一种油气压裂四维实时电磁监测方法和系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种油气压裂四维实时电磁监测方法和系统，方法包括：每个压裂段施工过程中，沿压裂导眼井方向发射不同频率的电磁波激励信号，获取压裂导眼井监测范围内若干监测点处在压裂前的电场信号和压裂过程中的电场信号；基于压裂前的电场信号和压裂过程中的电场信号得到各个监测点的残差电场，并根据残差电场得到电场残差度；基于每个监测点的电场残差度获取压裂裂缝在空间的展布范围和压裂效果，通过发射电磁波激励信号并同时接收反馈的电场信号，利用电场信号在空间和时间上的变化特征来监测压裂段横向、纵向分布裂缝展布范围；利用连续观测获得电场信号随时间的变化曲线特征来分析裂缝特征，判断裂缝是主大裂缝还是均匀缝网。

【技术实现步骤摘要】
一种油气压裂四维实时电磁监测方法和系统
本专利技术实施例涉及勘查地球物理领域的油气开发
，尤其涉及一种油气压裂四维实时电磁监测方法和系统。
技术介绍
在石油领域，压裂是指采油或采气过程中，利用水力作用，使油气层形成裂缝的一种方法，又称水力压裂。压裂是人为地使地层产生裂缝，改善油在地下的流动环境，使油井产量增加，对改善油井井底流动条件、减缓层间和改善油层动用状况可起到重要的作用。压裂的方法分水力压裂和高能气体压裂两大类，水力压裂是靠地面高压泵车车组将流体高速注入井中，借助井底憋起的高压，使油层岩石破裂产生裂缝。为防止泵车停止工作后，压力下降，裂缝又自行合拢，在地层破裂后的注入液体中，混入比地层密度大数倍的砂子，同流体一并进入裂缝，并永久停留在裂缝中，支撑裂缝处于开启状态，使油流环境长期得以改善。当前水力压裂技术已经非常成熟，油井增产效果明显，早已成为人们首选的常用技术。油气井实施压裂改造措施后，需要有效的监测方法来确定压裂作业效果，获取压裂诱导裂缝导流能力、几何形态、复杂性及其方位等诸多信息，以改善页岩气藏压裂增产作业效果以及气井产能，并提高页岩气采收率。现有技术中的监测方法要有：井下微地震、直接近井筒裂隙监测、分布式声感器。井下微地震监测法是根据流体注入可诱发微地震事件的原理，利用返回的波场对储气层裂缝的响应特征，进行波场响应分析，得出相应压裂的监测反应结果；微地震监测是页岩气储层水力压裂改造过程中的配套技术，但目前由于微地震监测技术限制，因地震波在地层中传播时信号会不断衰减、井筒环境噪音大、泵压及泵速等原因，不能十分有效直观地描绘水力压裂改造储层的裂缝的生长过程、几何形状和空间展布；直接近井筒裂隙监测法原理：监测技术是通过测井压裂后页岩气井的流体物理特性，反演近井筒范围裂缝参数信息，主要包括同位素示踪剂法、温度测井等等；但直接近井筒裂隙监测法不具备实时监测功能，监测范围小，通常只能作为补充手段；分布式声传感监测方法是利用光纤作为声音传感传输介质实时监测光纤沿线的声音分布情况，进而获取裂缝信息；分布式声感器监测法对裂缝的倾角、方位有很好的反应，但不能有效反应复杂裂缝的缝宽、缝高等数据。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种油气压裂四维实时电磁监测方法和系统，用以解决现有技术中不能直观全面地描绘水力压裂改造储层的裂缝的生长过程、几何形状和空间展布的问题。本专利技术实施例提供一种油气压裂四维实时电磁监测方法，包括：每个压裂段施工过程中，在平行或垂直于水平井方向设定距离外向压裂目标层同时发射包含不同频率的电磁波激励信号，获取压裂导眼井监测范围内若干监测点处在压裂前的电场信号或磁场信号和压裂过程中的电场信号或磁场信号；基于压裂前的电场信号或磁场信号和压裂过程中的电场信号或磁场信号得到各个监测点的残差电场或残差磁场或残差电阻率，并根据所述残差电场或残差磁场或残差电阻率得到电场残差度或磁场残差度或电阻率残差度，及其对应的一阶二阶空域矢量差分和一二阶时域矢量差分；基于每个监测点的残差电场、残差磁场、残差电阻率及其时域差分，以及电场残差度或磁场残差度或电阻率残差度及对应的一阶二阶空域矢量差分和一二阶时域矢量差分获取压裂裂缝在空间的几何展布范围、主缝网缝特征评价、段间压裂液串流评价。作为优选的，每个压裂段施工前还包括：在平行或垂直于水平井方向设定距离外向压裂目标层布置包括若干主频及谐波的信号发射源，所述信号发射源包括电磁波激励信号激发源和电偶极子。作为优选的，每个压裂段施工前还包括：在所述压裂导眼井监测范围内布置若干监测点，每个监测点设置有电场监测传感器或磁场监测传感器，用于连续监测每个压裂段不同压裂时间压裂目标层对电磁波激励信号响应的电场信号或磁场信号。作为优选的，在平行或垂直于水平井方向设定距离外向压裂目标层发射不同频率的电磁波激励信号后还包括：记录不同频率电磁波激励信号对应的电流强度。作为优选的，基于压裂前的电场信号或磁场信号和压裂过程中的电场信号或磁场信号得到各个监测点的残差电场或残差磁场，具体包括：获取监测点在压裂前的电场信号或磁场信号和压裂过程中不同频率电磁波激励信号对应电场信号或磁场信号，根据不同频率电磁波激励信号对应的电流强度对压裂过程中电场信号或磁场信号归一化，并根据监测点在压裂前的电场信号或磁场信号得到监测点的残差电场或残差磁场。作为优选的，根据所述残差电场或残差磁场得到电场残差度或磁场残差度或电阻率残差度具体包括：基于所述残差电场或残差磁场得到频率-残差电场或频率-残差磁场或频率-残差电阻率关系，对所述频率-残差电场或频率-残差磁场或频率-残差电阻率关系中的负异常进行积分处理，得到电场残差度或磁场残差度或电阻率残差度，及对应的一阶二阶空域矢量差分和一二阶时域矢量差分。作为优选的，基于每个监测点的电场或磁场残差度或电阻率残差度及其一阶二阶空域矢量差分和一二阶时域矢量差分获取压裂裂缝在空间的几何展布范围、主缝网缝特征评价、段间压裂液串流评价，具体包括：根据所有压裂段每个监测点的电场残差度或磁场残差度或电阻率残差度及对应的一阶二阶空域矢量差分和一二阶时域矢量差分得到平面等值线图，根据所述平面等值线图对压裂裂缝在空间的几何展布范围进行监测，包括缝长、缝宽和缝高的监测；根据电场或磁场信号随时间的变化特征来判断压裂裂缝为主大裂缝或均匀缝网；通过监测当前压裂段附近的压裂段电磁场数据，来判断当前压裂段施工过程中压裂液是否导流到附近压裂段的缝网。一种油气压裂四维实时电磁监测系统，包括：电磁波激励源，用于在平行或垂直于水平井方向设定距离外向压裂目标层发射不同频率的电磁波激励信号；电场或磁场信号监测装置，用于获取压裂导眼井监测范围内若干监测点处在压裂前的电场信号或磁场信号和压裂过程中的电场信号或磁场信号；信号处理器，用于求解基于压裂前的电场信号或磁场信号和压裂过程中的电场信号或磁场信号得到各个监测点的残差电场或残差磁场或残差电阻率，并根据所述残差电场或残差磁场或残差电阻率得到电场残差度或磁场残差度或电阻率残差度，及其对应的一阶二阶空域矢量差分和一二阶时域矢量差分；基于每个监测点的残差电场、残差磁场、残差电阻率及其时域差分，以及电场残差度或磁场残差度或电阻率残差度及对应的一阶二阶空域矢量差分和一二阶时域矢量差分获取压裂裂缝在空间的几何展布范围、主缝网缝特征评价、段间压裂液串流评价。作为优选的，所述电场或磁场信号监测装置包括若干电场监测传感器或磁场监测传感器、监测接收主机，所述电场监测传感器或磁场监测传感器布置于所述压裂导眼井监测范围内，且所述电场监测传感器或磁场监测传感器连接所述监测接收主机，所述监测接收主机用于连续监测每个压裂段不同压裂时间压裂目标层对电磁波激励信号响应的电场信号或磁场信号。作为优选的，所述电磁波激励源包括电磁波激励信号激发源和电偶极子。本专利技术实施例提供的一种油气压裂四维实时电磁监测方法和系统，通过发射电磁波激励信号并同时接收反馈的电场或磁场信号，利用电场或磁场信号在空间和时间上的变化特征来监测压裂段横向、纵向分布裂缝展布范围；油气压裂理想效果是压裂施工后形成均匀的缝网，利用连续观测获得电场或磁场信号随时间的变化曲线特征来分析裂缝特征，可以推断压裂所形成的裂缝是主大裂缝还是理想的均匀缝网；通过观测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种油气压裂四维实时电磁监测方法，其特征在于，包括：每个压裂段施工过程中，在平行或垂直于水平井方向设定距离外向压裂目标层同时发射包含不同频率的电磁波激励信号，获取压裂导眼井监测范围内若干监测点处在压裂前的电场信号或磁场信号和压裂过程中的电场信号或磁场信号；基于压裂前的电场信号或磁场信号和压裂过程中的电场信号或磁场信号得到各个监测点的残差电场或残差磁场或残差电阻率，并根据所述残差电场或残差磁场或残差电阻率得到电场残差度或磁场残差度或电阻率残差度，及其对应的一阶二阶空域矢量差分和一二阶时域矢量差分；基于每个监测点的残差电场、残差磁场、残差电阻率及对应的时域差分，以及电场残差度或磁场残差度或电阻率残差度及对应的一阶二阶空域矢量差分和一二阶时域矢量差分获取压裂裂缝在空间的几何展布范围、主缝网缝特征评价、段间压裂液串流评价。

【技术特征摘要】
1.一种油气压裂四维实时电磁监测方法，其特征在于，包括：每个压裂段施工过程中，在平行或垂直于水平井方向设定距离外向压裂目标层同时发射包含不同频率的电磁波激励信号，获取压裂导眼井监测范围内若干监测点处在压裂前的电场信号或磁场信号和压裂过程中的电场信号或磁场信号；基于压裂前的电场信号或磁场信号和压裂过程中的电场信号或磁场信号得到各个监测点的残差电场或残差磁场或残差电阻率，并根据所述残差电场或残差磁场或残差电阻率得到电场残差度或磁场残差度或电阻率残差度，及其对应的一阶二阶空域矢量差分和一二阶时域矢量差分；基于每个监测点的残差电场、残差磁场、残差电阻率及对应的时域差分，以及电场残差度或磁场残差度或电阻率残差度及对应的一阶二阶空域矢量差分和一二阶时域矢量差分获取压裂裂缝在空间的几何展布范围、主缝网缝特征评价、段间压裂液串流评价。2.根据权利要求1所述的油气压裂四维实时电磁监测方法，其特征在于，每个压裂段施工前还包括：在平行或垂直于水平井方向设定距离外向压裂目标层布置包括若干主频及谐波的信号发射源，所述信号发射源包括电磁波激励信号激发源和电偶极子。3.根据权利要求1所述的油气压裂四维实时电磁监测方法，其特征在于，每个压裂段施工前还包括：在所述压裂导眼井监测范围内布置若干监测点，每个监测点设置有电场监测传感器或磁场监测传感器，用于连续监测每个压裂段不同压裂时间压裂目标层对电磁波激励信号响应的电场信号或磁场信号。4.根据权利要求1所述的油气压裂四维实时电磁监测方法，其特征在于，在平行或垂直于水平井方向设定距离外向压裂目标层发射不同频率的电磁波激励信号后还包括：记录不同频率电磁波激励信号对应的电流强度。5.根据权利要求4所述的油气压裂四维实时电磁监测方法，其特征在于，基于压裂前的电场信号或磁场信号和压裂过程中的电场信号或磁场信号得到各个监测点的残差电场或残差磁场或残差电阻率，具体包括：获取监测点在压裂前的电场信号或磁场信号和压裂过程中不同频率电磁波激励信号对应电场信号或磁场信号，根据不同频率电磁波激励信号对应的电流强度对压裂过程中电场信号或磁场信号归一化，并根据监测点在压裂前的电场信号或磁场信号得到监测点的残差电场或残差磁场或残差电阻率。6.根据权利要求1所述的油气压裂四维实时电磁监测方法，其特征在于，根据所述残差电场或残差磁场得到电场残差度或磁场残差度或电阻率残差度具体包括：基于所述残差电场或残差磁场得到频率-残差电场或频率-残差磁场或频率-残差...

【专利技术属性】
技术研发人员：何继善，李建华，
申请(专利权)人：湖南继善高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43