煤层气报告Word格式.docx
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记录这些微地震,并根据微地震走时进行震源定位,由微地震震源的空间分布可以描述注水前缘区轮廓。
微地震震源空间分布在柱坐标系三个坐标面上的投影,可以给出前缘区的三视图(俯视图、侧视图、前视图),分别描述裂缝轮廓的平面分布、展布方位及参考性高度。
与其它方法相比,该方法即时,方便,适应性强,为国际上的同行广泛使用。
摩尔-库伦准则可以写为:
(1-1)式左侧不小于右侧时发生微地震。
式中,τ是作用在裂缝面上的剪切应力;
τ0是岩石固有的无法向应力抗剪断强度,数值由几兆帕到几十兆帕,沿已有裂缝面错断,数值为零;
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。
由式可以看出,微震易于沿已有裂缝面发生。
这时τ0为零,左侧易于不小于右侧。
P0增大,右侧减小,也会使在一些特定的点出现右侧小于左侧,这使地层压力变化成为微地震发生的必然条件。
后者为我们监测压裂裂缝提供了依据。
由式(1-1)可以看出,压裂形成的微地震是地下原有能量的释放,不仅仅是施工作业能量,应该有足够的辐射强度被地面检波器接收到。
该监测系统6分站,无线传输,主站分析实时定位系统,可在现场显示监测结果。
监测压裂或高压注水时出现的微震点分布,用微震点分布描述裂缝形态、走向。
微地震震源以走时方法定位,假定自震源发出的微地震信号以直线传入地震检波器,把弧线传播途径拉直为一条直线,以方便油田使用。
由于随深度的减小,波速降低,近地表的地震波传播途径与地面趋于垂直。
由于P波的振动方向沿传播途径,S波的振动方向与传播途径垂直。
因此,P波的振动方向垂直于地面,S波的振动方向平行于地面。
在水力压裂过程中,地层破裂(或裂缝延伸扩张)产生微地震波,微地震波在地层中以球面波的形式向四周传播,检波器接收到信号后通过能量转换器将机械波转换成电磁波,经前置放大后发射送入系统,通过微机采集计算震源的位置。
检波器直接接收地层对地震波的传播信号,经过计算地震波到达的时间分析裂缝的走向与长度。
2.煤层气监测实例
2.1固10-9井微地震裂缝监测报告
我公司的监测队伍于2008年5月5日,在华北煤层气,对固10-9井的压裂过程进行了监测,该井位于山西省沁水县固县乡固县村南100m处;
构造位置:
沁水盆地南部晋城斜坡带樊庄区块。
压裂一层(二小层合压),监测层段:
492.83~497.0m(7号层)、502.0~506.0m(8号层)。
监测结果表明,固10-9井第一小层人工裂缝方向是北东东向;
第二小层人工裂缝方向是北东东向。
2.1.1固10-9井压裂监测结果
第一小层监测记录时间持续100分钟;
第二小层监测记录时间持续99分钟。
由于压裂深度较大,采取了较大的台网尺度(表2-1)。
表2-1的坐标是以压裂点在地面的投影为坐标原点,x轴沿东西向,向东为正;
y轴沿南北向,向北为正。
表2-1.固10-9井压裂监测台站坐标
台站
X(米)
Y(米)
Z(米)
1
32
94
4
2
77
7
3
-102
-59
-100
-1
5
-92
6
-78
107
2.1.1.1第一小层压裂监测结果
监测层段为:
502.00~506.00米。
图2-1.固10-9井第一小层压裂监测结果平面图
图2-1中,每个格的尺寸为100米;
水平轴东西向,向东为正;
竖直轴沿南北向,向北为正。
表2-2.固10-9井第一小层压裂监测结果参数表
表2-2是依据现场数据的后分析结果。
尺度是最大尺度;
方位是所有微地震点的统计方位。
高度数据的上侧是裂缝面上沿深度,下侧是裂缝面下沿深度。
图2-2.固10-9井第一小层监测结果的人工裂缝高度
图2-2表示裂缝高度随长度的变化,由图可见高度不平稳,西翼前缘向上升起;
二翼裂缝长度不对称,东翼偏长。
图2-3.固10-9井第一小层压裂的人工裂缝倾向
图2-3是沿人工裂缝走向,从东向西看的投影图,标示裂缝面倾向,应该和后面的统计倾角图对比来看,如果倾角图不为零,此图才有意义。
此次监测,倾角为0度,由此图可以看出裂缝面直立。
图2-4.固10-9井第一小层压裂置信度75%时的裂缝监测半高度
图2-5.固10-9井第一小层压裂置信度75%时的裂缝监测半长度
图2-6.固10-9井第一小层压裂置信度75%时的裂缝监测倾角
此图应该和前面的倾向图对比来看,如果此图不为零,前面的倾向图才有意义。
此次监测,倾角为0度,由图2-3可以看出裂缝面直立。
图2-7.固10-9井第一小层压裂近井裂隙分布图
图2-7绘出了可能存在的裂隙(绿)、回归线(蓝色粗线)。
近井裂隙中等发育,为北东向、北西向。
图2-8.固10-9井第一小层时间——频度图
固10-9井时间频度图的横轴是监测时间,纵轴是单位时间微地震个数。
可以看到,在时间进程上,微地震分布可以分为四簇,压裂过程大体正常。
图2-9.固10-9井第一小层人工裂缝立体俯视图
由图2-9可以看出,主缝(蓝色)北东向,有三条显著的支逢,为北北东向、北东东向、北东东向。
2.1.1.2第二小层压裂监测结果
492.83~497.00米。
图2-10.固10-9井第二小层压裂监测结果平面图
图2-10中,每个格的尺寸为100米;
表2-3.固10-9井第二小层压裂监测结果参数表
表2-3是依据现场数据的后分析结果。
图2-11.固10-9井第二小层监测结果的人工裂缝高度
图2-11表示裂缝高度随长度的变化,由图可见高度不平稳,二翼前缘向上升起;
图2-12.固10-9井第二小层压裂的人工裂缝倾向
图2-12是沿人工裂缝走向,从东向西看的投影图,标示裂缝面倾向,应该和后面的统计倾角图对比来看,如果倾角图不为零,此图才有意义。
此次监测,倾角为2度,由此图可以看出裂缝面倾向西北。
图2-13.固10-9井第二小层压裂置信度75%时的裂缝监测半高度
图2-14.固10-9井第二小层压裂置信度75%时的裂缝监测半长度
图2-15.固10-9井第二小层压裂置信度75%时的裂缝监测倾角
此次监测,倾角为2度,由图2-12可以看出裂缝面倾向西北。
图2-16.固10-9井第二小层压裂近井裂隙分布图
图2-16绘出了可能存在的裂隙(绿)、回归线(蓝色粗线)。
图2-17.固10-9井第二小层时间——频度图
图2-18.固10-9井第二小层人工裂缝立体俯视图
由图2-18可以看出,主缝(蓝色)北东向,有一条显著的支逢,为北东东向。
2.1.2固10-9井人工裂缝监测小结
固10-9井监测的第一小层人工裂缝方向为北东东向,主缝(蓝色)北东向,有三条显著的支逢,为北北东向、北东东向、北东东向。
高度不平稳,西翼前缘向上升起;
倾角为0度,裂缝面直立。
固10-9井监测的第二小层人工裂缝方向为北东东向,主缝(蓝色)北东向,有一条显著的支逢,为北东东向。
高度不平稳,二翼前缘向上升起;
倾角为2度,裂缝面倾向西北。
实际进水裂缝尺度是监测尺度的三分之二。
表2-4列出了裂缝参数及进水裂缝尺度。
表2-4.固10-9井压裂参数及进水裂缝尺度
统计方
位(度)
进水裂缝长度
(米)
西翼进水裂缝长度/米
东翼进水裂缝长度/米
进水裂缝高度(米)
倾角/度
倾向
主缝走向
支缝走向
第一小层
北东76.6
173.3
76.3
97
5.3
直立
北东
北北东、北东东、北东东
第二小层
北东61.5
170.7
68.3
102.4
西北
北东东
3.煤层气压裂监测结果的应用前景
煤层气是我国的新型能源,开采煤层气既可以为我国经济发展提供紧缺的能源,又可以降低油田瓦斯突出、出现矿难的风险,是一举二得的生产举措。
煤层气开采与原煤开采常常同时进行,或者先采气、后采煤。
但应该避免人工压裂裂缝与采煤巷道相通,否则会加大瓦斯突出的可能性。
监测煤层气压裂过程,了解人工裂缝走向,依据人工裂缝走向调整采煤巷道位置、方位对安全生产有重要意义。
依据监测给出的人工裂缝方向、尺度,可以科学的设计巷道走向。
人工裂缝监测还可以给出监测区的最大水平主应力方向,参考应力方向布置巷道走向、结构,可以增大巷道的安全性。
了解人工裂缝走向、长度,对合理布置煤层气井、排也有指导意义。
人工裂缝监测可以提供人工裂缝走向、长度、高度及产状,为判断压裂效果、压裂结果是否符合压裂设计提供重要的判断依据。
人工裂缝监测技术在油田也常常用来检验新型压裂方案、压裂技术是否完善的重要方法。
人工裂缝监测技术在煤层气开采中有重要的应用前景。
北京科若思技术开发有限公司
2008年11月01日
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