微地震监测范文

微地震监测范文（精选9篇）

微地震监测 第1篇

1 微地震监测技术的原理

目前学术界对于微地震并没有明确的定义, 一般认为所谓微地震是指地震矩数值小于0的地震, 其成因包括天然和人工诱发两种[1]。微地震监测技术按检波器布置位置进行划分可分为地表监测技术和井下监测技术, 本文主要对其中的井下监测技术进行介绍。在井下监测作业中, 高度灵敏的传感器被布置在靠近震源的井眼中以使信号衰减和背景噪音降至最小。这种方法以排列稀疏的检波器阵列检测幅值很低的微震事件, 检波器的最大检测范围限定在监测位置周围的一定区域内。

利用井下数据, 研究者大体上可以通过三类方法来确定微震震源的位置。第一类方法可以利用单个三分量检波器的数据来实现, 这种方法通常称为矢端图技术。在这种方法中, 进行记录的传感器和微震震源间的位置关系可以通过直达P波/S波初至的微小运动来确定。传感器到震源的距离可以通过直达P波和S波的初至时间差和这两种波的速度信息来确定。矢端图法所最简单情况下只需要一个测点和该区域介质的平均速度信息。通过利用多个位置的传感器记录和有关勘查区域速度结构的所有可用信息, 研究者可以用矢端图法得到更可信的震源定位。

第二类定位方法利用三角测量方案中多工位的P波和S波混合初至时间的组合来进行工作。此方法和之前的矢端图法可以利用被调查区域中随空间变化的速度信息。

第三种定位方法涉及到在空间中寻找与特定相位的初至具有最大相似性量度值的点, 而无需测量不连续的波至时间。该技术可以利用一个单独的相, 但前提条件是有一个大的孔径阵列, 对于小一些的井下孔径阵列则使用多重相位法。该成像方法在概念上与克希霍夫偏移算法较为相似。通常, 定位方法可以结合矢端图法和初至时间信息。对给定的微地震进行研究所使用的方法要视传感器配置和所得数据的质量而定[2]。

2 微地震监测技术的应用实例

2.1 巴涅特页岩气水力压裂成像

2000年, 研究者在美国德克萨斯州的沃斯堡盆地用钢缆布置的检波器阵列完成了第一例成功的水力压裂成像作业。当时, 巴涅特气田处于开发的早期。此后这块气田成为了美国最大的天然气田之一, 并且对页岩气工业的发展起到了促进作用。巴涅特气田属于天然裂隙性油藏, 常规的水力压裂模型假定压裂过程中只会产生一条裂缝, 但是对巴涅特气田地层中发现的复杂裂隙网络该理论已不再适用。

研究表明巴涅特气田的气井产量和发生微地震的岩石容积以及微震事件的地震矩密度之间存在着关系。从微地震成像技术衍生出来的断裂网络模型较好的揭示了气井产量同被激发岩石的体积及裂缝密度的关系。由于用近千次水力压裂作业监测描述了大约一半水力压裂施工项目, 巴涅特油田也是迄今微地震研究应用最多的地方。目前, 微地震实时成像技术在巴涅特气田除了应用提高气井产能还用于对潜在地质灾害的评估[3]。

2.2 北海油藏监测

1997年4月, 研究者在北海的Ekofisk油田进行了微地震监测。Ekofisk以其与储集层压实相关联的海底下沉而闻名, 研究者对其微震事件进行研究以对其构造中背斜脊的上覆断层结构进行成像。这次监测作业通过使用一个安放在油田正中观测井中, 用钢缆布置的六级三分量检波器阵列来实施。研究者们观测到了与此前在此处获得的观测结果相连贯的显著活动速率。微震活动集中于储集层中的一些特定地层。尽管假设存在注水的因素, 观测到的变形仍被归因于压实造成的断层活动。

2.3 CLINTON镇油藏监测

美国肯塔基州Clinton镇的70-6区块曾进行过旨在验证井下传感器描述开采层特征能力的早期研究。在该区块, 石油产自地下300~700 m深的低孔隙度碳酸盐岩层中, 同时其储层具有高渗透率低储集能力的特点。裂缝方向通常是未知的并被假定为垂直的。监测试验涉及到早在Clinton镇附近的几个井场布置高容积的生产井以描绘储层裂缝系统。微地震定位了曾经含油但后来经过卤水侵入逐渐枯竭并随后恢复到静液压的裂缝, 为区域勘探和剩余油分布的研究指出了新的方向。

3 结论

本文首先解释了微地震监测的原理, 并对几个微地震监测技术的应用案例进行了介绍。

随着检波器精度的提高, 对微地震震源机制认识的加深以及智能井等技术的发展, 微地震监测技术将在裂缝预测、油藏监测等工作中发挥更加重要的作用。将微震信息与其他的地球物理、地质学、岩石物理以及地质力学信息相结合将是微震信号解释工作的主要发展方向。

参考文献

[1]梁兵, 朱广生.油气田勘探开发中的微地震监测方法[M].石油工业出版社, 2004.

[2]S.C.M ax we ll, J.R utled ge, R.J on es, M.Fehler.Petroleum Reservoir Charac-terization Using Downhole Microseis-mic Monitoring[J].Geophysics, 2010, 75:129-137.

[3]徐晓会, 杨树敏, 张淑珍.微地震监测技术在油藏实时特征描述中的应用[J].国外测井技术.2006, 21 (6) :64-68.

微地震监测 第2篇

结合微地震技术在山东兖州兴隆庄煤矿的`应用情况,介绍了该技术的原理、特点、工作方法及应用效果.分析表明,微地震技术可以有效确定煤矿生产中断裂带与垮落带发育高度.同时,根据微地震事件的分布规律,可以解释采煤工作面周期来压、断裂带与垮落带边坡角、地下应力场的分布特征等与煤矿生产有关的重要理论问题.利用微地震技术进行两带监测具有周期短、费用低、成果可靠,并且可实现三维空间连续、动态监测等特点.

作 者：张兴民 于克君 席京德 孔凡铭 张心彬 王书军 ZHANG Xing-min YU Ke-jun XI Jing-de KONG Fan-ming ZHANG Xin-bin WANG Shu-Jun 作者单位：张兴民,于克君,张心彬,王书军,ZHANG Xing-min,YU Ke-jun,ZHANG Xin-bin,WANG Shu-Jun(山东煤田地质局,勘察研究院,山东,泰安,271000)

席京德,孔凡铭,XI Jing-de,KONG Fan-ming(兖州矿业集团,兴隆庄煤矿,山东,兖州,272102)

微地震监测 第3篇

“动态”走访制度，优势很多

“动态”走访制度通过经常走访企业，加强和企业的联系，便于全面掌握企业详细情况，逐步建立畅通的调查渠道。其优势有三个方面：

首先，建立服务业小微企业监测调查“动态”走访制度，一方面可以避免由于监测调查企业长时间因没有上报任务而出现迟报、漏报、拒报的现象；另一方面能够减少由于企业在报告期内更换地址，与调查员失去联系给正式调查造成的困扰，及时掌握企业消亡、经营变化情况，减少工作的盲目性。

其次，建立服务业小微企业监测调查“动态”走访制度，可以使调查队和企业的关系趋于良性循环，提高企业配合程度，有利于专业人员全面掌握企业信息，从而促进服务业小微企业监测调查数据质量的全面提升。

再次，建立服务业小微企业监测调查“动态”走访制度，能为推行“一套表”制度改革筑建良好的推介平台；同时也能将《统计法》巧妙地运用到走访过程中，提高企业对《统计法》的接受度和认知度。

“动态”走访制度，是什么

服务业小微企业规模小，企业经营不稳定，经营状况波动性较大，加之目前服务业小微企业监测调查实行的是年报和半年报，报表间隔时间较长，为此我们对“动态”走访制度流程进行了有针对性的设计。

走访企业。重点走访配合程度不高、填报数据随意性较大的企业。对于数据不合理、波动较大且企业配合程度较差的企业，可采取面对面地实地走访方式；对于配合程度较好的企业，可通过电话、Email、QQ等平台进行交流指导。

建立评估档案。评估档案主要分为两个部分：走访内容和走访小结。走访内容主要是掌握和记录走访企业的基本情况，发现问题、解决问题的办法和过程；走访小结重点评估企业配合程度和企业以后是否会出现类似的问题。

建立走访计划书，确定下一次走访的企业及走访的内容和方式。对走访的企业进行连续性监测，从配合程度、数据质量两个方面进行综合考虑。

“动态”走访制度，必须动起来

在实践“动态”走访制度的过程中，笔者发现“动态”走访制度不能搞“一刀切”的固有模式，要针对新问题，不断调整走访内容、方式及频率和周期，以更好地适应企业的新变化。

走访内容动态化。走访内容大致可以分为三大类型：数据核实型、调研型、沟通型。如果是配合程度问题，则适用沟通型走访；如果是数据质量问题，则适用核实型走访。

走访方式动态化。走访方式不能拘泥实地面访，可以结合实际情况，有针对性、有计划地进行选择。

频率周期动态化。不能将走访的频率周期，简单地规定为一年几次或多少个企业，应参考企业情况和评估档案，根据走访计划书进行走访，这样才能有的放矢，减少“无用功”。

走访环节动态化。整个走访过程中的各个环节都应该动态化，因为一个环节发生了变化，也会影响其他环节。

通过实践，笔者发现建立“动态”走访制度，将系统、深刻地对服务业小微企业监测调查产生影响。在逐步推广的过程中，“动态”走访制度必将发挥更大的作用。

编辑：张雪威 / 邮箱：zxw@bjstats.gov.cn

微地震监测 第4篇

PX地区非常规油气藏主要有致密砂岩油气藏及泥页岩油气藏等低渗透油气藏。压裂改造技术作为低渗透油气藏高效开采的有效方法在开发中被广泛采用。低渗透地区的水力裂缝特征决定了井网的部署、压裂设计的优化等, 对于储层改造起着指导性作用。井下微地震压裂监测技术可以提供准确的裂隙方位角、高度、长度、不对称性和延伸范围等方面的数据, 同时可以监测压裂作业的好坏, 提高采收率。

2 微地震技术原理

微地震压裂监测技术原理起源于天然地震的监测。水力压裂井中, 由于压力的变化, 地层被强制压开一条大的裂缝, 沿着这条主裂缝, 能量不断的向地层中辐射, 形成主裂缝周围地层的张裂或错动, 这些张裂和错动可以向外辐射弹性波地震能量。震源信号被位于压裂井旁的井中检波器所接收, 将接收到的信号进行资料处理, 反推出震源的空间位置, 一系列这样的震源点的空间位置就代表了裂缝带的空间展布[1]。

与常规地震勘探的震源不同, 压裂过程中接收到的能量比较微弱。微地震震源所产生的子波以所处地层的速度向外传播, 在这里波的传播既有纵波, 也有横波。随着时间的推移, 纵波和横波传播分别以各自不同的速度向前传播[2]。

3 数据采集

3.1 采集系统要求

(1) 高灵敏度。由于地下微地震事件能量微弱, 为了尽可能全面的记录这些反映地下裂隙的微地震事件, 要求检波器要有足够高的灵敏度。

(2) 高采样率。由于微地震信号的频率范围在几十到两千赫兹之间。为完整记录这个频段范围内的所有微地震事件, 对地震系统要求采用高采样率。

(3) 连续记录。为了完整记录压裂时间内发生的所有微地震事件, 以便处理时能够更完整、清晰的再现裂隙发育的时间、空间过程, 要求采集系统具有连续记录的能力。

3.2 下井设计与射孔定位

首先在主要生产层射孔段上部下入可捞式桥塞, 对生产层进行封堵, 井下仪器推靠在桥塞位置以上。在射孔前开始记录, 直至射孔完成并得到良好的射孔记录。现场对射孔记录进行处理以确定每一个检波器的方位。通常需要接收两次射孔信号对数据进行检验。在等待压裂的过程中井下检波器始终处于推靠状态, 不能改变检波器的方位[3]。

3.3 监测作业

记录过程中密切监视地面仪器状态, 在压裂结束后继续记录一段时间以保证不漏掉微地震事件。所得到的数据量大小因压裂规模大小与压裂持续时间长短而不同。图1、图2是压裂过程中典型的微地震监视原始记录 (三分量) , 由图可见微地震事件形态比较明显, 能量较强。图1是在压裂初期得到的一个很好的微地震信号, 信号来自于检波器的下部储层。图2是压裂后期得到的微地震信号, 信号的斜率刚好相反, 来自于检波器的上部储层。

4 微地震资料处理

微地震资料处理主要分三个部分:首先从原始数据中搜索出微地震事件来;然后对搜索到的微地震事件进行净化波场、降噪;最后利用微地震事件的属性计算其位置。其中的难点是识别微地震事件, 须弄清那些是微地震事件那些是噪声, 然后找到这个微地震事件的S波到达时及其质点振动方向, 井下多级三分量检波器接收系统可以帮助我们有效完成这一工作, S波的识别比较困难, 一般被掩盖在反射或者其它续至波当中, 可以依据S波与P波的差异来诊断它。

5 应用效果

图3是PX地区A井进行微地震压裂监测的一个实例。通过对A井微地震压裂监测资料进行分析, 选取了信噪比相对较高的事件记录进行处理, 经过对模型和实际资料的反演对比, 利用解域约束下的遗传算法联合反演方法进行微地震事件反演, 最终得到A井压裂改造而产生的微地震震源点位置数据, 这些震源点位置反映了裂缝带的空间展布。根据微地震事件反演出来的震源点的三维显示, 在垂直深度2870m处有相对较多的微地震事件, 说明此位置裂缝相对比较发育。

6 结论

井下微地震压裂监测技术作为一项重要的裂缝研究技术手段, 其应用效果正在得到广泛认可。该技术的应用, 进一步深刻认识到了水力裂缝延伸的复杂性, 明确了压裂裂缝真实的延伸情况。随着非常规油气田的持续开发, 井下微地震压裂监测技术将会凸显其重要作用。在水平井中进行多段压裂, 已证实井下震裂缝监测是评价裂缝扩展和横向覆盖的有效技术。努力提高技术和服务水平, 井下微地震压裂技术一定会蓬勃发展。

摘要：井下微地震监测技术获取的地震波可用来绘制裂缝的变化。微弱的地震波结合水力压裂作业, 可用于监测从致密层中实施的油气增产措施。目前主要通过P波和S波的初至以及P波的极化特性来实现这一目标, 油田已经将该技术运用于实际的监测中并开始向商业化应用发展。该技术使勘探技术逐步向开发技术延伸, 对于进一步认识水力压裂的裂缝延伸的复杂性, 明确压裂裂缝的延伸情况, 对井网部署、压裂优化设计、压裂后效果评估等起指导作用。

关键词：微地震,水力压裂,压裂监测

参考文献

[1]董世泰等.微地震监测技术及其在油田发中的应用[J].石油仪器, 2004, 18:5-8

[2]刘百红等.微地震监测技术及其在油田中的应用现状[J].勘探地球物理进展.2005, 28 (5) :4-6

微地震监测 第5篇

关键词：微地震监测,系统故障,信号干扰,参数调试

1 引言

锦屏电站位于四川省盐源县与木里县交界的雅砻江干流,总装机容量360万千瓦,是国家西部大开发的标志性工程,也是国家“十五”计划的重点工程之一。锦屏电站坝区山高坡陡,两岸山体地应力高,左岸存在深部裂缝、低波速松弛岩体、煌斑岩脉及f2、f5、f8断层等复杂地质条件。在地下硐室开挖施工过程中,其围岩将发生卸荷松弛,可能导致硐室变形、开裂,甚至发生崩塌。因此,为了在开挖过程中对左岸岩体进行有效地监测与预报,现场采用了当前最新的围岩监测法--微地震监测。

微地震监测是通过观测、分析生产活动中岩体破裂所产生的微小地震事件来监测生产活动的影响、效果及地下状态的地球物理技术,其基础是声发射学和地震学。在岩土工程中围岩结构破坏以及由此导致的某些地质缺陷活动时产生的声发射能量等级较大,接收到的信号频带较低(一般在200-1500Hz之间,高频分量在地层的传播过程中都被衰减),故一般称为微地震(Microseismic,MS)[1,2]。

由于任何岩体形变(微破裂、相对错位及体积变化等)都会产生弹性波(即微地震信号),这些波在岩体中传播时可以被安装在远处的传感器接收到;然后利用多个传感器接收到的微地震波形,通过反演方法就可以得到岩体形变发生时刻、位置和性质;再根据破裂的大小和集中程度,可以确定岩体在空间的破裂密度,以此推断岩体的破坏程度,实时分析变形和错动的发展趋势,从而为围岩稳定性预测提供依据[3,5]。

2 微地震监测系统的安装布置

根据左岸岩体地质情况、现场工程监测条件,确定出部分导流洞、平洞、交通洞、施工洞作为微地震监测安装传感器地点。W1、W2、W3台站位于左岸导流洞右壁;W4台站位于左岸导流洞右壁(因施工未安装);W5、W6、W7台站位于28号平洞;W8、W9台站位于14号平洞;W10、W11台站位于22号平洞;W12、W14台站位于交通洞左壁;W13台站位于施工洞左壁;W15、W16台站位于4号平洞(因施工未安装)。微地震监测布置如图1所示。

为安全、及时、方便取得微地震监测数据,根据现场施工、运输等条件,微地震监测仪器安放在W13台站附近,并将微地震监测仪器、微地震监测专用电脑、不间断电源UPS以及交流电源稳压器一同放进一大铁柜中。微地震监测系统连接情况如图2所示。

3 微地震仪器故障

微地震监测系统于2006年1月底开始正常监测。系统运行几个月后仪器发生停止正常工作现象,到了2006年9月该现象频繁发生,尤其是当微地震事件较多时,仪器会在几个小时内停止运行。

4 故障现象分析与探讨

针对此种情况,笔者根据经验和现场情况进行分析后,得出以下几种原因可能导致微地震仪器停止工作:

(1)微地震仪器硬件或者监测软件出现某种损坏导致仪器不能正常工作;(2)微地震信号传输线缆破坏而接收到外界干扰信号促使仪器停止工作;(3)传感器长时间接收到外界强烈的干扰信号导致仪器停止工作。

首先采用仪器比对法进行校核。在现场,用两台微地震仪器先后监测一昼夜,结果两台仪器都正常工作,不过新仪器的监测时间比原仪器更长,监测的事件数更多。将两台仪器带回实验室做敲击实验对比。通过大量的敲击实验,发现两台仪器不但不会停止工作,而且每次敲击的波形信号都十分清楚。这证实了两台监测仪器本身并没有问题,没有硬件或软件损坏。

通过室内实验,发现了现场测试时新仪器比原仪器监测时间长的原因。如图2、图3所示,两台仪器在同样的条件下,通过敲击得到的波形信号。从两图波形信号可以看出,新微地震仪信号较清晰,振幅明显较大,也就是说原微地震仪器要比新仪器灵敏度要高。因此,在现场监测时,灵敏度高的仪器也就更容易接收外界信号,从而也更容易、更早导致仪器发生故障。

由于微地震信号传输线缆长期裸露在空气中,而且现场施工情况特别复杂,在监测过程中有可能破坏传输线缆。另外,在微地震监测过程中,曾经发生因施工爆破作业导致隧道洞壁岩块跨塌而砸断线缆的事故。因此,由于微地震信号传输线缆破坏而接收到外界干扰信号促使仪器故障具有一定可能性。

用万用表测试了每一个传感器三个通道的电阻,将电阻与2006年1月刚开始监测时的电阻进行比较,发现各个传感器的电阻大致一样。另外,对每个监测台站逐一敲击,并查看和分析敲击信号,发现所有监测台站均能能够有效接受到的敲击微地震信号。这足以说明微地震信号传输线缆以及传感器完好,工作正常。

此外,由于微地震台站布置范围很大,很可能接收在施工过程中的人为噪音、机械振动噪音、电磁波等。但是,要迅速证实存在强烈的干扰信号或者找到干扰信号源头却并不容易。

仪器监测几天后,工作人员取数据时意外发现微地震仪器没有停止工作。仔细查看仪器监测情况,有以下几点与以往不同:①在24小时内共触发4000多个微地震事件,事件数仅为平时的三分之二;②微地震干扰信号很少,不存在以往的尖脉冲信号、噪声干扰等,整个监测信号清晰明了;③不间断电源UPS电量已快用尽。

根据这几点异常情况,很快找到了微地震仪器故障的原因。微地震监测系统一直采用不间断电源UPS(如图1所示)供电。由于现场临时停电,UPS经过长时间运行后电量已快用尽。而现场停电导致其他机械作业和人员施工活动也就停止,从而减少了大量的机械振动、电磁波等干扰信号,因此微地震事件数较少,监测信号中的尖脉冲信号、噪声干扰很少。

在现场,通过采用外接电源供电与UPS供电进行对比证实,用外接电源供电时,存在明显的波形干扰信号,而供电时波形信号要清晰得多。经过分析发现,用外接电源时,外接电源通过交流电源稳压器的线圈(见图1)产生强烈电磁信号,从而干扰了微地震仪器监测。

通过以上分析可以看出,微地震仪器故障是由于传感器长时间接收外界干扰信号造成的,而微地震监测信号中的干扰信号则由传感器台站、交流电源稳压器乃至交流电本身所产生的电磁干扰。

针对此种情况,采取了如下措施:

(1)通过现场监测,找到干扰信号特别明显的监测通道并将其屏蔽,如7、8、9、14等通道,从而减少了无效微地震事件数,同时避免接收外界强烈的干扰信号导致仪器故障。

(2)更改了微地震仪器监测参数。将原来短周期20、长周期50改成短周期22、长周期50。通过参数更改,降低了监测灵敏度,使仪器对外界干扰信号不触发、不记录。

(3)将微地震监测仪器连接上带有防止电源干扰功能的转换器,同时使用UPS供电,有效避免交流电源稳压器工作产生的电磁信号干扰。

采取以上措施后,仪器不再频繁发生故障。

5 总结及建议

在以后的微地震监测中,无论是在实验室,还是在工程现场监测,要特别注意以下几点:

(1)微地震监测仪器要远离交流变压器、电源稳压器等能产生较强电磁干扰的电器。

(2)为了防止交流电源所产生的电涌、电磁信号等干扰,最好采用带有防止电源干扰功能的转换器,以得到清晰、有效的微地震监测数据,

(3)现场注意观察,若存在较强外界干扰信号的通道要及时屏蔽。

(4)根据现场实际情况,调试并合理设置监测参数,包括监测时的长周期、短周期、波形预触发时间、记录时间、增益等。

参考文献

[1]张山,刘清林,赵群等.微地震监测技术在油田开发中的应用[J].石油物探,2002,30(1):226-231.

[2]赵向东,陈波,姜福兴.微地震工程应用研究[J].岩石力学与工程学报,2002,21(增2):2609-2612.

[3]姜福兴,杨淑华,XUN LUO.微地震监测揭示的采场围岩空间破裂形态[J].煤炭学报,2003,28(4):357-360.

[4]逢焕东,姜福兴,张兴民.微地震监测技术在矿井灾害防治中的应用[J].金属矿山,2004(12):58-61.

微地震监测 第6篇

1 微地震监测技术

1.1 微地震监测的基本原理

微震监测技术 (microseismic monitoring technique, 简称MS) 是近年来从地震勘查行业演化和发展起来的一项跨学科、跨行业的新技术。微震监测技术的基本原理是:岩石在应力作用下发生破坏, 并产生微震和声波。在破裂区周围的空间内布置多组检波器实时采集微震数据, 经过数据处理后, 应用震动定位原理, 可确定破裂发生的位置, 并在三维空间上显示出来, 如图1所示。

在图1中, 采场上方岩层受采动影响断裂, 能量以震动和声波的形式向周围传播, 到达预先埋设的多组检波器。由于震源 (岩层断裂位置) 与检波器之间的距离不同, 震动波传播到检波器的时间也不相同, 即检波器上的到时是不相同的。根据各检波器不同的到时差, 进行震源定位和能量计算, 得到岩层断裂的位置和能量。

1.2 震源定位技术

震源的定位技术最初是沿用地震行业里的各种定位方法, 如P波法、双差定位法等。由于采矿行业内的微震监测与大地地震监测相比有其自身的特点, 如测区面积小、震动频繁等, 因此要求矿山微震监测系统的定位精度高、处理数据及时、能量计算准确。姜福兴教授根据矿山微震监测的特殊性, 研究了各种定位方法的差异, 评价了这些方法的误差, 提出用于矿山高精度定位的“复合四四定位方法”, 使定位精度大幅提高, 在合理布置测区后, 空间三分量平均误差控制在10 m左右。

1.3 微震监测结果的展示技术

不同的工程应用, 需要展示的微震监测结果的形式也不相同。但最基本的展示技术包括以下几个方面:①平面展示;②剖面展示;③按时间范围展示;④按区域范围展示;⑤按能量范围展示;⑥岩层范围的统计。

2 测区布置和标定炮参数

2.1 测区布置

赵固一矿是个大水量矿区, 该工程是在赵固一矿12011工作面进行的。12011工作面煤层平均厚度为6.9 m, 煤层倾角为1.1°～5.7°, 平均3.4°, 工作面标高为-487.5～-601.1 m, 回采工作面最大涌水量为7.6 m3/min, 正常涌水量为1.5 m3/min。煤层顶底板情况如表1所示。

2.1.1 测点布置原则

针对本项目需要解决的问题, 12011工作面顶板和底板都是监测的重点, 并且为了保证测区能形成合理的空间监测结构, 降低高度方向上的监测误差, 故采用顶板测点和底板测点相结合的台网布置方式。

为了能够精确监测破裂位置, 同时考虑到可靠性, 在距离开切眼100 m处设第1个钻孔, 每隔20 m 左右布置1个钻孔, 共布置12个检波器, 监测控制的距离达到500多m, 包括监测工作面“见方”和正常推进期间的岩层破裂规律。

2.1.2 钻孔设计参数

测区布置27个钻孔, 其中14个顶板钻孔, 13个底板钻孔。检波器安装钻孔孔口均位于轨道巷的巷道壁上, 两相邻钻孔空间距离20 m, 其中在距切眼100 m处开始布置第1组监测钻孔;井下监测分站位于12011轨道巷距离切眼650 m处 (底板注浆9#钻场) 。

2.2 标定炮实验

人工放炮作业是进行正式数据采集前必须完成的重要工作, 这将为资料解释工作提供重要的基础资料。进行人工放炮作业的主要目的:标定各传感器的安装方位, 检查各传感器的极性是否正确, 确定微地震波的传播速度, 标定定位精度等。

12011工作面采场周围均为实体煤, 标定炮钻孔位置为距离切眼107 m处, 布置在顶板岩层。标定炮钻孔直径97 mm, 倾角80°, 一次装药起爆, 爆破人工震源坐标为 (7 186.1, 9 241.2, -492.2) 。

标定炮放炮过程及波形特征:放炮时刻为2010年7月24日21时03分55秒。放炮后, 各检波器均记录到有效波形, 如图2所示。从图2中可以清楚看出, 所有检波器都收到质量极好的信号, 表明检波器安装和整个监测系统工作状态良好。

复合定位结果: (x, y, z) = (7 193.16, 9 239.16, - 493.52) , 坐标变换后的炮点定位结果为 (467 193.16, 3 919 239.16, - 493.52) , 实际炮点坐标为 (467 186.1, 3 919 241.2, -492.2) 。

误差:x方向7.06 m, y方向2.44 m, z方向1.306 m, 平均误差3.602 m, 误差在预计的范围内, 定位精度能够满足工程应用。实际定位时由于震源性质和传播介质性质的差别, 定位精度将出现波动, 平均能够达到10 m以内的精度。

3 微震监测结果

国际上微震监测技术推进缓慢的重要原因之一, 是数据处理软件不能及时准确地给用户提供监测结果并利用其指导生产。微震监测系统仅完成了微震数据的采集、事件定位计算和能量计算, 提供基于微震监测的采矿应用基础数据。但对基于微震监测的更深入的研究, 如冲击地压预测预报、导水断裂带高度监测、底板突水监测预警等, 仅有这些数据是远远不够的, 还必须研究微震监测结果的多维展示技术。

微震监测结果的多维展示技术是将微震监测结果按照时间信息、空间位置、能量信息以及相互之间任意组合的综合显示技术, 根据分析目的和要求, 展示微震监测结果, 从而找到微震监测结果与采场应力场之间的联系, 为微震事件分析提供帮助。因此, 微震监测结果的多维展示技术是一座架起地球物理方法 (微震监测技术) 与采矿工程实践 (冲击地压预测) 之间的桥梁, 是决定微震监测技术能否成功应用的关键[8,9,10]。

赵固一矿研究成果采用固定工作面进行展示。固定工作面是将工作面位置在平面图上固定不动, 计算每天的各个微震事件点与工作面的相对位置, 再将其投影在平面图上, 形成了工作面不动, 每天的微震事件显示在固定工作面周围的特殊显示方式。固定工作面展示微震事件是非常重要的一种展示手段, 通过这种方式, 可以非常容易地判断微震事件超前工作面的分布形态, 为确定采场影响范围提供依据。图3～5展示了固定工作面平面图、倾向剖面图和走向剖面图。

通过对比图3～5, 结合矿山压力与岩层运动理论, 可以看出:

1) 工作面的超前支承压力影响范围最大为164 m, 且主要集中在老顶及以下层位, 事件能量较大, 煤体完整且处于弹性状态, 锚杆受力和巷道变形均不明显。

2) 微地震事件在距工作面42 m左右位置比较密集, 事件主要集中在老顶岩层层位, 且能量较大, 煤体比较完整且处于应力塑性状态, 锚杆受力较大, 巷道变形明显。

3) 侧向煤柱微地震事件高发区在15 m左右, 且此处的煤体破裂严重, 处于塑性状态。

4) 顶板破裂高度最大可以达到80 m左右, 在此高度微震事件发生较少且对岩石的破裂影响程度不明显, 岩石完全处于弹性状态。

5) 在顶板高度30 m内, 微地震事件发生比较多, 且此时的微震事件已严重破坏了岩体, 岩石处于塑性状态, 岩体承载强度大大降低。

6) 底板的破裂范围最大能达到70 m左右, 但此时微震事件发生较少, 对岩体不会造成严重破坏。微震事件在底板25 m左右, 达到顶峰, 此时底板破裂严重, 处于塑性状态, 岩体的承载力受到较大的影响。

4 结论

1) 根据微震监测结果展示, 可以得出低位岩层高度约为30 m, 直接顶厚度约为12 m, 老顶厚度约为18 m, 高位岩层高度约为55 m。

2) 微震事件显现规律再现了岩层运动破裂的整个过程, 揭示了岩层运动的范围和围岩应力分布规律。平面图上, 微震事件影响范围达到164 m, 工作面前方42 m左右微震事件分布比较密集;在超前层位上, 先是高位顶板岩层发生破裂, 然后是低位岩层发生破裂。

3) 微震事件表明, 12011工作面顶板在侧向15 m 岩层破裂比较严重。工作面顶板的破裂范围达到80 m左右, 在30 m左右比较密集。工作面底板岩层破裂平均深度在22 m左右, 最大破裂深度在70 m。

4) 微震事件显现规律揭示了工作面开采过程中的岩层破裂规律, 为掘进施工、留设煤柱、工作面安全开采和预防顶底板突水提供了科学可靠的依据。

5) 微地震监测技术的监测结果表明, 该监测技术完全能够对大水量矿区厚煤层大采高工作面的围岩运动进行监测, 并可以了解围岩破裂情况, 再结合矿压理论对预防顶底板突水、围岩的运动及应力分

布进行科学可靠的指导, 该监测技术较常规的监测手段具有明显的优势。

摘要：赵固一矿涌水量大, 顶底板较软, 上覆岩层运动规律不明。通过对该矿12011工作面的微地震监测, 得出顶底板破裂范围, 以及煤层的支承压力分布情况, 并为防治顶底板突水提供了科学的依据。

关键词：微地震监测,大水量矿区,围岩破裂,厚煤层,支承压力

参考文献

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[9]杨淑华, 张新民, 姜福兴, 等.微地震监测的深孔检波器及其安装技术[J].北京科技大学学报, 2006, 28 (1) :68-70.

微地震监测 第7篇

1 套管固井分段压裂完井技术

大港油田属复杂断块油气田,在石油可采储量不断减少的情况下,油田勘探开发正向非常规油藏发展,储层特征为敏感性强,低渗特低渗、微裂缝发育,单井产量低,在完井过程当中就需要考虑压裂措施改造,水平井分段压裂改造的难点在于水平段跨度大,各改造段间封隔困难。对于低渗透岩性构造油藏,迫切需要开展低孔渗储层特殊完井工艺技术,实现油田的高效勘探开发。

1.1 水平井分段压裂完井技术优选

水平井裸眼分段压裂完井比较适合气井,压裂后压裂球留在井内,只有少量出砂,不影响正常投产,但是后期措施改造困难。本文结合大港油田特殊情况,同时考虑后期措施重入的要求,优选出水平井套管固井滑套分段压裂完井工艺,进行攻关研究,并进行了现场应用。

1.2 工艺特点及技术原理

1.2.1 工艺特点

该工艺具有以下特点:(1)采用固完井分段压裂一体化管柱,不需额外射孔;(2)选择5½"套管作为完井管柱,可实现套管内全通径,为后期作业留出空间;(3)选择5½"套管作为压裂管柱,可有效减少摩阻,降低地面施工压力;(4)压裂作业连续,缩短作业周期;(5)后期出水层段可以通过关闭滑套堵水。

同时,固井水泥环对压裂没有影响,使用滑套打开裂缝的压力和在裸眼中相当,该滑套比射孔更利于形成垂直裂缝,球座和小球可以磨铣掉,后期出水层可以通过关闭滑套隔离。

该工艺施工快捷,能达到快速完井并提高产量的目的。起裂点可控,同时可以满足注水开发的需要;所采用的压裂滑套可关闭,且完井管柱尺寸较油管尺寸增加,便于实施后期措施作业;压后可以马上投产。

1.2.2 技术原理

按照钻井设计完钻,刮管、模拟通井,处理井筒,按照完井设计下入浮箍、浮鞋、爆破阀、套管固井滑套、套管等完井工具,替出井筒内泥浆,按照固井设计固井。该工艺整合了完井和水平井压裂技术,每个滑套针对不同产层,将多个滑套与套管入井,并一起固井。压裂时套管内打压打开爆破阀,通过爆破阀进行第1级压裂,第1级顶替中,投入第1个球打开第1级滑套,按顺序完成第2-5级压裂,第1-5级同时进行反排洗井,然后投产。

2 微地震裂缝监测技术及应用

2.1 微地震人工裂缝方位监测技术在BS19-67井的应用

在BS 18-68井下入井下微地震压裂监测仪器对BS19-67井沙三储层的压裂实施监测,使用B85-14射孔信号进行监测仪器的定位。

2.2.1 BS19-67井现场施工

结合该井储层特性和实际情况,确定套管固井滑套完井为最优的压裂完井方式。依据测井、录井解释结果,结合实际开发情况并保证压裂效果,将油层段分为5段,依次下次浮鞋、浮箍、爆破阀、滑套1、滑套2、滑套3、滑套4等工具。

施工过程如下:

(1)下完井管串:按完井设计下入浮鞋,浮箍,爆破阀,套管固井滑套和套管至井口。

(2)固井:采用双级固井水泥头与胶塞匹配,保证固井质量;碰压13 MPa。

(3)井筒准备:井队准备足够钻井泥浆,以30~40L/s排量充分循环泥浆2周以上,调整好泥浆性能。

(4)水平井压裂施工作业:首先是井口憋压,打开爆破阀,进行第一级压裂施工,然后采用井口投球方式逐级打开滑套1~滑套4,依次进行分段压裂施工,同时对施工参数进行实时监控。

2.2.2 BS19-67井井下微地震压裂监测

为了监测压裂效果,对BS19-67井实施了井下微地震压裂裂缝监测,结果证明,裂缝方位为正东西向。

(1)测到的微地震裂缝方位为正东西方向。

(2)监测到的微地震事件显示裂缝西翼长100~330 m,裂缝东翼40~80 m。裂缝对称,东西翼长度不同,据分析,应该与监测仪器的位置有关。

(3)监测数据显示,裂缝高度100~150 m,裂缝较好地控制在了产层内,部分突破产层。

3 结论与认识

(1)本文对套管固井分段压裂完井技术并进行设计和研究,形成了适应于大港油田的水平井套管固井滑套分段压裂完井技术,并进行了现场应用。

(2)该工艺适用于低孔、低渗的非常规油气藏改造,通过套管固井,实现层间有效封隔,通过打压和投球方式逐级压裂,缩短施工时间,改造效果显著,可有效提高储层动用程度。

(3)微地震裂缝监测结果表明,本文研发的套管固井滑套分段压裂完井工艺效果显著,裂缝较好地控制在了产层内,部分突破产层。

参考文献

[1]MCDANIEL B W.Stimulation techniques for low permeability reservoirs with horizontal completions that do not have cemented casing.SPE75688,2002.

微地震监测 第8篇

微地震监测技术是记录地下发生的微地震、地下裂缝、应力状态以及压力分布等进行判别的技术, 地震在我国分布范围较为广泛, 震级越小则频率越高, 尤其是-2级以下震级的微地震在地下十分普遍, 微地震一旦发生后会对煤矿企业的安全生产带来很大影响。矿山生产过程中十分容易发生微地震, 而人们能监测到的微地震并不是人为因素引发的, 因此, 微地震监测技术在实际应用中也被称为无源微地震监测技术, 国内主要使用地面监测技术对采矿安全生产进行监测, 同时随着微地震技术的不断发展, 其已被广泛运用到可容性矿开采、矿山安全预测等领域, 对强化煤矿企业的安全生产及生产效率有着重要的现实意义。

2 微地震简介

现代化矿井在安全生产过程中要求其必须具备自动安全监测系统, 彻底改变传统上依靠人工测试、人工判断预报等监测方法, 国际上研制出了能够在三维空间内实测、鉴别岩体破裂的微地震监测系统, 这对提高矿山采矿安全监测工作的效率及质量有着重要作用, 同时也可以在很大程度上降低测试人员的工作强度, 对促进煤矿产业在新时期的良性发展有着重要作用。很多材料在承受荷载时都会有声发射现象, 所谓的声发射反射现象是指材料在外界应力的作用下, 将材料内部产生局部弹塑性能集中的现象, 当材料内部集聚到一个特定的临界值后, 便会引起材料微裂缝的产生与扩展, 微裂缝的产生与扩展过程中会伴随着弹性波或应力波的传播, 这便导致材料在实际上产生了声反射现象。相对于较大尺寸的岩体产生声反射现象, 在地质学中将这种现象称为微地震, 并且在周围岩体快速释放和传播, 在一般情况下微地震所产生的信号强度相对较弱, 人类的耳朵是不能接收到这种信号的, 但是可以借助灵敏的电子仪器来对微地震进行监测。矿山企业在生产过程中的岩石中错位会产生较低水平的微地震, 而孪晶、颗粒界面的移动, 裂缝的产生和传播等都会导致其产生较为宏观的微地震, 只有对微地震进行准确、有效的监测, 才能确保矿山企业的安全生产工作及提高其整体生产效率。

3 矿山安全开采微地震监测

矿山在开采过程中随着开采深度的不断增加, 地压、瓦斯以及地下承压水等安全问题便会十分突出, 微地震技术在解决这些问题过程中有着重要的作用, 冲击地压会对采矿安全带来很大影响, 冲击地压在发生时会导致煤块以很高的速度飞入巷道, 这会对矿山施工人员的生命安全带来很大威胁, 同时也会使矿山施工设备受到严重损坏。根据相关统计数据显示, 由砂砾岩等关键层破裂引起的矿震占矿震总数量的50%左右, 只有很少一部分矿震在出现后导致了冲击地压, 这便说明了矿震与冲击地压两者之间有着本质性差别, 但是二者都是由于地球内部物理破坏相联系的岩体稳定性问题, 而且二者在发生之后都会在短时间内释放出大量的应变能。岩石破裂主要有张破裂和剪破裂两种形式, 其中张破裂是由爆炸、洞塌陷以及震源车震动等原因引起的, 其在发生时的信号特征是对所有方向进行推动或拉动, 而且在张破裂发生时只会产生纵波。与震源有一定距离的波动传播到达地表时, 所有道都具有相同的相位。剪破裂信号的主要特征是各分量在不同站相位存在很多差异性, 同时水平分量的记录相位也会存在一定差异, 导致这一现象的主要原因是受到台站位置影响。在矿山开采过程中为了更好的对较大破裂进行定位, 可以利用三分量的仪器对其进行观测及数据处理, 这样才能帮助矿山企业更好地对采矿安全进行监测。

4 矿山安全监测中的应用

地震预报过程中最主要的技术就是“以震报震”, 通过这种方式可以更好的预防地震灾难, 在宏观地震领域中, 以震报震的技术在实际应用中很少有成功的事件, 这是因为地震中的大震和小震有可能出现在同一个地理位置中, 但是其在本质上并不是处于同一个深层面, 小震和大震之间彼此深度的距离差相对较大。震区介质参数、物理条件等都是无法运用人眼对其进行观察, 但是我们可以通过一些物理现象对其进行推测, 而这种使用推测而获取的结果, 可靠性、准确性以及科学性相对较低。矿山地震与其他地震存在很大差异性, 矿山监测到的微地震有可能与矿层处于同一个深度, 预测层深度的物理条件、介质参数等可以通过仪器直接对其进行测量、观察。在矿山生产领域中, 运用微地震技术来预报较大地震的可行性很高, 在国外一些发达国家中, 在运用以震报震的方法时, 使用0级以下的地震来预报0级以上地震的现象十分普遍, 而且根据国外的使用案例可以发现, 以微地震来预报较大地震的成功率可以高达50%左右, 如果国内矿山生产领域可以充分利用这一技术, 那么对加强矿山企业的安全生产有着重要作用。

5 微地震技术的实际应用

本文为了确定微地震技术在实际应用中的可行性, 针对微地震监测开展了一项试验, 微地震事件的观测主要是通过先进的检测系统, 观察系统主要是由3个三分量检波器为主, 微地震检测仪是本次试验过程中的核心设备。试验结果证明, 微地震技术在实际应用中可以有效确定煤矿生产中断裂带及垮塌带的准确位置, 并可以有效揭示出采煤工作面周期来压、断裂带与垮塌带的边坡角、地下应力场的分布规律等, 同时在使用微地震技术在对矿山生产进行监测过程中, 其具有投资少、费用低、精确度高等特点, 所以其在矿山生产领域中有着十分广阔的应用前景。试验结果还证明, 不同矿区、不同地质条件、不同采煤方法所导致的微地震特征存在很大差异性, 所以在实践过程中要根据这一特点对其进行区别对待, 不可能所有矿区在应用过程中都使用同一标准。

结语

微地震监测技术是一个广泛应用到煤矿安全生产领域的新技术, 国内外很多企业都在大力发展这一技术, 其对保证煤矿企业的安全生产有着重要作用, 可以减少煤矿生产中因微地震而导致的不良影响, 这对提高煤矿生产企业的经济效益有着重要作用。

参考文献

[1]张兴民.微地震监测技术在矿井灾害防治中的应用[J].金属矿山.2013 (12) .

井下分层微流量监测技术方案 第9篇

1 方案设计背景

随着浅层易开采油层的减少, 深层复杂油层开发正在占据更为重要的位置。而深层复杂油层开发中, 孔隙压力与其破裂压力趋于相近, 因此造成钻井过程中经常出现井涌、井漏、卡钻等事故。不仅造成钻井周期延长, 还带来作业安全和储层保护等一系列问题。为解决上述问题, 需对井下压力进行良好的控制。由此产生了控压钻井技术 (MPD) 和微流量控制钻井技术 (MFC) 。

控压钻井技术是通过对流体密度、流体流变性、回压、环空液位和水力摩阻的综合控制, 使井筒压力维持在地层孔隙压力与破裂压力之间, 进行平衡或近平衡钻井, 有效控制地层中流体侵入井眼, 减少井涌、井漏、卡钻等多种钻井复杂问题。MPD技术能精确控制环空压力剖面情况, 从而在窄钻井液密度窗口条件下安全钻进。同时, 该技术具有减少套管数量、安全起下钻、减少NPT、减小抽吸效应等特点。

微流量控制钻井技术是基于MPD发展起来的一种技术, 能探测到环空中早期的侵入与漏失。其通过监测微进口流量或出口流量, 来实现监测钻井液总流量的微小波动范围, 也是一种精确确定孔隙压力与破裂压力的钻井方法。探测到小的流失与侵入, 然后通过回压泵与节流阀的共同作用或只调节节流阀来调整返回流量, 结果使井底压力平衡地层压力。MFC可以有效扩大钻井液密度窗口, 使钻井液密度在安全的情况下尽可能接近孔隙压力。目前广泛应用的MFC技术, 其采用的微流量监测技术为监控微进口流量或出口流量来实现监测钻井液总流量的微小波动。为了快速检测到微溢流或微漏失并作出反应, MFC要求环空内尽可能为不可压缩流体。但流体的压缩不可避免, 故MFC虽然理论可探测侵入量为0.00795 m3, 但在应用时因为流体压缩造成系统感知迟缓, 常出现井下已有微溢流而系统无反应的情况。故应用于极窄压力窗口地层仍会不可避免地产生储层微溢流或漏失, 从而影响钻井液正常性能、影响井壁稳定性并可能对储层造成损害。

这些技术都以井下的实时监测为基础, 倘若缺少井下实时状态数据, 或所得数据不准确, 可能会造成系统的错误判定, 从而将采油作业设计导向错误的方向, 对井下工况及储层状况的错误判断, 会带来巨大损失, 而对钻井作业错误的井下数据, 轻则影响机械钻速、卡钻等, 重则可能导致溢流井喷等重大钻井事故。为了促进控压钻井技术、微流量控制技术以及分层流量测控技术的工业化, 本文提供了一种针对石油工业单井的井下微流量实时测量提供切实有力的解决方案, 该方案考虑气液油三项流动状态, 基于复杂的测量方法, 设计针对用于井下的计量装置 (数据采集) 、数据传输系统, 数据处理系统及显示终端。

2 井下测量装置

该装置通过声波、电导率、压力、温度的测量来获取井下流体的各部分相含率、密度、平均流速、流压、温度等数据, 再由地面分析获得的基本地层流体相关数据作为预制参数, 通过实验分析得出的相关算法便可求出井下实施的各相含量与流量、流速 (需考虑气相滑脱效应引起的滑脱速度, 本文所涉及井下流体模型不考虑气相滑脱的影响) 等, 具体设计包括声波发射器、声波密度探头、声波速度探头、微电导探头、压力探头, 温度探头等交叉组合而形成的井下测量工具, 该工具通过配合预先下好的分层封隔器, 在外壳有设计可调节的固定支撑架构, 用于通讯与供能的电缆通讯接口, 为了应对超深井而采用的冷却液循环系统。

3 计算方法

(1) 流型判别。国内外针对智能流型判别的方法诸多, 但用针对井下不可见的流动的流型智能判别理论是本文第一次提出, 多相流流态复杂多变, 趋于临界状态的流动更是复杂难以描述, 井下流动由于其不可见, 井下空间下其流动状态只能通过井口压力, 井口流体各项含量等参数间接计算, 本文依据测量工具中所设的的电导探头获取数据, 通过分析电导探头返回的高低电频记录可分析出流型, 此方法是Bergles等提出的思想, 根据实验数据可以得出测量信号与流型的关系:泡状流的电平居于高位稳定, 弹状流的电平高低约呈周期性波动, 环状流电频多居于低电频, 弹状流向环状流的过渡呈现锯齿状曲线 (试验结果采用较低幅直流电压获得) 。

(2) 声波数据处理。由测量工具所设计的声波探头具有一个声波发射器, 一个声波密度探头和一个声波速度探头, 其原理是由声波发生器发出的声波会通过管壁与流体传播至声波接收探头, 由两者传播速度不一致, 声波接收探头会收到两个信号, 并且由于传播介质的影响, 声波幅度不同, 先接收到管壁传来的信号, 再接收通过流体传输的声波信号, 通过计算第二个声波的达到时间 (与声波传播速度流体密度相关) 可粗略判断流体密度, 从而大致估算油气水三相相含率, 通过声波探头可测量流体平均流速, 若有合适的滑脱理论模型, 便可用于滑脱速度等数据。

综上所述, 本文主要是提供一种解决井下实施流量检测的解决方案, 该方案设计适用面广, 设计复杂, 井下测量工具制造困难, 造价高, 实际工业化应用还需要不断地实验数据予以支撑完善, 以促进井下流量监测、控压钻井与微流量控制技术的进步。

摘要：石油工业日益发展, 智能化油气田的概念逐步扩展开来, 油气田的检测与控制技术起着重要的作用, 而油气井井下监控技术是近十几年来一直难以攻克的难关, 本文立足于近年来各行业科技的最新成果, 提出了一种用于井下实时监测技术的方案, 并设计相应的井下测量工具, 促进油气井智能化监测控制的发展。

关键词：井下微流量测量,控压钻井技术,微流量钻井技术

参考文献

[1]周云龙.气液两相流型智能识别理论及方法[M].北京:科学出版社, 2007.10.