井间微地震水驱前缘简介.doc

注水井水驱前缘监测 技术简介 北京派尼尔斯石油工程技术有限公司 二00四年五月  目 录 一、监测原理 1 二、技术理论 2 （一）摩尔-库伦理论 2 （二）断裂力学准则 3 三、监测工艺 3 （一）监测工程所需资料 3 （二）现场监测流程 4 （三）成果解释 4 四、系统的先进性和独特性 5 五、主要用途 6 （一）评价单井水驱效果 6 （二）评价小层水驱效果 7 （三）评价区块水驱效果 8 （四）评价注水井调驱效果 8 （五）与油藏描述相结合，提高描述精度 9 （六）为井组或区块的下步措施提供指导 10 前 言 油田在开发前、中、后期对地下注水是确保地层能量、实现稳产、降低油田递减率、提高最终采收率的最直接、最简便和最主要的方法，目前国内外大多数油田都实施了注水开发。但是注入水朝哪个方向推进、主力注水方位如何、注水前缘位于何处，这些问题以前都只能依靠油藏工程师的工作经验进行分析判断，或通过示踪剂监测进行粗略判断。这些方法存在问题一是人为因素很多，二是精度不够，三是施工复杂，周期长，成本高。现在利用潜入式注水井水驱前缘监测技术对注水井进行监测，结合该区块的生产测井和注水数据等资料，就可得到该井的水驱前缘、注入水的波及范围、优势注水方向，区块的水波及区等资料，为合理布置注采井网、挖掘剩余油、提高最终采收率，提供了可靠的技术依据。 一、监测原理 根据最小周向应力理论、摩尔-库仑理论、断裂力学准则等，分析岩层破裂形成机理，无论压裂还是注水都会诱发微地震。监测前先将注水井停注10小时以上，使原来已有的微裂缝闭合，监测仪器设备布置好后，开始监测时再将注水井打开，注水井在注水过程中，会引起流动压力前缘移动和孔隙流体压力的变化，并产生微震波；同时，原来闭合的微裂缝会再次张开，并诱发产生新的微裂缝，从而引发微地震事件。在孔隙流体压力变化和微裂缝的再次张开与扩展时，必将产生一系列向四周传播的微震波，通过布置在被监测井周围的A、B、C、D……等监测分站接收到微震波的到时差，会形成一系列的方程组，反解这一系列方程组，就可确定微震震源位置，进而计算出水驱前缘、注入水波及范围、优势注水方向，注水波及区面积等资料。 通过对裂缝成像和驱动前缘波及状况的分析，油藏工程师可以调整和优化开发设计方案，提高油气田采收率和油田整体开发效果。 如图1所示，图中 表示被监测井，表示我们的监测分站，分别是A、B、C、D……。 图1 注水井水驱前缘监测技术原理图 二、技术理论 （一）摩尔-库伦理论 根据摩尔-库伦准则，孔隙压力升高，必会产生微地震，记录这些微地震，并进行微震源定位就可以描述地下渗流场。摩尔-库伦准则是； τ=τ0+（S1+S2-2P0）/2+(S1-S2)COS(2φ)/2 其中：τ=(S1-S2)SIN(2 φ)/2 上式表示若左侧不小于右侧时则发生微地震。 式中： τ是作用在裂缝面上的剪切应力； τ0是岩石的固有法向应力抗剪断强度，数值由几兆帕到几十兆帕，若沿已有裂缝面错断，τ0数值为0； S1、S2分别是最大、最小主应力；P0是地层压力； φ是最大主应力与裂缝面法向的夹角。 由上式可以看出，微震易沿已有裂缝面发生，这时τ0为0，左侧易不小于右侧。P0增大，右侧减小，也会使右侧小于左侧，从而诱发沿裂缝面的破裂发生，产生微地震，为我们描述地下渗流场提供了理论依据。 （二）断裂力学准则 断裂力学理论认为，当应力强度因子大于断裂韧性时，裂缝发生扩展，即： [（P0-Sn）Y/sqr(πl)] ∫01 sqr[(1+x)/(1-x)]dx=kic 当上式成立时，裂缝发生张性扩展。 上式左侧是应力强度因子， kic是断裂韧性， P0是井底注水压力， Sn是裂缝面上的法向应力，Y是裂缝形状因子，l是裂缝长度，x是自裂缝端点沿裂缝面走向的坐标。 由以上破裂形成理论可知，注水会诱发微地震，这就为微地震方法监测水驱前缘提供了理论依据。 三、监测工艺 整个监测工程分三步，第一步为收集相关资料；第二步为现场监测；第三步为数据分析与处理，获得完整解释报告。 （一）监测工程所需资料 构造井位图 各井井斜数据 各井射孔、注水基本数据 各井电测解释成果数据 注水井吸水剖面图或成果表 （二）现场监测流程 （三）成果解释 现场监测结束后，根据监测数据，经过数据分析与处理，提供详尽的解释报告，包括水驱前缘、注入水的波及范围和波及面积、优势注水方向、区块的注水波及区等资料及相关图件。 四、系统的先进性和独特性 潜入式注水井水驱前缘监测技术关