工业设计

压裂监测技术应用现状

发布时间：2019-09-11 | 所属分类：工业设计：论文发表 | 浏览： | 加入收藏

　　这篇论文主要介绍的是压裂监测技术应用现状的内容，本文作者就是通过对压裂监测技术的内容做出详细的阐述与介绍，特推荐这篇优秀的文章供相关人士参考。

压裂监测技术应用现状

　　关键词：压裂;技术

　　1压裂技术

　　伴随着世界人口扩张和经济快速增长，对能源的需求越来越大，随之而来能源价格特别是石油及天然气价格也水涨船高。同时，环境的恶化促使各国对清洁能源特别是天然气的需求增长迅速，进一步促进了天然气价格的上涨。为了解决天然气等清洁能源的供需困难及价格高涨问题，以美国为首的能源大国投入巨量资源，开展页岩气开采研究工作。页岩气是一种储存于泥岩、页岩地层系统中的天然气，其赋存状态主要以吸附态和游离态为主。由于其储藏条件限制，常规直井开采方式难以获得连续稳定的工业产能。相比于常规油气资源，页岩气一般品质较低，但其总体资源量大，对开采技术要求高。要想开采页岩气，就必须在储层中进行大规模人工造缝工程，增加储层渗流能力，即必须依靠大规模的水平井分段压裂技术才能获得具有经济效益的工业生产气流[1]。压裂技术概括说来就是利用水力作用在储层中人工造缝，从而提高油气等流动性，便于工业开采的储层改造技术。其改造过程为利用地面压裂设备，通过井筒向地下高压注入压裂液，超过地层能承受的压力极限时，便将地层压裂开来，形成压裂裂缝，利用支撑剂填充裂缝起到支撑作用，防止撤压后裂缝闭合[2]。

　　2煤炭领域压裂技术应用

　　随着压裂技术进步，其应用领域逐渐扩展。研究人员开始利用压裂技术处理煤矿生产中面临的坚硬顶板处理问题。孙连胜等[3](2015)认为坚硬顶板常规爆破处理手段存在诸多不足，如需要大量的炸药，安全性差，爆炸产生较多有毒有害气体，对采煤机械及采区环境都有不利影响。可用水力压裂技术代替爆破方式解决工作面回采初次放顶问题。刘儒侠[4]结合大柳塔矿实际，应用水力压裂技术解决回采放顶问题。认为该方法可以减弱顶板的强度，促进底板受控垮落，保证回采安全。根据文献资料记载，自2015年开始，陆续有不少煤矿开展水力压裂施工，不完全统计如下：乌兰木伦矿(陈佩东，2016)[5]、酸刺沟(冯彦军，2016)[6]、黄玉川(张龙，2017)、柠条塔(张晓，2017)、长平矿(都海龙，2017)、大柳塔(曾照凯，2017)、张家峁(于水，2018)[7]、何家塔(刘文文，2018)[8]、哈拉沟(王庆雄，2018)[9]、保德煤矿(翁海龙，2018)[10]等等。

　　3油气开采压裂监测技术

　　油气领域压裂研究开展较早，对应的压裂效果监测技术发展水平较高。总体方法较多，主要是微地震法，对应不同施工空间又细分为地面、井中、井下微地震监测等。另外，还有时移电磁法、测斜、电位梯度、温度、声波测井、瞬变电磁法等方法。

　　3.1微地震监测技术

　　在页岩气压裂监测领域，刘家橙等[11]针对地面微地震监测技术应用展开研究，认为该方法可以对压裂裂缝方向等信息进行监测，并可以采用大规模阵列观测方式以及井中观测方式提高监测效果。巫芙蓉等[11]基于微地震井中和地面综合观测的方法，对页岩气井压裂效果进行监测，提高了对水平井压裂效果的监测精度。在煤层气井压裂监测领域，崔荣旺[12]对比地面及井中微地震监测结果后认为，相比于地面监测，井中微地震监测效果更好。朱亚东洋[13]认为微地震监测是压裂监测手段中最有效的技术方法，对微地震监测来说，井中监测工作方式拥有比地面监测更高的垂向分辨率，而地面监测相对横向分辨率较高，因此应采用地面和井中微地震联测的方式来提高监测效果。在油井压裂监测领域，张佳琦(2018)对微地震井中监测技术进行研究，并在油井压裂效果监测中取得了较好的解释效果[14]。另外刘博[15]、姬程伟[16]、董恩博[17]、冯敏[18]等众多学者针对低渗透性储层中微地震井中压裂监测技术进行深入研究，认为微地震井中观测技术能够有效评价压裂效果，能为油田生产提供技术指导。

　　3.2测斜仪监测

　　测斜仪监测方法原理是通过测量观测点参照角度的变化情况来评价压裂效果的技术手段。闫鑫[19]等对测斜仪监测方法进行分析研究，认为该方法可以估算压裂产生裂缝的倾角及走向等参数信息，可以作为微地震监测手段的补充监测方法[19]。

　　3.3电磁法

　　王志刚[20]对比分析了当前压裂监测技术的评价效果，认为水力压裂施工改变了储层的电性特征，为采用电磁法开展监测工作提供了物性基础。可以采用时移电磁法监测压裂施工产生的电信号振幅及电阻率异常，通过反算解释进行压裂效果评价。范涛等[21]采用瞬变电磁法进行压裂效果探测评价，数据处理中采用拟地震虚拟波场处理技术，提高了对压裂效果的探测及评价水平。贾正森[22]提出了差分电阻率成像和激发极化组合探测方法，提高了对压裂参数分辨率，取得了较高的监测效果。王佳等[23]利用电位梯度观测技术，开展压裂高精度电法监测研究，并针对数据处理问题提出了神经网络处理方法。

　　3.4测井

　　王文文等[24]采用三维声波测井技术对煤层气井压裂效果进行评价。解经宇等[25]利用压裂前后声波监测的探测数据进行分析，认为可以利用其振幅和波形参数数据对裂缝位置等参数进行估算评价。王涛等[26]利用偶极横波测井手段进行压裂监测，利用横波快慢时差能够获得裂缝延伸和走向等参数信息。

　　4煤炭领域压裂监测技术

　　4.1钻孔窥视和水压流量计监测

　　刘儒侠[4]通过在大柳塔矿的压裂监测研究，认为可以通过钻孔窥视仪对裂缝位置进行直接观测，通过水压流量计可以测量流量和压力，进而对压裂效果进行评价。

　　4.2邻近钻孔观测

　　通过邻近钻孔可以对压裂过程中产生的旁侧出水进行观测，进而评价压裂施工效果，压裂施工完成后的钻孔，可进一步对后续钻孔压裂施工进行观测。通过对钻孔出水情况进行分析，可对钻孔孔距布设提供参考。

　　4.3岩层位移监测仪

　　迟国铭等[27]基于顶板位移监测装置对补连塔矿工作面回采过程中，顶板岩层的位移情况进行监测分析，通过监测数据对压裂施工后顶板随时间的变形位移情况进行了实时记录，对其变形规律进行了总结。

　　4.4地球物理方法

　　翁海龙[10]采用不同监测方法，针对保德煤矿压裂施工效果进行对比分析。认为除了采用常规直接观测方法及回采过程压力监测等手段外，物探方法也是有效的技术手段，尤其针对瞬变电磁探测效果进行了分析，通过在压裂孔附近巷道进行瞬变电磁探测施工，获得了覆盖压裂区的瞬变电磁探测成果，通过对比分析发现，压裂后瞬变电磁探测成果中未发现明显的异常信息，难以对压裂效果进行有效评价。

　　5结论

　　鉴于压裂技术开始于油气生产领域，对其监测效果评价主要以油气生产为主。就监测方法而言主要分为地震类和非地震类监测方法。地震类主要以常规地面微地震、井下及井中微地震、阵列地面微地震等为主。非地震类涵盖测斜仪、电磁法、测井等方法。就观测精度来说，井下微地震相对较高。煤炭生产领域压裂研究稍晚于油气领域，其监测技术以直接观测手段为主，地球物理观测技术水平相对稍低，需要进一步发展。

　　参考文献

　　[1]巫芙蓉，闫媛媛，尹陈.页岩气微地震压裂实时监测技术——以四川盆地蜀南地区为例[J].天然气工业，2016，36(11)：46-50.

　　[2]芮拥军.地面微地震水力压裂监测可行性分析[J].物探与化探，2015，39(2)：341-345.

　　[3]孙连胜，齐海清，冯彦军，等.水力压裂技术在锦界煤矿初次放顶中的应用[J].煤矿开采，2015，20(6)：97-100.

　　[4]刘儒侠.大柳塔煤矿综采工作面水力压裂强制放顶技术探索[J].陕西煤炭，2016，35(S1)：35-40.

　　[5]陈佩东.乌兰木伦煤矿初次放顶水力压裂技术应用研究[J].山东工业技术，2016，卷缺失(23)：52-53.

　　[6]冯彦军，周瑜苍，等.水力压裂在酸刺沟煤矿初次放顶中的应用[J].煤矿开采，2016，21(5)：75-78.

　　[7]于水，张健，等.张家峁煤矿短壁工作面水力压裂技术应用研究[J].中国煤炭，2018，44(12)：131-134.

　　[8]刘文文.水力压裂技术在何家塔煤矿初次放顶中的应用[J].内蒙古煤炭经济，2018(8)：128-129;138.

　　[9]王庆雄.水力压裂技术在哈拉沟煤矿初次放顶中的应用[J].陕西煤炭，2018，37(1)：80;82，109.

　　[10]翁海龙.水力压裂技术在保德煤矿初次放顶的应用[J].陕西煤炭，2019，38(2)：74-79.

　　[11]刘家橙，刘家橘，王晓燕，等.微地震技术评价中牟区块体积压裂的效果[J].地质找矿论丛，2019，34(1)：78-83.