微地震监测技术在川东地区气田水回注井监测中的应用

胡志国1郭高峰1姜婷婷2李宏1李强1

中国石油西南油气田公司重庆气矿重庆渝北400021

中国石油西南油气田公司储气库管理处重庆北碚400718

摘要：微地震监测技术是利用检测地层中所发生的微地震事件，通过对这些微地震事件的反演解释，可以判定发生这些微地震事件的具体位置。气田水回注是天然气生产必不可少的一个重要环节，如遇回注层或井身结构与地表串漏，回注的气田水将对周边环境造成影响。利用微地震监测技术，结合气田水回注井的井筒资料、地层资料、腐蚀监测资料等，可以判断回注水在地层中的运移情况、井筒漏失情况、回注水体与断层的之间的关系情况等，从而对回注井进行综合风险评估。通过该技术的应用，为气田水回注井的安全平稳运行提供技术保障。

关键词：微地震监测回注井风险评估

前言：微地震监测技术利用微地震事件发生时将产生微地震波，通过对微地震波的检测和反演解释，可以判断出发生微地震事件的具体位置。回注水在地层运用过程中，将会产生微地震事件，通过对这些微地震事件的检测、反演解释，可以判定回注水在地层中的运移情况、回注水体的主要回注面积、与区域断层之间的位置关系等，对回注井的风险评估提供重要的技术支持。

1微地震监测技术的原理

微地震监测技术的原理是：当流体在地层中运动时，其自身带有较高的动能。随着其速度的下降，动能逐渐减小；这部分减小的动能传递给流体所流经的岩石，岩石受力产生形变，同时产生微地震波。当微地震波传递到地面的拾振器时，拾振器就能监测到该地震波信号。当某一微地震事件所产生的微地震波同时被几个拾振器识别到，那么这一微地震事件就会被记录下来。利用计算机的矩阵分析计算，就可以把发生该微地震事件的位置（震源）确定出来。

大多数微地震事件频率范围介于200~1500Hz之间，持续时间小于1s，通常能量介于里氏-3到+1级。在地震记录上微地震事件一般表现为清晰的脉冲，越弱的微地震事件，其频率越高，持续时间越短，能量越小。当前各检波器所获得的电压值一般在5.8微伏以上，只要到达仪器输入端的电信号大于1微伏（相当于里氏-2.8级），微地震信号就可以被检波器检测到。

2川东地区气田水回注现状

截止2018年12月，川东地区累计建成气田水处理回注井44口，其中2018年运行回注井25口，2018年暂未回注井9口。停止回注的井有10口。2018年有25口回注井进行了回注，年回注水量9.27×104m3，历年累计回注气田水869.5251×104m3。

3微地震监测技术在回注井监测中的应用

3.1回注层中回注水的运行情况监测

为了评价监测F2井回注水在回注层的运行情况，2016年11月对该井的回注层开展了微地震监测。监测过程是：首先在停住24小时以上监测回注层的微地震背景噪音；之后开始回注，并监测回注层的微地震情况（如图1所示）。

图2F2井回注层微地震监测三维拟合图

图3F2井回注层回注水流动优势方向示意图

通过对回注前后微地震情况的对比分析，我们可以得到以下认识：

1、监测回注层中回注水所引起的微地震事件，可以判定回注层中回注水体的波及面积（如图4所示）、立体空间展布等（如图2所示）。

2、监测回注层中回注水所引起的微地震事件，可以判定回注水在回注层中的主要流动优势方向（如图3所示）。

3.2非回注层段窜漏情况的监测

为了评价C35井井筒是否存在窜漏，2016年1月对C35井的995~1430m（回注层）、990~50m（回注层上覆地层）两段开展了微地震监测。监测结果显示：回注层中没有明显的回注水的流动优势（如图4所示），回注层上覆地层990~50m层段中监测到的水流优势方向为NE30.3°—NE57.5°（如图5所示），说明该回注井在回注层上覆地层发生了严重的窜漏。

图5C35井990~50m段背景噪音及注水监测震源平面分布图

3.3回注水体区域地质风险情况的监测

为了评价Z1井回注水体的区域地质风险情况，2018年5月对Z1井开展了微地震监测；其主要目的是检查回注水体在回注层的运移情况、是否存在区域地质风险。监测结果显示：回注水体在回注层运移，其主体优势方向为西偏南34°方向（如图6所示），距离主体“通天断层2”约2.6km（如图7所示）。说明该回注井目前回注水体运行安全，但继续回注存在回注水经断层2窜漏至地面的风险。

图7Z1井回注层回注水流动优势方向示意图

3.4回注井回注层改造时对目的层段的监测

微地震监测技术还可以用于回注层改造时监测压裂裂缝的发育情况。压裂液在目的层流动过程，压裂的裂缝的不断生长延伸。为了了解裂缝的发育情况，利用微地震监测技术对整个压裂过程中目的层进行监测，能较为直观的了解到压裂所产生的裂缝的发育情况（如图8所示）。

图8XX井压裂裂缝微地震监测解释成果图

四、结论

1、微地震监测技术可以对回注水在回注层中所波及到的位置、面积极其空间展布情况进行监测，指导回注井下一步工作。

2、微地震监测技术可以对回注水在回注层中的渗流方向进行监测，了解回注水在地层中流动的优势方向。

3、微地震监测技术可以对回注井井筒的完整性情况进行监测，能直观发现回注井是否存在窜漏。

4、通过对回注水体的监测，结合回注井的区域地质情况，对判断回注水体的区域地质风险有极大的帮助。

5、微地震监测技术可以在压裂时对目的层进行监测，了解压裂施工所产生的裂缝情况，判断施工效果。

参考文献：

[1]赵根模，杨港生。《注水诱发的地震的震源应力场和尾波衰减特征》，地震地质。1990，12（4）

[2]谢靖地球物理场正反演问题近代数学方法[M]。长春：吉林出版社，2000

[3]张山，刘清林等微地震监测技术在油田开发中的应用[J]。石油物探，2002，41（2）

[4]胡志国，等．成35井回注水水向前缘分析报告．重庆气矿，2014年