[發明專利]一種油氣壓裂四維電磁多分量實時監測方法和系統

在審

• 申請號: 201810548123.7
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN109061743A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 何繼善;李建華
• 申請（專利權）人: 湖南繼善高科技有限公司
• 主分類號: G01V3/12
• 分類號: G01V3/12
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發明提供一種油氣壓裂四維電磁多分量實時監測系統和方法，包括：電磁波激勵源，所述電磁波激勵源包括電偶極子，所述電偶極子用于在平行或垂直于水平井方向設定距離外向壓裂目標層發射不同頻率的電磁波激勵信號；電場或磁場信號監測裝置，用于獲取壓裂監測范圍內若干監測點處在壓裂前的電場信號和/或磁場信號和壓裂過程中的電場信號和/或磁場信號；所述電場信號或磁場信號包括所述電偶極子垂直于或平行于水平井時，平行和垂直于所述電磁波激勵信號發射源的電場信號或磁場信號的水平分量。

技術領域

本發明涉及勘查地球物理領域的油氣開發技術領域，更具體地，涉及一種油氣壓裂四維電磁多分量實時監測方法和系統。

背景技術

在石油領域，壓裂是指采油或采氣過程中，利用水力作用，使油氣層形成裂縫的一種方法，又稱水力壓裂。壓裂是人為地使地層產生裂縫，改善油在地下的流動環境，使油井產量增加，對改善油井井底流動條件、減緩層間和改善油層動用狀況可起到重要的作用。壓裂的方法分水力壓裂和高能氣體壓裂兩大類，水力壓裂是靠地面高壓泵車車組將流體高速注入井中，借助井底憋起的高壓，使油層巖石破裂產生裂縫。為防止泵車停止工作后，壓力下降，裂縫又自行合攏，在地層破裂后的注入液體中，混入比地層密度大數倍的砂子，同流體一并進入裂縫，并永久停留在裂縫中，支撐裂縫處于開啟狀態，使油流環境長期得以改善。當前水力壓裂技術已經非常成熟，油井增產效果明顯，早已成為人們首選的常用技術。

油氣井實施壓裂改造措施后，需要有效的監測方法來確定壓裂作業效果，獲取壓裂誘導裂縫導流能力、幾何形態、復雜性及其方位等諸多信息，以改善頁巖氣藏壓裂增產作業效果以及氣井產能，并提高頁巖氣采收率?，F有技術中的監測方法要有：井下微地震、直接近井筒裂隙監測、分布式聲感器。井下微地震監測法是根據流體注入可誘發微地震事件的原理，利用返回的波場對儲氣層裂縫的響應特征，進行波場響應分析，得出相應壓裂的監測反應結果；微地震監測是頁巖氣儲層水力壓裂改造過程中的配套技術，但目前由于微地震監測技術限制，因地震波在地層中傳播時信號會不斷衰減、井筒環境噪音大、泵壓及泵速等原因，不能十分有效直觀地描繪水力壓裂改造儲層的裂縫的生長過程、幾何形狀和空間展布；直接近井筒裂隙監測法原理：監測技術是通過測井壓裂后頁巖氣井的流體物理特性，反演近井筒范圍裂縫參數信息，主要包括同位素示蹤劑法、溫度測井等等；但直接近井筒裂隙監測法不具備實時監測功能，監測范圍小，通常只能作為補充手段；分布式聲傳感監測方法是利用光纖作為聲音傳感傳輸介質實時監測光纖沿線的聲音分布情況，進而獲取裂縫信息；分布式聲感器監測法對裂縫的傾角、方位有很好的反應，但不能有效反應復雜裂縫的縫寬、縫高等數據。

用于油氣壓裂四維實時電磁多分量監測方法，是目前國內外最先進的電磁勘探方法。該電磁監測方法相對于傳統的可控源音頻大地電磁法(Controlled Source Audio-Frequency Magneto Tellurics，CSAMT)和地面電磁波法Melos具有顛覆性的優勢；CSAMT法采用人工場源，克服了大地電磁法(Magneto-telluric，MT)法場源的隨機性和信號微弱的缺點，但是它沿用在遠區測量的一對正交電分量、磁分量，按遠區近似公式計算視電阻率的做法，又限制了它的適用范圍；遠區測量的信號微弱，背離了采用人工源使信號強大的初衷；如果在近一些的地方測量，確實能增大信號強度，可是遠區近似公式又難以成立，出現了新的矛盾；Melos方法突破了“遠區”的限制，大大拓展了頻率域電磁法的觀測范圍；與CSAMT法相比，它本來是可以取得一定優勢的，但是它把非遠區的測量結果“校正”到遠區去的做法，付出了增加野外和室內工作量的代價，得不償失。

發明內容

本發明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種油氣壓裂四維電磁多分量實時監測系統和方法，監測壓裂導眼井監測范圍內若干監測點處在壓裂前的電場信號和/或磁場信號和壓裂過程中的電場信號和/或磁場信號，為監測壓裂段的壓裂效果在空間和時間上提供了數據支撐。

根據本發明的一個方面，提供一種油氣壓裂四維電磁多分量實時監測系統，其特征在于，包括：