Введение
Микросейсмический мониторинг (МСМ) гидроразрыва пласта (ГРП) развивается уже на протяжении 20 лет. Разработано большое количество различных подходов к регистрации микросейсмических событий, методов обработки и методик интерпретации результатов. Можно выделить следующие основные варианты систем наблюдения (Calvez J.L. et al. 2016), каждый из которых требует специализированного оборудования:
- наземная система наблюдения, может состоять как из однокомпонентных, так и из 3-х компонентных датчиков различной геометрии установки:
— сеть профилей;
— сеть площадных групп (или единичных высокочувствительных геофонов);
- скважинная система размещается в наблюдательной скважине на глубине, сопоставимой с глубиной объекта исследования:
— вертикальная наблюдательная скважина;
— горизонтальная наблюдательная скважина;
- сеть неглубоких скважин (100 – 300 метров);
- комбинированные (гибридные) системы наблюдения.
Можно ранжировать системы наблюдения по параметрам удаленности от исследуемого объекта, количества каналов записи, чувствительности используемого оборудования, подверженности системы различным помехам и др. Однако основным параметром является точность определения параметров микросейсмических событий, таких как координаты гипоцентров и значения тензоров сейсмического момента. А если не забывать про экономику, то явного преимущества ни у одного варианта нет.
Наземные (поверхностные) системы наблюдения характеризуются самой низкой среди всех вариантов стоимостью проведения полевых работ. Сейсмическая антенна, расположенная на поверхности земли (Ерохин Г.Н. и др. 2015), сильно подвержена поверхностным шумам. Однако на поверхности используется более чувствительное оборудование, а их количество может исчисляться тысячами.
Проведение полевых работ с использованием скважинной системы наблюдения обходится дороже наземной. Эта система характеризуются самым высоким среди остальных систем соотношением сигнал/шум, но имеет большие неопределенности в определении координат событий и тензора сейсмического момента. Система из сети неглубоких скважин имеют промежуточное положение относительно стоимости и качества материала. Гибридные системы самые точные, но они и самые дорогие.
Однако, независимо от вида системы наблюдения и алгоритмов получения микросейсмических событий, главным для потребителя исследований является практическое применение метода. А именно набор задач, которые может решить этот метод исследования.
Практическое применение результатов МСМ
Для практического применения результатов микросейсмического мониторинга необходим комплексный анализ геолого-технологической информации в пределах исследуемого пласта. Комплексный подход может решить следующие задачи:
- адаптация изменений фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) пласта, вызванных проведением ГРП и выявленных при анализе данных микросейсмического мониторинга ГРП;
- анализ результатов проведения ГРП и рекомендации по мероприятиям для оптимизации работ скважины, прогноз результатов ГРП в скважинах-кандидатах.
В рамки этих задач попадают такие важные с точки зрения практики вопросы как прорыв покрышки пласта, распространение трещин до ВНК, корректировка проектов трещин ГРП, изменение гидродинамической модели пласта с целью оптимизации схемы разработки и др.
Предлагается следующий алгоритм решения задачи интерпретации результатов МСМ совместно с другими геофизическими исследованиями:
- подготовка сейсмической основы в районе скважины с ГРП;
- построение трехмерной геологической модели в районе скважины с ГРП;
- адаптация трехмерной геолого-технологической модели на фактические показатели работы скважин с учетом изменения фильтрационных свойств около скважинного пространства, после проведения ГРП;
- адаптация трехмерной геолого-технологической модели с учетом выявленных зон естественной трещиноватости;
- анализ результатов проведения ГРП, прогноз результатов ГРП в скважинах кандидатах.
Подготовка сейсмической основы базируется на комплексе работ: сейсмостратиграфическая привязка, корреляция отражающих горизонтов, глубинные преобразования, динамический анализ сейсморазведочных данных, специализированная обработка данных МОГТ. Целью этих работ является детализация структурного каркаса, прогноз ФЕС пласта и выявление зон естественной трещиноватости.
Построение геологической модели с учетом результатов МСМ проводится на основании всего комплекса геологической информации полученной на месторождении на дату проведения исследований (керн, сейсмические данные, данные ГИС и др.).
Использование гидродинамической модели позволяет учесть влияние разработки в исследуемом районе залежи и изменение начального состояния пласта на момент бурения и ввода в эксплуатацию целевой скважины. Изменение свойств пород, в гидродинамической модели, выявленных с использованием микросейсмического мониторинга процесса ГРП, проводится нормированием значений зафиксированных энергий микросейсмической эмиссии на экстремумы проницаемости подбираемые опытным путем при адаптации гидродинамической модели, на фактические показатели работы скважины (не противоречащие принятым представлениям изменения проницаемости пород при воздействии ГРП).
Ниже приведено два примера применения на месторождениях Западной Сибири.
Примеры комплексного анализа
Полный комплекс работ по исследованию ГРП был проведен на одном из месторождений Западной-Сибири, пласт БС10. В пределах рассматриваемой площади целевой пласт представлен песчаниками от мелко- до крупнозернистых. Тип коллектора поровый, зоны естественной трещиноватости не выявлены.
Шестистадийный ГРП был проведен в горизонтальной скважине. По данным МСМ была проведена адаптация гидродинамической модели (рисунок 1).
В результате выполненных работ, было установлено, что в результате формирования зоны техногенной трещиноватости произошло приобщение водонасыщенных пропластков коллекторов нижней части разреза, в районе первого и второго портов, что привело к значительному обводнению продукции скважины. В качестве мероприятий по снижению обводнения было рекомендовано изолировать порты с первого по третий.
Рисунок 1 Адаптация гидродинамической модели с учетом данных МСМ
Второй пример комплексной интерпретации материалов на месторождении Западной Сибири. На этом месторождении нефтегазоносным является верхнеюрский нефтегазоносный комплекс (баженовско-верхнеабалакский). Коллекторы пластов Ю1 и Ю0 имеют весьма сложный характер развития, обусловленный как микрослоистостью и листоватостью пород, так и тектонически напряженными зонами (зоны дизъюнктивных нарушений, деструкций, растяжений и сжатий) и гидротермальными процессами выщелачивания и растворения. Основной тип коллектора порово-трещинно-кавернозный (Erokhin G.N. et al. 2016).
В горизонтальной скважине, пробуренной на баженовскую свиту, был проведен шестистадийный ГРП. МСМ проводился по методу MicroseismicCSP. На площади были выявлены зоны естественной трещиноватости с помощью сейсморазведки на рассеянных волн по методу FractureCSP (Anokhina E. et al. 2016). Сопоставление зон естественной трещиноватости с техногенными трещинами МГРП представлено на рисунке 2.
Рисунок 2 Зоны естественной и техногенной трещиноватости.
По данным испытаний, из трех последних портов получен основной приток нефти. На рисунке 2 микросейсмические события, зарегистрированные в процессе ГРП на последних трех портах, выделены красным цветом. На разрезе рассеянных волн они попадают в зону повышенных значений, указывающих на наличие трещиноватости. Объединение естественной и техногенной трещиноватости объясняет природу основных притоков нефти в скважине. Использование этой информации позволит оптимизировать количество и размещение портов ГРП в скважинах-кандидитах.
Выводы
Предложен алгоритм комплексной интерпретации результатов МСМ совместно с другими геолого-геофизическими исследованиями. Целью комплексного анализа является построение геологической модели с учетом изменений, вызванных проведением ГРП. На примере показан алгоритм адаптации гидродинамической модели по результатам микросейсмического мониторинга ГРП. На примере показано, как по результатам микросейсмического мониторинга было выявлено приобщение водонасыщенных пропластков коллектора. Предложено применение результатов микросейсмического мониторинга для оптимизации размещения портов ГРП в скважинах кандидатах на основе информации о зонах естественной трещиноватости.
Библиография
Anokhina E., Erokhin G., Kirichek A., Nazarova M. [2016] Using the Scattered Waves for Detecting the Fractured Zones in Cambrian Sediments in the Southern Part of the Siberian Platform. SPE Russian Petroleum Technology Conference and Exhibition, Moscow
Calvez J.L., Malpani R., Xu J., Stokes J.,Williams M. [2016] Hydraulic Fracturing Insights from Microseismic Monitoring. Oilfield Review 28(2)
Erokhin G.N., Kremlev A.N., Anokhina E.V., Gapeev D.N., Kirichek A.V. [2016] CSP as a Complex Approach to Exploration and Exploitation of Hard-To-Extract Hydrocarbon Deposits. 7th Eage Saint Petersburg International Conference and Exhibition: Understanding The Harmony of The Earth’s Resources Through Integration of Geosciences, Saint Petersburg
Ерохин Г.Н., Кремлев А.Н., Анохина Е.В., Гапеев Д.Н., Киричек А.В. [2015] CSP — комплексный подход к задачам поиска и микросейсмического контроля разработки трудноизвлекаемых запасов углеводородов. Сборник научных трудов «ВНИИНЕФТЬ» Технологии повышения эффективности разработки нефтяных месторождений, 152