中的可能途徑，以防造成污染。
該研究機構為了保證置放核燃料的地下結構的穩定性，在-420m水平開挖了一條直徑3.5m、長46m的實驗隧道，進行專門研究，稱為地下實驗室URL。其開挖圍巖主要是低滲透性硬巖，研究的主要課題是地下堅硬圍巖開挖引發的柱狀隧道損傷。在傳統的應力、應變監測的同時，進行了詳細的微地震監測，使用了分布在開挖體周圍的16個三分向加速度計，在一年的時間內記錄并定位了大約10000個微地震事件。這是一項耗資巨大的科研工程，圍繞這一項目得出了許多有價值的科研成果。重點內容是微震事件分布、能級、機理及其與巖石變形的關系，依據現場實測結果來建立和分析數學模型。
(作者朱益飛 中國石化勝利油田孤東采油廠)

關鍵詞： 微震檢測 檢測技術