打破國外非常規壓裂微地震監測技術壟斷

□ 楊心超 李 弘 魏 瑋

打破國外非常規壓裂微地震監測技術壟斷

□ 楊心超 李 弘 魏 瑋

為加快研發進程，微地震攻關小組打破先做方法后推產品的常規科研思路，選擇了難度極高的方法——軟件并行進行技術開發。

隨著常規優質油氣資源的日益枯竭和工程技術的不斷進步，低滲區油氣、頁巖氣和煤層氣的開發規模逐步擴大，作為提高生產井采收率甚至成功率的關鍵技術，水力壓裂的需求也日趨旺盛。長期以來在水力壓裂的過程中，人工縫網的發育情況主要依靠壓力曲線和相鄰井的表現來估算。國內該領域的裂縫監測技術缺失，嚴重影響和制約工程人員對壓裂方案的調整和優化。

壓裂微地震監測技術通過在井中或者地面布設地震波的采集設備，對儲層中巖石裂縫被水力壓開所產生的微小地震事件進行監測，再通過定位反演技術推算這些微地震事件所發生的位置、時間，以及巖石錯動的類型和方向，結合地質認識獲得地下人工縫網的動態發育過程。然而這項技術一直由國外公司壟斷，技術服務費用高，且僅提供無動態細節的最終成果，非常影響油田的臨場指導效果。

起步——掛云帆

中國石化石油物探技術研究院于2011年成立水力壓裂微地震監測技術攻關小組，力求打破外國公司的壟斷，快速研發出關鍵技術和適用于生產的軟件，以填補國內同行在該領域的空白，搶占市場的噴發期。

微地震攻關小組從“一無所有”開始，“白手起家”，迅速同步展開了標桿企業、關鍵技術和院校機構研究狀況的調研。

只有跑得更快，才能追上領先者。為加快研發進程，微地震攻關小組打破先做方法后推產品的常規科研思路，選擇難度極高的方法——軟件并行進行技術開發。由于新方法尚處在不穩定的研發期，微地震小組中的方法研究人員、軟件開發人員和數據采集專家三方反復溝通，終于在研發初期就搭建了統一的軟件開發平臺，制定了兼容性極高的臨時數據格式，保證了軟件產品和方法研究的實時同步。

為了快速切入生產，將科研成果向實用技術的轉化過程壓縮到最短，微地震攻關小組打破了先做理想數據測試后做生產數據應用的傳統科研方式，將來自生產一線的實際數據貫穿于方法試驗及軟件測試全程。在實際生產數據的檢驗下，以方法的適用性和軟件的實用性為最終目標，多次進行技術重大改進與革新，不斷完善技術流程、量化技術指標，確保最佳的現場應用效果。

盡管可應用于生產的壓裂微地震監測技術系列被外國公司所壟斷，但國內許多院校機構在某些具體的細分領域仍然有較高的研究水平。微地震小組積極利用各種機會，與高等院校開展相關技術交流、學習和消化，既保證了成套技術的完備性，又提高了單項技術的先進性。

2012年底，具備地面微地震監測資料處理能力的FracListener 1.0版本正式問世。2013年底，技術小組推出FracListener 2.0版本，大幅度提升地面微地震處理效率和精度，同時擴充了井中微地震處理、震源機制反演，以及壓裂裂縫破裂模擬等新功能模塊。2014年，進一步集成地面和井中微地震實時處理模塊和壓裂裂縫定量解釋模塊。至此，無須任何其他商業軟件的輔助，FracListener軟件可以獨立完成全套微地震資料流程化處理、處理過程質量檢查，以及壓裂縫網解釋和壓裂效果綜合評估等工作。

發展——濟滄海

市場是檢驗產品質量的最有效手段。2013年FracListener 1.0問世不久，即迎來第一個生產服務對象——川西新場須五段致密儲層。該區域近地表地質條件復雜、儲層埋藏深，尚無地面微地震監測成功的先例，經過微地震攻關小組成員的艱苦努力，成功實現了川西須五段頁巖氣儲層水力壓裂的地面微地震有效監測，并將FracListener地面微地震壓裂監測深度記錄刷新到3150米，處理結果得到西南局相關專家的充分認可。隨后，FracListener軟件產品和技術服務在多個區塊的致密氣儲層、煤層氣儲層，以及碳酸鹽巖縫洞型儲層的壓裂改造過程中完成壓裂過程監測和壓裂效果評估的任務。

FracListener在非常規油氣開發領域的優異表現引起了關注。2014年，物探院啟動了頁巖氣儲層水力壓裂改造微地震監測項目。目標井所處工區的地表條件復雜，國外服務公司在該地區微地震監測服務皆沒有讓甲方滿意。物探院微地震項目組將辦公場所前移至野外監測現場，爭取做到發現一個問題就地解決一個問題。憑借“準確、快速、嚴謹”的服務優勢，項目組于當年11月即完成目標井壓裂的微地震監測任務，以超越國際知名公司快速、準確的結果征服油田方，成功在大牌云集的壓裂監測服務市場中謀得一席之地。

2015年元旦剛過，為協助甲方厘清“拉鏈式”開發工藝的儲層改造效果，物探院微地震監測隊伍投身壓裂微地震井地聯合監測服務中。這是站穩涪陵頁巖氣微地震監測市場的關鍵之戰。為保證野外數據采集的品質，微地震項目組員工白天逐個山頭忙踏勘，避干擾、強耦合，馬不停蹄；晚上逐條測線再論證，搞計算、調測線，挑燈夜戰。歷經近兩個月的忙碌，通過向油田方匯報和技術交流，最終監測結果和工程驗證取得極好的吻合，獲得現場專家的高度贊揚。

至此，攻關小組連續攻克微地震弱信號增強、微地震事件自動識別和拾取、微地震事件精確定位，以及壓裂裂縫參數定量反演和解釋等一系列技術難題，并推出具有完全自主知識產權的壓裂微地震資料處理解釋軟件系統FracListener。項目團隊具備地面、淺井與井中壓裂微地震監測資料的一體化采集處理解釋能力，并對我國南方和西北不同類型儲層、不同深度的多口壓裂井開展了技術服務，均收到優異的應用效果，實現了中國石化在該領域的技術突破，填補了國內的相關技術空白。

軟件開發人員進行技術交流。李弘 供圖

（作者單位：物探院）