CN105114069A - 一种通过声发射信号监测稠油油藏盖层破坏情况的新方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过声发射信号监测稠油油藏盖层破坏情况的新方法，属于石油工业安全生产技术领域。在稠油油田地表下埋置一定数量的声发射探头，实时采集地层中产生的声发射信号，并将信号传输至声发射仪，声发射仪结合计算机运算，得到声发射信号各相关参数随时间的变化曲线以及声发射事件的定位效果图，结合已知的声发射响应特征规律以及现场得到的井下压力数据，实时监测分析稠油油藏开采过程中盖层的完整性以及破坏情况，如果发现盖层有破坏征兆，可通过与声发射系统相关联的报警装置及时发出危险情况预警，现场立刻停止作业并采取相应急救措施，从而为油田安全生产提供有力的监测保障。

Description

一种通过声发射信号监测稠油油藏盖层破坏情况的新方法

技术领域

本发明属于石油工业安全生产技术领域，具体涉及一种通过声发射信号监测稠油油藏盖层破坏情况的新方法。

背景技术

地层中任何一个区域要形成油气藏只有生油层和储集层是不够的，要使生油层中生成的油气运移至储集层不发生逸散，还必须具备不渗透的盖层，盖层是指位于储集层之上能够封隔储集层，避免其中的油气向上逸散的保护层。盖层的完整性直接影响油气在储集层中的聚集和保存，盖层一旦破坏将直接导致油气泄露以及其他一系列安全事故，因此在油气田开采过程中，保证盖层的完整性对于油气田生产效益和生产安全至关重要。

中国及世界范围内均具有丰富的稠油油藏资源，蒸汽辅助重力卸油，即SAGD技术是当前稠油资源开发的主要方式，然而在SAGD注蒸汽过程中，随着热蒸汽不断注入到储层，蒸汽腔逐渐形成，蒸汽腔的形成导致盖层承受巨大的来自储层热蒸汽的上举力，该上举力直接威胁盖层的完整性，因此为了保证SAGD过程的顺利进行，必须对稠油油藏盖层的破坏情况开展实时监测。目前对于稠油油藏SAGD过程中，盖层完整性的监测，主要有常规的岩体变形监测、微地震监测等手段。对于常规的岩体变形监测手段，由于现场地质条件的复杂性，以及变形本身的滞后性，往往不能准确预测盖层破坏情况的发生，更不能对盖层破坏做出预警；而微地震监测手段由于成本高昂，对操作人员专业要求较高，以及工作量巨大等原因，很难在油田现场得到广泛推广和应用。因此，为了更好的解决稠油油藏开采过程中的盖层监测问题，发明了该通过声发射信号监测稠油油藏盖层破坏情况的新方法。

发明内容

为了解决上述现有监测手段中存在的问题，本发明提供了一种通过声发射信号监测稠油油藏盖层破坏情况的新方法。该方法涉及一套完善的声发射监测和预警系统，首先通过埋置在地表下1.5米深处的多个声发射探头，接收来自地层的声发射信号，该信号经放大器放大之后传输至声发射仪，并经计算机分析之后得到相应的声发射数据图，结合声发射规律以及井内压力数据，通过预警系统对可能出现的盖层破坏情况及时作出预警，急停现场的一切生产设备，并采取相应急救措施，从而保证施工现场的安全，本发明不仅监测效果显著，而且造价低，对从业人员专业要求较低，易于大范围推广。

本发明所采用的技术方案是：

一种通过声发射信号监测稠油油藏盖层破坏情况的新方法，该方法的实现需要声发射监测系统、预警系统以及油井控制系统配合完成。

声发射监测系统，所述声发射监测系统包括声发射仪、放大器和多个声发射探头，声发射探头通过数据线与放大器及声发射仪连接，所有声发射探头均埋设在地表以下。

预警系统，所述预警系统主要指无线警报发射器和报警器。

油井控制系统，所述油井控制系统主要指井内压力监测装置和关井装置。

本发明提供了一种通过声发射信号监测稠油油藏盖层破坏情况的新方法，本发明通过分析来自地层中的声发射信号，并结合声发射响应特征规律及井内压力波动情况，实时监测稠油油藏盖层的完整性及破坏情况，从而为油田安全生产提供有力的监测保障；采用声发射监测系统，通过埋置在油田地表下的多个声发射探头，接收来自地层深处由于岩层破坏所产生的声发射信号，信号经放大器放大后传输至声发射仪，声发射仪结合电脑绘制出声发射信号各相关参数随时间的变化曲线以及声发射事件的定位效果图；采用预警系统，当盖层发生破坏时，通过无线警报发射器向所有相关人员和设备发送警报信息，并拉响报警器，警示现场工作人员；采用油井控制系统，一方面通过实时监测生产井内压力波动情况，并配合声发射信号对盖层破坏情况作出判断，另一方面当盖层完整性受到破坏时，通过关井装置，及时停止采油活动，防治安全事故发生；本发明所公开的通过声发射信号监测稠油油藏盖层破坏情况的新方法，相比传统的监测手段，本发明监测更为准确，成本低廉，且操作简单，易于大范围推广，为稠油油藏SAGD过程中盖层完整性的监测提供了有力的手段。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，

图1为本发明通过声发射信号监测稠油油藏盖层破坏情况新方法的工作流程图；

附图标号说明：

1、井内压力监测装置；2、计算机；3、预警系统；4、关井装置；5、声发射仪；6、放大器；7、油井；8、地表；9、声发射探头。

具体实施方式

本发明公开了一种通过声发射信号监测稠油油藏盖层破坏情况的新方法，为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示本发明提出了一种通过声发射信号监测稠油油藏盖层破坏情况的新方法，该方法的实现需要声发射监测系统、预警系统以及油井控制系统配合完成。

结合图1所示，声发射系统由埋置在地表下的多个声发射探头9、放大器6、声发射仪5以及连接他们的数据线组成。稠油油藏盖层发生破坏时产生的声发射信号首先由声发射探头9接收，并经数据线传输到放大器6，声发射信号经发达器6放大之后传输至声发射仪5，声发射仪5结合计算机2运算得到声发射信号各相关参数随时间的变化曲线以及声发射事件的定位效果图。

结合图1所示，预警系统3通过数据线与计算机2、关井装置4相连接。预警系统3主要由无线警报发射器和报警器组成，当声发射系统监测到稠油油藏盖层有破坏趋势时将立刻通过计算机2发送预警信号至预警系统3，预警系统3接收到预警信号之后，立刻通过无线警报发射器向所有相关人员和设备发送警报信息，并拉响报警器，警示现场工作人员。同时向关井装置4发送关井指令。

结合图1所示，油井控制系统主要由井内压力监测装置1和关井装置4组成。在稠油油藏开采的过程中，井内压力监测装置1实时监测并记录油井内的压力波动情况，并将监测结果传输至计算机2。关井装置4接收来自预警系统3的警报信息，并作出关井处理，以防止安全事故发生。

下面对上述盖层监测系统的使用方法作如下说明：

上述盖层监测系统的使用方法，具体包括以下步骤：

步骤1、在油田作业现场靠近油井的区域，选择均匀等距离分布的4至8个点，并挖深至1.5米处，作为声发射探头9的安放点，然后通过穿过地表8的数据线将声发射探头9和放大器6相连接，放大器6的另一端与声发射仪5相连接，同时声发射仪5与计算机2相连；

步骤2、将计算机2与井内压力监测装置1、计算机2与预警系统3、预警系统3与关井装置4分别用数据线及电线连接；

步骤3、打开声发射仪5进行参数设置，重点是滤波设置，将可能的干扰信号尽量屏蔽掉；

步骤4、声发射仪5参数设置好之后，打开所有设备，并保持正常运行状态，操作人员实时监测计算机2所显示的声发射信号图像及井内压力波动曲线，声发射信号的规律大致为：在生产初始阶段，会有较多的但是强度较低的声发射信号产生，随着生产的进行，声发射信号进入长时间的平静期，信号较少且强度较低，当稠油油藏盖层完整性受到威胁时，在盖层较为严重的损坏发生之前，随着微裂缝的发育会忽然产生较为集中的且强度较大的声发射信号，当该类型声发射信号出现时，要及时启动预警系统3，发出事故预警，并通过关井装置4及时关井，防止事故的发生，从而达到通过声发射信号有效监测稠油油藏盖层破坏情况的目的，为现场安全施工提供有力的监测保障。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种通过声发射信号监测稠油油藏盖层破坏情况的新方法，该方法的实现需要声发射系统、预警系统以及油井控制系统配合完成，其特征在于：

与传统的稠油油藏盖层监测手段相比，通过声发射信号监测盖层破坏情况更加准确高效，且成本低廉，且对操作人员专业要求较低，易于大范围推广；

所述声发射监测系统包括声发射仪、放大器和多个声发射探头，声发射探头通过数据线与放大器及声发射仪连接，所有声发射探头均埋设在地表以下；

所述预警系统主要指无线警报发射器和报警器；

所述油井控制系统主要指井内压力监测装置和关井装置。

2.根据权利要求1所述的一种通过声发射手段监测稠油油藏盖层破坏情况的新方法，其特征在于：声发射监测系统与油井控制系统保持实时通讯。

3.根据权利要求1所述的一种通过声发射手段监测稠油油藏盖层破坏情况的新方法，其特征在于：声发射探头埋设在地表以下1.5米深处。

4.根据权利要求1所述的一种通过声发射手段监测稠油油藏盖层破坏情况的新方法，其特征在于：监测声发射的同时，保持对井内压力的实时监测，并将二者综合分析，为盖层破坏情况监测提供双重保障。

5.根据权利要求1所述的一种通过声发射手段监测稠油油藏盖层破坏情况的新方法，其特征在于：所需声发射探头数量为4-8个。