CN112965104A - 一种智能油气丛式井网井下微地震监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能油气丛式井网井下微地震监控方法，包括以下步骤：1)丛式井微地震监测的井下位置部署激发震源；2)井下微地震数据采集；3)微地震监测数据的噪声处理；4)微地震解释及模型构建；5)油藏油水分布和水驱前缘分析；根据微地震解释的油藏模型和含水饱和度模型，构建不同时间的水驱前缘位置，通过可视化手段实现水驱前缘层面分布的可视化；6)基于油水分布解释和预测的智能井井下控制；利用均衡开发井产能系数(PI)的方法计算井下控流装置的附加压差Δp，使得注入井对各开发井的产能系数贡献相同，实现均衡排液。

Description

一种智能油气丛式井网井下微地震监控方法

技术领域

本发明涉及一种井下微地震监控方法，特别涉及一种智能油气丛式井网井下微地震监控方法，属于石油天然气开发领域。

背景技术

井下微地震监测技术是基于地球物理、岩石力学、信号处理、地震波传输等理论的监测技术。在油藏储层中，孔隙压力升高，必会产生微地震。记录这些微地震，并进行微震源定位就可以描述地下渗流场。从断裂力学理论出发，当应力强度因子大于断裂韧性时，裂缝发生扩展。由破裂形成理论可知，注水会诱发微地震，这就为微地震方法监测水驱前缘提供了理论依据。根据各井下信号接受器收到地震波的时差，叠加会形成一系列的方程组；求解这一系列方程组，就可确定微震震源位置，然后转换为地下波速场的描述，进而求出水驱前缘、注入水波及范围等。因此，微地震监测技术主要用于储层压裂监测和油藏动态监测等方面。但是，目前缺乏针对丛式井网的微地震监测控制的方法，尤其缺少在智能井中进行监测、解释和动态控制的方法。

现有研究中，CN202010009416.5公布了一种基于霍夫变换微地震数据辅助的致密油气藏裂缝分布反演方法，从而提高致密油气藏裂缝分布反演和开发井生产预测的精度。CN201911214545.1公布了一种微地震数据的降噪处理方法，根据所述噪声源的降噪数据对所述微地震数据进行降噪处理，生成降噪后的有效微地震数据。CN201610843013.4公布了一种油井井下监测控制系统及方法，根据采集到的生产数据对油井下多层开采的生产状况进行优化，解决了传统的油井井下监测控制系统无法实时对油气井开采进行多层调控的技术问题。CN201910000406.2公布了一套智能型丛式井远程集中控制系统，主要包括数据采集模块(装配于各个丛式井内传感器组件)、传感器组件(用于获得井内的温度、液位、压力参数，并通过线路传输至单片机)和单片机(用于设定所述传感器组件采集的频率、异常值报警参数)。CN 202010210502.2公布了一种基于方差分形维数的微地震事件自动识别方法，解决微地震震级能量小、信噪比较低，有效提高了微地震事件的识别和初至拾取。2006年第28卷第6期，江汉石油学院学报，胥中义等人利用水驱前缘微地震监测技术评价特低渗透油藏注水开发动态特征，同时有效反映储层平面上的非均质性。2010年卷第11期，油气田地面工程，张春燕等人提出利用井下微地震监测技术对油藏做整体水驱效果评价，从而能够揭示注水平面、层间、层内三大矛盾，为注水效果评价提供更直接的证据，摸清油田地层矛盾及提高开发水平，便于油田制订下步应对措施。2012年04期，中国工程科学，郝世彦和王永东利用水驱前缘微地震监测技术评价延长油田长6油藏的注水开发，确定油水井布置方向及油、水井距调整，从而提高注水见效程度。2012年04期，中国工程科学，赵玉武等人针对大庆西部外围低渗透油田，采用微地震监测技术确定水驱前缘位置、优势注水方向、注水波及面积等资料，进而确定出裂缝分布的规律。2014年06，期特种油气藏，赵芳等人对比微地震监测技术和理论计算方法在非均质油藏水驱前缘预测中的应用效果，并针对实际油田井网加密调整方案提出了相应建议。

根据上述内容可知，现有技术存在的主要问题是：(1)目前微地震技术主要针对压裂井或注水井，还没有完善的针对丛式井网的井下微地震监测技术和方法；(2)现有的微地震监测技术主要应用于井下注水前缘和裂缝的监测，没有建立根据监测对应的控制方法，从而无法有效应用于智能油气井的井下动态控制。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种智能油气丛式井网井下微地震监控方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种智能油气丛式井网井下微地震监控方法，包括以下步骤：

1)丛式井微地震监测的井下位置部署激发震源；

2)井下微地震数据采集；

3)微地震监测数据的噪声处理；

4)微地震解释及模型构建；

利用微地震监测数据进行地质动态建模，构建油藏模型；利用微地震监测数据建立含水饱和度分布模型；

5)油藏油水分布和水驱前缘分析；

根据微地震解释的油藏模型和含水饱和度模型，构建不同时间的水驱前缘位置，通过可视化方法实现水驱前缘层面分布的可视化，从而确定含水饱和度变化，再结合物质平衡方程计算得到采出流体的产量，即开发井的产液量q。

在一些实施例中，还包括：6)基于油水分布解释和预测的智能井井下控制；

利用均衡开发井产能系数(PI)的方法计算井下控流装置的附加压差Δp，使得注入井对各开发井的产能系数贡献相同，实现均衡排液；具体计算公式如下：

Δp₁＝pbh₁-pw₁；Δp₂＝pbh₂-pw₂

式中，q为开发井产液量；p_a为地层压力；p_bh为井底流压,通过测量获得；p_w为井筒压力，通过测量获得；下标1和2分别指开发井1和开发井2；

其中，

表示注入井对开发井1的产能系数贡献；

表示注入井对开发井2的产能系统贡献；通过调节开发井1、开发井2的井底流压，使得注入井对开发井1、开发井2的产能系统贡献相同，然后根据开发井1中井底流压和井筒压力得到井下控制装置所需提供的压差Δp₁，根据开发井2中井底流压和井筒压力得到井下控制装置所需提供的压差Δp₂。

在一些实施例中，在上述步骤4)中，建立含水饱和度分布模型的具体过程如下：

对微地震监测数据进行解释，获得注入水前后的地震记录的振幅(Amplitude)之比，即等于注入水前后的反射系数(R)之比，即

式中，Amplitude_before为注水前的地震记录的振幅；Amplitude_after为注水后的地震记录的振幅；R_before为注水前的发射系统；ρ_after为注水后的发射系统；

利用反射系数确定不同时刻的混合流体密度值ρ_after

计算公式如下：

式中，V_p为初始速度模型，是由声波时差测井与地震反演速度体获得；注水后的纵波速度振幅V_after通过不同时刻的地震波测量获得，或者通过对地震子波进行反卷积获得；ρ_sat1为初始饱和度sat1下的地层水的密度；

利用不同时刻的混合流体密度值ρ_after计算含水饱和度，即建立油藏的含水饱和度分布模型；

计算公式如下：

ρ_after＝ρ_sat1S₁+ρ_sat2(1-S₁)，

式中，S₁为含水饱和度；ρ_sat2为油相密度。

在一些实施例中，在上述步骤3)中，微地震监测数据的噪声处理包括：采用常规中值滤波方法将收集到微地震的信号波进行降噪处理，并且通过数据分析确定波源的位置。

本发明采用以上技术方案，其具有如下优点：1、本发明提出的智能油气丛式井网井下微地震监控方法，针对丛式井网下的注采井油水前缘分布监测，扩展了常规单井监测的模式，不但可以应用于注水井前缘监测和裂缝事件拾取，还可以在丛式井网中预测油水分布和前缘移动，为丛式井网的开发提供了监控依据。2、本发明提出的方法针对智能油气井，在监测基础上提出井下控制具体方法：在微地震监测结果的基础上，解释油水分布、水驱前缘结果，根据均衡压差生产的原则调整智能开发井井下控流装置(井下滑套和ICV等)，达到均衡控水开发的目的。

附图说明

图1为本发明一实施例中丛式井网空间分布图；

图2为图1中丛式井网中的开发井和注水井的分布示意图；以及

图3为图1中丛式井网在不同开发时间利用微地震监测得到的含水饱和度分布。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

本公开实施例提供一种智能油气丛式井网井下微地震监控方法，其包括以下步骤：

1)在丛式井微地震监测的井下位置部署激发震源；

根据开发区块的层位情况和井位情况确定目的层和部署方案，井位部署如图1所示，其中地震波发射器位于注水井井底，检波器位于两口开发井井底。

2)进行井下微地震数据采集；

通过接收器收集来自地震波发射器发出的微地震信号波，确定收集的原始数据格式和读取方式为TXT格式，有效读取和存储原始数据。

3)微地震监测数据的噪声处理；

采用常规中值滤波等方法将收集到微地震的信号波进行降噪处理，并且通过数据分析确定波源的位置。如图2所示，开发井1和开发井2接受信号，波源位于注入井1井底。

4)微地震解释及模型构建；

利用微地震监测数据进行地质动态建模，构建油藏模型；

利用微地震监测数据建立油藏含水饱和度分布模型,具体过程如下：

对微地震监测数据进行解释，获得注入水前后的地震记录的振幅(Amplitude)之比，即等于注入水前后的反射系数(R)之比，即

式中，Amplitude_before为注水前的地震记录的振幅；Amplitude_after为注水后的地震记录的振幅；R_before为注水前的反射系数；R_after为注水后的反射系数；

利用反射系数确定不同时刻的混合流体密度值ρ_after

计算公式如下：

式中，V_p为初始速度模型，是由声波时差测井与地震反演速度体获得；注水后的纵波速度振幅V_after通过不同时刻的地震波测量获得，也可通过对地震子波(测量值)进行反卷积，消除由于震源等因素产生的能量差异；ρ_sat1为初始饱和度sat1下的地层水的密度，通过流体试验测得；

利用不同时刻的混合流体密度值ρ_after计算含水饱和度，即建立油藏的含水饱和度分布模型；

计算公式如下：

ρ_after＝ρ_sat1S₁+ρ_sat2(1-S₁)，

式中，S₁为含水饱和度；ρ_sat2为油相密度，通过测量获得。

5)油藏油水分布和水驱前缘分析。

根据微地震解释的油藏模型和含水饱和度模型，利用常规油藏模拟软件绘制不同监测时间的含水饱和度分布，从而确定不同监测时间的水驱前缘位置(即含水饱和度不小于束缚水饱和度的边界)，然后通过可视化方法实现水驱前缘层面分布的可视化，确定丛式井网不同监测时间的的含水饱和度，如图3所示，分别为丛式井网在开发初期(T＝0)和开发过程中三个不同时间段(T＝2年，T＝4年和T＝6年)的含水饱和度，图中深色部分代表含水饱和度高的区域；从而确定含水饱和度变化，再结合物质平衡方程计算得到采出流体的产量，即开发井的产液量q。

6)基于油水分布解释和预测的智能井井下控制。

利用均衡开发井产能系数(PI)的方法计算井下控流装置的附加压差Δp，使得注入井对各开发井的产能系数贡献相同，实现均衡排液。

具体计算公式如下：

Δp₁＝p_bh1-p_w1；Δp₂＝p_bh2-p_w2

式中，q为开发井产液量；p_a为地层压力；p_bh为井底流压,通过测量获得；p_w为井筒压力，通过测量获得；下标1和2分别指开发井1和开发井2。

其中，

表示注入井对开发井1的产能系数贡献；

表示注入井对开发井2的产能系统贡献；通过调节开发井1、开发井2的井底流压，使得注入井对开发井1、开发井2的产能系统贡献相同，然后根据开发井1中井底流压和井筒压力得到井下控制装置所需提供的压差Δp₁，根据开发井2中井底流压和井筒压力得到井下控制装置所需提供的压差Δp₂。

与现有微地震监测方法相比，本发明提出的基于微地震监测技术的智能井丛式井网监控方法是微地震监测技术在智能油气井和智能油田中的深入应用。智能油气井是通过井下实时监测和分析，以提高油藏管理和提高开发效率为目标进行井下实时动态控制。本发明提出利用微地震井下监测技术，解释丛式井网注采过程中的油水分布和水驱前缘移动，在此基础上利用智能油气井的井下控制手段，依据均衡压差生产进行井下控制装置实时调控，从而提高开发的效率。本发明提出的方法提出了适用于智能油气丛式井网的微地震监测控制方法，该方法比常规方法更加完整、更加合理。

本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的。在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进或等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (4)

1.一种智能油气丛式井网井下微地震监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)丛式井微地震监测的井下位置部署激发震源；

2)井下微地震数据采集；

3)微地震监测数据的噪声处理；

4)微地震解释及模型构建；

利用微地震监测数据进行地质动态建模，构建油藏模型；利用微地震监测数据建立含水饱和度分布模型；

5)油藏油水分布和水驱前缘分析；

根据微地震解释的油藏模型和含水饱和度模型，构建不同时间的水驱前缘位置，通过可视化方法实现水驱前缘层面分布的可视化，从而确定含水饱和度变化，再结合物质平衡方程计算得到采出流体的产量，即开发井的产液量q。

2.如权利要求1所述的一种智能油气丛式井网井下微地震监控方法，其特征在于，还包括：步骤6)基于油水分布解释和预测的智能井井下控制，

利用均衡开发井产能系数的方法计算井下控流装置的附加压差Δp，使得注入井对各开发井的产能系数贡献相同，实现均衡排液；具体计算公式如下：

Δp₁＝p_bh1-p_w1；Δp₂＝p_bh2-p_w2

式中，q为开发井产液量；p_a为地层压力；p_bh为井底流压,通过测量获得；p_w为井筒压力，通过测量获得；下标1和2分别指开发井1和开发井2；

其中，

表示注入井对开发井1的产能系数贡献；

表示注入井对开发井2的产能系统贡献；通过调节开发井1、开发井2的井底流压，使得注入井对开发井1、开发井2的产能系统贡献相同，然后根据开发井1中井底流压和井筒压力得到井下控制装置所需提供的压差Δp₁，根据开发井2中井底流压和井筒压力得到井下控制装置所需提供的压差Δp₂。

3.如权利要求1所述的一种智能油气丛式井网井下微地震监控方法，其特征在于，在上述步骤4)中，建立含水饱和度分布模型的具体过程如下：

对微地震监测数据进行解释，获得注入水前后的地震记录的振幅Amplitude之比，即等于注入水前后的反射系数R之比，即

式中，Amplitude_before为注水前的地震记录的振幅；Amplitude_after为注水后的地震记录的振幅；R_before为注水前的发射系统；R_after为注水后的发射系统；

利用反射系数确定不同时刻的混合流体密度值ρ_after

计算公式如下：

式中，V_p为初始速度模型，是由声波时差测井与地震反演速度体获得；注水后的纵波速度振幅V_after通过不同时刻的地震波测量获得，或者通过对地震子波进行反卷积获得；ρ_sat1为初始饱和度sat1下的地层水的密度；

利用不同时刻的混合流体密度值ρ_after计算含水饱和度，即建立油藏的含水饱和度分布模型；

计算公式如下：

ρ_after＝ρ_sat1S₁+ρ_sat2(1-S₁)，

式中，S₁为含水饱和度；ρ_sat2为油相密度。

4.如权利要求1所述的一种智能油气丛式井网井下微地震监控方法，其特征在于，在上述步骤3)中，微地震监测数据的噪声处理包括：采用常规中值滤波方法将收集到微地震的信号波进行降噪处理，并且通过数据分析确定波源的位置。

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