[理学]裂缝研究的理论与方法

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1、裂缝研究的理论与方法一.前言二.天然裂缝研究三.人工裂缝研究四.结束语一.前言裂缝可分为人工裂缝和天然裂缝二大类，其存在特征是国内外油田,特别是低孔低渗油田开发亟待解决的问题。对裂缝的了解程度常常决定着油田的开发效益。许多油公司在裂缝研究方面投入大量人力、物力，不断提出新的裂缝研究理论、技术、方法，使可以认识裂缝的油田种类越来越多，也从中取得了明显的经济效益。可以说，我们所以不能正确地认识某类油田的裂缝，是因为我们还没有找到针对性的认识方法。二.天然裂缝研究(一).局域网微地震监测(二).井壁裂缝三维延拓技术(三).挠

2、曲度分析技术(四).古应力场恢复技术(五).一些备用技术(六).目标(一).局域网微地震监测1.理论2.局域网裂缝监测技术3.微地震信号识别4.微地震定位5.微地震信号强度预测6.局域网微地震监测方法测试结果7.该技术在开发中后、期的应用8.需要做的工作及先进性1.理论该技术采用检测地下微地震，统计地震发生几率的方法研究裂缝分布轮廓。是国外提出的，用于油田开发前期的最新技术。微震发生过程可以写为：（S1-S2）*SIN（2α）/2》τ0+μ（S1+S2-2p0）/2+μ（S1-S2）*COS（2α）/2(1)这里,S1

3、，S2是最大，最小主应力，α是在S1、S2所在平面内，最大水平主应力方向与层面法向的夹角。公式右侧大于左侧时，地层发生活动，微地震发生。可以看出:应力、地层压力、夹角是判断地层是否发生滑动的三个参数。地层压力P0增加，致使右侧值减小，使地层发生滑动的几率增大。τ0是地层的固有强度，数值在几兆帕至几十兆帕，沿已有裂缝面发生错动，τ0为零。这使沿已有裂缝面发生微震的可能性远大于完整岩石。这也是假定多数微地震沿已有裂缝发生的理论基础。μ是层面间摩擦系数。2.局域网裂缝监测技术据这一理论，可以用微地震监测方法测试未开发区的裂缝

4、分布轮廓。美国科学家首先提出并使用了这个方法，在科恩县取得了令人满意的观测结果。该次观测使用由七个台组成的微地震台网，给出主干裂缝分布轮廓。经与其它方法对比，证明该结果是正确的，与实际是相符的。图1.美国人在科恩县取得的观测成果我们使用临时拼凑起来的模拟台网在中原户部寨气田也试验了这一技术。由于该气田处于开发后期，观测结果是可以检验的。我们使用六台小局域流动微地震台网，该台网一次观测控制面积为2个平方公里，经6次监测覆盖整个研究区。每次监测的持续时间4小时。尽管使用的台网存在各种不足，但观测结果是令人鼓舞的。破裂的临界

5、强度由岩石本身的性质决定，与激励条件无关，只在作用达到破裂条件瞬间才会有微地震发生，因此微地震信号的强度也与激励条件无关。而破裂发生的频度是与激励条件有关的，激励强度越大，单位时间发生的微地震也越多。无激励时的观测需要持续更长的时间。局域网微地震监测方法测试结果由等值线描绘的裂缝密度分布图（图4）中,等值线密集的地方为裂缝密度变化较快的位置，它不表示裂缝密度大，裂缝的密集程度仅由颜色表示。因此，等值线稀疏，颜色深的位置裂缝密度大，裂缝密度变化平缓，是相对有利的储油、储气位置。据此分析，我们认为，该构造的顶部是一个变化平

6、缓的高裂缝分布区，东侧较西侧变化慢，相对有利一些。局域微地震台网监测给出的这一结果为用其它方法研究该区裂缝设定了一个总体趋势，使其它裂缝研究方法有一个既定的目标。1.观测分析结果与地质研究结果相符2.观测结果与实际生产状况有很好的一致性3.观测结果与断层的影响趋势对应由实验结果,我们有理由相信.如果我们使用整体局域网,如果我们使观测持续时间增长为几天,如果我们采用数字传输,我们可以在新油田开发初期给出可信的油田裂缝分布轮廓。7.该技术在开发中后、期的应用这一观测技术也可以用于套管变形区监测;热驱前缘监测;注水前缘监测。

7、在华北油田我们实验了用微地震方法监测注水前缘的可行性，结果是令人鼓舞的。京430井位于京11-2断块上,从观测结果可以看出:京18计,京367处于水淹区,京367本来就是水井;京425,京415,京627处于注水见效区;京628,京625,京418,京420井处于注水无效区。有效区产液是无效区的3.56倍,产油是2.6倍,产水是5.0倍。表2.京430井变压注水效益对比京344井8.需要做的工作及先进性1).该技术的核心是微地震实时定位技术。目前，我们已取得了突破性进展。2).完善、研制一套局域网设备,如果希望精确确定

8、裂缝的深度分布,则需研制一套包括一个井下地震仪的立体台网。该台网采用前端16位采样，数字传输技术。地面采用无线传输，井下采用光缆传输。3).研制配套的软件包,针对不同的观测目的,不同的地质条件，使用不同的软件。4).如果使用三分向地震仪，还可以给出震源机制，精细描述裂缝形态。(二).井壁裂缝三维延拓技术1.井壁裂缝三维延拓技术的理