CN112883574A - 利用水力压裂微地震b值来优化页岩气井重复压裂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用水力压裂微地震b值来优化页岩气井重复压裂的方法，基于水力压裂微地震监测事件的数量分布及震级大小等数据，采用地震学中描述频率‑震级分布的古登堡‑里克特关系来计算压裂阶段微地震b值的大小，并利用b值的分布云图来识别区域的应力差相对大小，为重复压裂寻找改造甜点区提供参考。本方法可在一定程度上促使重复压裂形成更加复杂的缝网，从而有效提升页岩气产能。
Description
技术领域
本发明涉及页岩气开采技术领域。
背景技术
位于四川盆地的长宁-威远页岩气区块是我国国家级页岩气示范开发区，在水力压裂技术的增产作用下，页岩气产量日渐显著。但由于四川盆地较复杂的地质构造，断裂发育及高应力差导致初次压裂往往不能形成较理想的复杂缝网，压裂提产效果达不到预期，同时页岩气井在开采一段时间后产能衰减过快，这成为制约我国页岩气有效开发的瓶颈问题。通过开展重复压裂能够破碎更多潜在页岩储层，在重复压裂过程中形成更加复杂的缝网，可应对初次压裂效果不理想及产能下降过快等问题。
重复压裂前需进行甜点井段优选(“甜点”代指油气产量较高的区域)，其中一个重要因素是甜点井段的水平地应力差。应力差是形成复杂缝网过程中不可忽视的一个关键因素，在较小的应力差条件下压裂通常更容易形成复杂缝网，有利于压裂提产。
现有技术尚缺乏对初次压裂后井周应力差分布的有效识别，致使重复压裂设计的最优甜点区域难以明确。
发明内容
本发明提供了一种利用水力压裂微地震b值来优化页岩气井重复压裂的方法，以弥补现有技术思路无法准确识别初次压裂后井周应力差的分布情况。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种利用水力压裂微地震b值来优化页岩气井重复压裂的方法，将多个压裂段视作不同区域分别来计算b值，并采用插值手段将其外推到井周区域，从而得到水平井段的井周b值分布云图，利用b值的区域分布特征来对重复压裂的改造甜点区进行优选。
具体的，它包括以下步骤：
S1、确定对象井的压裂分段情况；
S2、确定压裂阶段计算微地震b值所需要的参数，包括微地震的数量、微地震震级大小等；
S3、利用地震学中的古登堡-里克特关系来计算压裂阶段微地震b值的大小；
S4、基于计算的各阶段微地震b值，绘制b值分布云图；
S5、利用b值云图识别井周应力差较小的改造区域；
S6、优化重复压裂设计，提升页岩气产能。
本发明具有以下优点：
(1)b值是基于实测微地震数据进行反演得到的描述地震频率与震级之间关系的一种分形维数，能够表征诱发微地震事件区域的主要应力机制和地震事件的破坏模式，采用b值来进行描述，可以更为真实地反映应力差的分布情况。
(2)较小的b值被认为是与逆冲断层相关的，而逆冲断层往往承受着较高的应力水平，其应力差相对更大，因此b值可作为区域应力差水平的一种度量。相比利用数值手段来识别区域应力差大小，采用b值无疑极大降低了计算复杂度，从而更加适用于现场。
附图说明
图1为示例井第1压裂阶段微地震数量及震级分布示意图；
图2为示例井第1压裂阶段微地震b值计算示意图；
图3为示例井井周b值分布示意图；
图4为示例井利用b值识别最优改造区域的示意图；
图5为本发明的流程图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：
在地震领域中，b值的计算往往只针对某一片特定区域，而油气开采领域中页岩气井水平井段的压裂施工被划分为多个子井段(压裂段)分别进行，本发明将多个压裂段视作不同区域分别来计算b值，并采用插值手段将其外推到井周区域，从而得到水平井段的井周b值分布云图，利用b值的区域分布特征来对重复压裂的改造甜点区进行优选。
S1、确定对象井的压裂分段情况，选取长宁区块某井进行示例分析，该井采取了分段压裂方式进行改造，水平井段共被划分为18个压裂段。
S2、确定计算微地震b值的基本参数，包括每个压裂段的微地震信号数量N及震级大小M。本实施例井的第1压裂段的微地震数据如图1所示，矩形方块代表示例井第1段压裂产生的微地震信号，星形符号代表震级较大的微地震信号。
S3、在地震领域中，b值可以作为区域应力差水平的一种度量，通常较小的b值可以指示应力差相对较大的区域，反之较大的b值则可以指示应力差更小的区域。那么基于b值的此种特征，将其运用到工程领域就可以很好地帮助识别重复压裂的改造甜点区域。计算第1段压裂微地震b值，b值计算公式为地震学中描述频率-震级分布的古登堡-里克特关系：
log10 N(m≥M)＝a-b*M---------------------------------------------(1)
式中，N(m≥M)表示震级m大于或等于M的地震数量，b值是频率-震级分布线性部分斜率的绝对值，a值表征该区域地震的活性，当M＝0时，就表示了该区域所有的地震数目，即10a个。如图2所示的指频率-震级图，N对应步骤S2中确定的第1压裂段微地震数量，m对应步骤S2中确定的第1压裂段微地震震级，M指代频率-震级图中的x轴。利用最大曲率解可求得第1段压裂微地震b值约为0.72，如图2所示。
S4、基于步骤S1确定的压裂分段情况，按分段数重复步骤S2、S3，依次计算后续压裂段的b值，并采用插值手段将其外推到井周区域，绘制示例井所有压裂段的井周b值分布云图，如图3所示。从图3中可以看到该示例井微地震监测的大震级信号均处在b值较低的区域，大震级信号常对应断层激活的剪切破碎带，且断层在应力差较大的条件下易于发生剪切破坏，说明b值与应力差存在明显相关性。此外，观察均匀分布的小震级信号可以发现，其绝大部分处在b值较高的区域，在应力差较小的条件下，压裂更容易形成均匀分布的复杂缝网，因此b值很好地反映了井周应力差的分布情况。
S5、目前现有技术尚缺乏对初次压裂后井周应力差分布的有效识别，本发明创新性地提出了利用微地震数据计算的b值来识别井周应力差的分布，以弥补现有技术的不足，进一步提高重复压裂的产能。基于步骤S4绘制的井周b值分布云图，将图中b值较大的区域圈出，该区域即为重复压裂的最优改造区域。图4展示了如何利用b值分布云图来识别重复压裂最优改造区域。从微地震的监测情况可知，该示例井的初次压裂效果并不理想，尤其是中间部分几乎没有微地震信号出现，说明初次压裂未实现对中间部分储层的有效改造。从该示例井的b值分布可看出，中间部分靠近井根的部位有一片b值较大的区域(b>1)，说明该区域的应力差相对较小，是重复压裂改造的甜点井段区域。
S6、针对上述确定的重复压裂甜点井段进行重复压裂设计和优化，提高重复压裂效果，提升页岩气产能。
Claims (2)
1.一种利用水力压裂微地震b值来优化页岩气井重复压裂的方法，其特征是，将多个压裂段视作不同区域分别来计算b值，并采用插值手段将其外推到井周区域，从而得到水平井段的井周b值分布云图，利用b值的区域分布特征来对重复压裂的改造甜点区进行优选。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是，具体的，它包括以下步骤：
S1、确定对象井的压裂分段情况；
S2、确定压裂阶段计算微地震b值所需要的参数，包括微地震的数量、微地震震级大小；
S3、利用地震学中的古登堡-里克特关系来计算压裂阶段微地震b值的大小；
S4、基于计算的各阶段微地震b值，绘制b值分布云图；
S5、利用b值云图识别井周应力差较小的改造区域；
S6、优化重复压裂设计，提升页岩气产能。
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| 李政等: "微地震方法的裂缝监测与储层评价", 《地球物理学报》 * |
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