科研動(dòng)態(tài)
利用井間電磁測(cè)量表征導(dǎo)電水力裂縫
中文題目：利用井間電磁測(cè)量表征導(dǎo)電水力裂縫
論文題目：Characterization of electrically conductive hydrofractures with cross borehole electromagnetic measurement
錄用期刊/會(huì)議：Acta Geophysica (中科院大類(lèi)4區(qū))
錄用/見(jiàn)刊時(shí)間：2024年10月23日
作者列表：
1）吳世偉 中國(guó)石油大學(xué)（北京）人工智能學(xué)院 控制科學(xué)與工程 博23
2）劉得軍 中國(guó)石油大學(xué)（北京）人工智能學(xué)院 電子系教授
3）黃文慧 中國(guó)石油大學(xué)（北京）人工智能學(xué)院 新一代電子信息技術(shù) 研23
4）張城煌 中國(guó)石油大學(xué)（北京）人工智能學(xué)院 新一代電子信息技術(shù) 研23
摘要:
本文提出了一種井間電磁測(cè)量技術(shù)用于評(píng)估大規(guī)模水力裂縫。采用三維有限元法建立水平井水力壓裂模型，并研究了裂縫幾何參數(shù)與測(cè)量信號(hào)之間的關(guān)系。數(shù)值結(jié)果表明，同軸分量信號(hào)可以有效地表征水力裂縫方面。信號(hào)對(duì)T-R間距、裂縫電導(dǎo)率、半長(zhǎng)和數(shù)量表現(xiàn)出更高的敏感性。本研究表明，井間測(cè)量方法是監(jiān)測(cè)裸眼井水力壓裂的有效技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
背景與動(dòng)機(jī):
水力壓裂一直是提高非常規(guī)頁(yè)巖油藏產(chǎn)量的主要技術(shù)。水力裂縫幾何形狀的精確識(shí)別對(duì)于可靠的生產(chǎn)評(píng)估和預(yù)測(cè)至關(guān)重要。最近，井間電磁成像已成為繪制兩個(gè)鉆孔之間電阻率的可行方法。該技術(shù)已被證明是監(jiān)測(cè)裂縫的有價(jià)值的工具，增強(qiáng)了對(duì)頁(yè)巖變異性和流體前沿跟蹤的理解，同時(shí)克服了檢測(cè)深度的固有局限性。井間電磁感應(yīng)測(cè)量通過(guò)在儲(chǔ)層尺度上繪制井間區(qū)域來(lái)解決其他測(cè)井方法的局限性。因此，通過(guò)井間電磁感應(yīng)技術(shù)探索水力裂縫特征具有至關(guān)重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。
主要內(nèi)容:
我們首先驗(yàn)證了采用井間測(cè)量方法表征水力裂縫的可行性。該模型考慮了具有水平裂縫群的儲(chǔ)層中的情況。然后，我們通過(guò)使用不同的例子證明了測(cè)量方法對(duì)各種斷裂參數(shù)的敏感性。最后，我們考慮了一個(gè)案例研究，以評(píng)估這種方法在復(fù)雜情況下的適用性。
圖1 TFRM-BAC模型的仿真結(jié)果
圖2 不同參數(shù)下對(duì)稱(chēng)裂縫的響應(yīng)結(jié)果
如圖1所示，xx分量適用于表征TFRM或TMRM模型中的水力裂縫。TFRM模型的信號(hào)峰值幾乎是TMRM模型的兩倍，信號(hào)極性相反。此外，TFRM模型在鉆孔A和C中的測(cè)量結(jié)果顯示出高度的相似性。我們發(fā)現(xiàn)，與發(fā)射器頻率和裂縫縱橫比相比，信號(hào)對(duì)T-R間距、裂縫導(dǎo)流能力、裂縫半長(zhǎng)和裂縫數(shù)量表現(xiàn)出更大的敏感性。這是因?yàn)樾盘?hào)峰值主要取決于裂縫中支撐劑的數(shù)量，而不是裂縫的空間方向。如圖2所示，最佳監(jiān)測(cè)會(huì)發(fā)生在收發(fā)器監(jiān)測(cè)到的磁場(chǎng)方向垂直于裂縫所在的表面時(shí)。我們還注意到，分層地層在與電阻地層相互作用時(shí)會(huì)降低信號(hào)振幅。一般來(lái)說(shuō)，井間測(cè)量技術(shù)可以在高電阻地質(zhì)環(huán)境中有效地執(zhí)行。如圖3所示，通過(guò)綜合案例，我們發(fā)現(xiàn)TFRM更適合確定裂縫方向，而TMRM更適合描述裂縫振幅。
圖3 TFRM和TMRM模型的井間EM響應(yīng)比較
結(jié)論:
本文提出了一種基于三維有限元正演算法的裂縫診斷井間測(cè)量方法。我們具體分析了正演的結(jié)果，得出以下結(jié)論：模擬顯示，裂縫位置存在明顯的磁異常；同時(shí)，同軸分量信號(hào)（xx，yy，zz）在TFRM和TMRM模型中被證明在表征徑向和軸向水力裂縫方面非常有效。與發(fā)射器頻率和裂縫縱橫比相比，信號(hào)對(duì)T-R間距、裂縫導(dǎo)流能力、裂縫半長(zhǎng)和裂縫數(shù)量等參數(shù)表現(xiàn)出更高的敏感性。特別是，這種敏感性在很大程度上取決于T-R間距以及裂縫導(dǎo)流能力的結(jié)構(gòu)和大小。壓裂液和井眼位置的配置對(duì)于獲取最佳裂縫信號(hào)至關(guān)重要。不對(duì)稱(chēng)裂縫的張開(kāi)角度應(yīng)大于120°，以確保有效的壓裂。此外，井間測(cè)量技術(shù)可以在高阻地質(zhì)環(huán)境中有效地執(zhí)行。在分段壓裂監(jiān)測(cè)案例研究中，建議使用TFRM來(lái)確定裂縫方向，而TMRM更適合表征裂縫大小。然而，軸向不對(duì)稱(chēng)裂縫信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量較差，高電導(dǎo)率地層界面可能導(dǎo)致裂縫信號(hào)分裂為兩個(gè)峰值，使裂縫定位復(fù)雜化。未來(lái)的研究可以專(zhuān)注于解決小裂縫中弱信號(hào)的挑戰(zhàn)，以及在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中檢測(cè)裂縫。
作者簡(jiǎn)介:
通訊作者簡(jiǎn)介:劉得軍，教授，中國(guó)石油大學(xué)（北京），人工智能學(xué)院電子信息工程系，博士生導(dǎo)師。研究方向：電磁測(cè)量方法與數(shù)值模擬技術(shù)、電纜高速數(shù)據(jù)傳輸理論與技術(shù)、機(jī)電測(cè)量系統(tǒng)虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)等?？傆?jì)發(fā)表科學(xué)論文150余篇。
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