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 隨著我國頁巖油氣開發(fā)技術(shù)的不斷突破，未來5～10年必將形成一定的油氣開發(fā)規(guī)模。微地震壓裂檢測技術(shù)作為一項重要的非常規(guī)油氣藏勘探新技術(shù)，全面了解和掌握其技術(shù)特點、技術(shù)關(guān)鍵、應用方法、技術(shù)實用性及其發(fā)展方向，必將對我國頁巖油氣藏勘探開發(fā)起到重要的推進作用。

微地震檢測技術(shù)及應用方法

作為2010年世界十大石油科學技術(shù)進展之一的微地震檢測技術(shù)，最早于20世紀80年代提出，90年代逐漸開始在其它行業(yè)應用。2006年，威德福公司推出FracMap微地震壓裂檢測技術(shù)，首次在油氣勘探領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化應用。微地震檢測技術(shù)在油氣藏勘探開發(fā)方面的主要應用包括儲層壓裂監(jiān)測、油藏動態(tài)監(jiān)測等，可縮短和降低儲層監(jiān)測的周期與費用。

目前CGGVeritas、斯倫貝謝、貝克休斯、道達爾、哈里伯頓等多家公司推出微地震技術(shù)服務。道達爾公司在中東和南美分別進行了注蒸汽微地震監(jiān)測研究。一些技術(shù)服務公司在該領(lǐng)域取得重大進展，在優(yōu)化開發(fā)方案、提高采收率等方面起到關(guān)鍵作用。微地震技術(shù)服務公司研發(fā)出一套基于地表的微震數(shù)據(jù)采集觀測系統(tǒng)，其專有的FracStar®技術(shù)在非常規(guī)資源開采中發(fā)揮重要作用。微地震技術(shù)在頁巖氣儲集層中進行實時壓裂監(jiān)測效果顯著，貝克休斯公司采用IntelliFrac服務解決了頁巖氣儲層水力壓裂實時監(jiān)測難題。

目前微地震監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)成為地球物理界的熱門技術(shù)之一，是儲層壓裂過程中最精確、最及時、信息最豐富的監(jiān)測手段。隨著對微地震震源機制、反演及可視化的深入研究，微地震技術(shù)將不斷擴大應用范圍，發(fā)展前景將更加廣闊。 

微地震檢測技術(shù)的基本應用方法是：通過在井中或地面布置檢波器，排列接收生產(chǎn)活動所產(chǎn)生或誘導的微小地震事件，并通過對這些事件的反演求取微地震源位置等參數(shù)，最后通過這些參數(shù)對生產(chǎn)活動進行監(jiān)控和指導。

目前該應用方法主要用于油田低滲透儲層壓裂的裂逢動態(tài)成像，或油田勘探開發(fā)過程中的動態(tài)監(jiān)測，主要是流體驅(qū)動監(jiān)測。隨著該項檢測技術(shù)的日益成熟，實時微地震成像可以及時指導壓裂工程，適時調(diào)整壓裂參數(shù)；對壓裂范圍、裂縫發(fā)育方向和大小進行追蹤定位，客觀評價壓裂工程的效果，對油氣田下一步生產(chǎn)開發(fā)提供有效的指導。

微地震檢測技術(shù)特點

微地震是一種小型的地震。在地下礦井深部開采過程中發(fā)生巖石破裂和地震活動，常常是不可避免的現(xiàn)象。由開采誘發(fā)的地震活動，通常定義為，在開采坑道附近的巖體內(nèi)因應力場變化導致巖石破壞而引起的那些地震事件。開采坑道周圍的總的應力狀態(tài)是開采引起的附加應力和巖體內(nèi)的環(huán)境應力的總和。

    礦山微地震檢測技術(shù)共分為三類：第一類是礦井地震檢測系統(tǒng)，用于監(jiān)測礦震，特點是監(jiān)測大震級破裂事件，定位精度500米左右，主要采用地震行業(yè)的技術(shù)和設備；第二類是分布式微地震監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)測小型礦震，特點是可監(jiān)測小震級破裂事件，定位精度50～100米左右。一般適合采區(qū)尺度的震動監(jiān)測。第三類是高精度微地震檢測系統(tǒng)，用于監(jiān)測小震級沖擊地壓和巖層破裂，定位精度達到10米以內(nèi)，適合采掘工程尺度。

巖爆是巖石猛烈的破裂，造成開采坑道的破壞，只有那些能夠引起礦區(qū)附近的地區(qū)都受到破壞的地震事件才叫做沖擊地壓或煤爆、巖爆。對地下開采誘發(fā)的地震活動性的研究表明，礦震不一定全都發(fā)生在開采的地點，且不同地區(qū)的最大震級也不相同，但礦震深度一般對應于開采挖掘的深度。每年在一些礦區(qū)的地震臺網(wǎng)能記錄到幾千個地震事件，只有幾個是巖爆。在由開采引起的地震事件的大的系列里，巖爆只是其中很小的一個分支。對礦山地震、微地震及沖擊地壓的觀測具有一致性，但應用到實際生產(chǎn)中必須區(qū)別對待。

國內(nèi)技術(shù)應用現(xiàn)狀

基于微震監(jiān)測的裂縫評價技術(shù)正發(fā)展成為油層壓裂生產(chǎn)過程中直觀而又可靠的技術(shù)。近幾年來，國內(nèi)眾多油氣田紛紛投入人力、物力和資金，積極開展該技術(shù)的應用與研究工作，廣泛用于油氣勘探開發(fā)工作。

2011年，東方物探公司投入專項資金，積極開展壓裂微地震監(jiān)測技術(shù)研究，壓裂微地震監(jiān)測技術(shù)水平得到快速提升。截止2011年11月，東方物探公司已成功對11口鉆井實施了壓裂微地震監(jiān)測。

同年，華北油田物探公司針對鄂爾多斯工區(qū)大力推廣水平井分段壓裂技術(shù)、不斷提高儲量動用率及單井產(chǎn)量的要求，2011年年初就對微地震檢測技術(shù)發(fā)展狀況進行調(diào)研，并對檢波器、記錄儀器、處理軟件進行實際考察。他們與科研院校合作，在鄂南工區(qū)富縣牛東4井與洛河4井開展微地震監(jiān)測裂縫評價技術(shù)攻關(guān)，采用微地震技術(shù)對儲層壓裂進行監(jiān)測，結(jié)果與人工電位梯度方法（ERT）監(jiān)測結(jié)果一致。該公司還通過組建微地震監(jiān)測項目組，加強相關(guān)專業(yè)知識的培訓和學習，并與科研院校“高位嫁接”，開發(fā)微地震檢測特色技術(shù)，打造差異化競爭優(yōu)勢。

近年來，勝利油田積極開展微地震壓裂檢測技術(shù)應用研究，并把它作為油氣勘探開發(fā)的重要技術(shù)手段和技術(shù)儲備。據(jù)了解，“十二五”期間，非常規(guī)油氣藏將成為勝利油田的一個重要接替陣地，而微地震壓裂檢測技術(shù)是非常規(guī)油氣藏勘探領(lǐng)域中的一項重要新技術(shù)。通過開展對國內(nèi)外微地震壓裂檢測技術(shù)現(xiàn)狀、微地震壓裂檢測采集方法、數(shù)據(jù)處理及裂縫預測方法、目前成熟的處理反演軟件、微地震壓裂檢測技術(shù)應用實例分析等方面調(diào)查研究，全面了解和掌握微地震壓裂檢測技術(shù)的技術(shù)特點、技術(shù)關(guān)鍵、技術(shù)實用性及其發(fā)展方向，為勝利油田下一步開展非常規(guī)油氣資源的勘探開發(fā)工作提供先進的技術(shù)支持，更好地為油氣藏勘探開發(fā)工作服務。

國外技術(shù)研究與應用

在20世紀40年代，美國礦業(yè)局就開始提出應用微地震法來探測給地下礦井造成嚴重危害的沖擊地壓，但由于所需儀器價格昂貴且精度不高、監(jiān)測結(jié)果不明顯而未能引起人們的足夠重視和推廣。近10年來，地球物理學的進展，特別是數(shù)字化地震監(jiān)測技術(shù)的應用，為小范圍內(nèi)的、信號較微弱的微地震研究提供了必要的技術(shù)基礎。為了驗證和開發(fā)微地震監(jiān)測技術(shù)在地下巖石工程（如地熱水壓致裂、水庫大壩、石油、核廢料處理等）中所具有的巨大潛力，國外一些公司的研究機構(gòu)和大學聯(lián)合，進行了一些重大工程應用實驗。如1997年，在美國德州東部的棉花谷進行了一次全面而深入的水壓致裂微地震成像現(xiàn)場實驗，以驗證微地震成像技術(shù)的實用價值。該實驗取得了巨大成功，證明微地震成像技術(shù)相對于其它技術(shù)來講，分辨率高、覆蓋范圍廣、經(jīng)濟實用及可操作性強，很有發(fā)展?jié)摿ΑＣ绹猿蔀槟壳笆澜缟享搸r油氣開發(fā)的領(lǐng)跑者，就是因為它已經(jīng)熟練掌握了利用地面、井下測斜儀與微地震檢測技術(shù)相結(jié)合先進的裂縫綜合診斷技術(shù)，可直接地測量因裂縫間距超過裂縫長度而造成的變形來表征所產(chǎn)生裂縫網(wǎng)絡，評價壓裂作業(yè)效果，實現(xiàn)頁巖氣藏管理的最佳化。該技術(shù)有以下優(yōu)點：一是測量快速，方便現(xiàn)場應用；二是實時確定微地震事件的位置；三是確定裂縫的高度、長度、傾角及方位；四是具有噪音過濾能力。

在英國，P.Young教授領(lǐng)導的KEELE大學應用地震實驗室，主要從事巖石力學方面的微地震基礎應用研究，主要分為3個方向：震源力學、微地震成像及巖石力學。其主要研究目的是：揭示巖石在外界條件（如承載、溫度、滲流壓力等）變化時裂紋初始結(jié)晶、凝聚接合及其擴展的機理，研究巖石宏觀損傷、破裂的監(jiān)測技術(shù)。位于加拿大金斯敦的工程地震組織的主要成員是出自P.Young教授的門下，該組織主要進行工程實際現(xiàn)場應用研究，研究方向為巖石地下工程微地震系統(tǒng)的構(gòu)建、微地震信號采集、處理及分析，編制的軟件可以實時進行微地震事件定位。

在澳大利亞，隨著經(jīng)驗的積累和技術(shù)手段的提高，初步證明微地震可在現(xiàn)場附近進行觀測，并能對其進行比較精確的定量研究。微地震研究取得的良好效果，為采礦工作提供了大量有益信息，極大地激發(fā)了礦業(yè)公司投資進行此類監(jiān)測及研究的積極性，到目前為止，澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究院CISRO已完成15個礦的微震監(jiān)測試驗，積累了大量的現(xiàn)場經(jīng)驗，為微地震監(jiān)測工作的廣泛開展和進一步研究打下了良好基礎。以姜福興教授為首的礦山微地震研究團隊在吸取國際上微地震監(jiān)測成果的基礎上，針對礦山的不同災害，研制了系列微地震檢測儀器、傳感器和軟件，已經(jīng)形成了災害監(jiān)測、評價和治理的成套技術(shù)和裝備，并在多個礦山取得了成功應用。研究團隊由采礦工程、儀器儀表、地球物理、安全工程、軟件工程等專業(yè)的博士、教授和研究生組成。通過承擔大量國家和企業(yè)的科研項目，在理論、技術(shù)和裝備一體化方面，取得了多項國際領(lǐng)先水平的成果，為企業(yè)解決了很多安全難題。目前推出的微地震檢測成套技術(shù)和裝備，是在這些重要項目的基礎上開發(fā)的。

在南非，于1939年設計并布設了五個機械式地震儀，在地面組成臺陣，主要為礦震定位。雖然自礦區(qū)開采以來地震活動性和采礦的關(guān)系已經(jīng)看得非常清楚，但是，是Gane等人在Witwatersrand地區(qū)第一次描述了深部金礦開采和地震活動的直接關(guān)系。

在加拿大，國家原子能公司為監(jiān)測深部開挖引發(fā)的大應力集中，防止其造成危害，采用了微地震監(jiān)測技術(shù)，定量評定損傷程度，并監(jiān)測所存放在地下的放射性核燃料擴散到周圍地下水中的可能途徑，以防造成污染。該研究機構(gòu)為了保證置放核燃料的地下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在-420m水平開挖了一條直徑3.5m、長46m的實驗隧道，進行專門研究，稱為地下實驗室URL。其開挖圍巖主要是低滲透性硬巖，研究的主要課題是地下堅硬圍巖開挖引發(fā)的柱狀隧道損傷。在傳統(tǒng)的應力、應變監(jiān)測的同時，進行了詳細的微地震監(jiān)測，使用了分布在開挖體周圍的16個三分向加速度計，在一年的時間內(nèi)記錄并定位了大約10000個微地震事件。這是一項耗資巨大的科研工程，圍繞這一項目得出了許多有價值的科研成果。重點內(nèi)容是微震事件分布、能級、機理及其與巖石變形的關(guān)系，依據(jù)現(xiàn)場實測結(jié)果來建立和分析數(shù)學模型。