МИКРОСЕЙСМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ РАЗВИТИЯ ЗОН ТРЕЩИНОВАТОСТИ ПРИ ГИДРОРАЗРЫВЕ ПЛАСТА

  • Ю.В. БАРАНОВ Горный институт УрО РАН

Аннотация

Микросейсмический мониторинг развития зон трещиноватости при гидрораз- рыве пласта (ГРП) является перспективной научной и прикладной задачей, связан- ной с разработкой месторождений углеводородов и интенсификацией добычи неф- ти на месторождениях Пермского края. Лаборатория природной и техногенной сейсмичности «ГИ УрО РАН» прово- дит работы по мониторингу развития зон трещиноватости с 2015 года. На сего- дняшний день такие работы заершены на 9 участках на месторождениях Пермско- го края, с разными геологическими условиями. Перфорация скважины и гидрораз- рыв производились на глубинах от 1000 до 1600 метров. В настоящее время нет регламентированных требований к проведению та- ких работ, установленных форм отчетов и утвержденных характеристик исполь- зуемой аппаратуры, все проведенные работы основывались на расчетах и опыте предыдущих исследований на месторождениях углеводородов. При проведении полевых наблюдений приходится искать баланс между регистрационными воз- можностями сети, уровнем шумов, доступностью территории, конфигурацией скважины и другими параметрами. Опытным путем установлено минимальное расстояние до источника шумов на поверхности при проведении ГРП, которое составило 500 м. Максимальное расстояние выбиралось равным глубине пласта. Расстановка выбиралась исходя из принципа равномерности, датчики по воз- можности устанавливались вне дорог, вне населенных пунктов, вдали от источ- ников шумов. В работе использовались от 20 до 26 комплектов регистрирующей аппаратуры. Первоначально при проведении работ применялись сейсмические станции Байкал и Reftek, датчики SeisMonitor, и Mini SeisMonitor, Guralp и HS-1. Опыт ис- следований выявил недостатки данной аппаратуры, осложняющие её использова- ние при мониторинге, в частности, высокое энергопотребление и большой вес дат- чиков, проблемой оказалось и обеспечение сохранности дорогостоящих комплек- тов приборов. С учетом требований к таким исследованиям в лаборатории природ- ной и техногенной сейсмичности был разработан цифровой сейсмический регист- ратор Ермак-5 (рис. 1). Регистратор удобен в использовании, он компактен и не требует специальных условий для транспортировки. Потребляемая мощность реги- стратора составляет 350 мВт, что обеспечивает до 14 суток непрерывной работы развернутой полевой системы мониторинга [1]. Также в лаборатории был разрабо- таны легкие и герметичные корпуса для установки сейсмического датчика HS-1 3D на поверхности и в скважине. Обработка полученного материала включала фильтрацию зарегистрирован- ных сигналов, выявление методом локации источников микросейсмического излу- чения и визуализацию таких зон. Наличие трехкомпонентных записей позволило использовать поляризацион- ный фильтр для увеличения соотношения сигнал/шум на вступлениях продольных и поперечных волн. 179 ----------------------- Page 180----------------------- Рис. 1. Цифровой сейсмический регистратор Ермак-5 Для локации импульсных сигналов с четкими вступлениями волн использовались классические методы определения координат источника. При низком соотношении сигнал/шум положение источника определялось методом эмиссионной томографии, основанной на расчете функции “яркого пятна”, оценивающей коэффициент когерент- ности между записями в некотором частотном диапазоне для заданной точки простран- ства, которая может быть источником. Рассчитывая такую функцию внутри интере- сующей области с некоторым шагом, можно выявить зоны, которые по своей “яркости” отличаются. Наиболее яркие из них будут указывать на наиболее вероятное положение источника [2]. Результатом работ стали полученные картины пространственного распределения зон трещиноватости, а также временная динамика развития таких зон. Отмечается из- менение интенсивности и смещение максимумов микросейсмического излучения во время проведения гидроразрыва пласта и наличие взаимосвязи между зонами микро- сейсмической активности. По всей видимости, такие изменения отражают динамику развития трещин в пласте. Проведенные работы получили положительную оценку заказчика и будут про- должены на других месторождениях Пермского края.

Литература

  1. Цифровой сейсмический регистратор «Ермак-5». Опыт разработки и внедрения / Бутырин П.Г., Верхоланцев Ф.Г., Верхоланцев А.В., Шулаков Д.Ю. // Сейсмические приборы. - 2018. - Т. 54, № 2. - C.5-18. DOI: 10.21455/si2018.2-1
  2. Dyagilev R.A. Estimation of abilities of surface microseismic monitoring during hydraulic fracturing [Электронный ресурс] / Dyagilev R.A., Shumilov, A.V. // Society of Petroleum Engineers. - Moscow, 2017. - DOI: https://doi.org/10.2118/187894-MS. (Дата обращения: 05.05.2018).
Опубликован
2018-10-01
Выпуск
Раздел
Статьи