关于井下压裂实时监测技术及其应用

田军 李玉龙

中国石油西部钻探井下作业公司 新疆克拉玛依 834000

摘 要：在油气开采工作中为了保证开采工作的顺利进行，需要对压力进行有效的监测，传统的压力监测技术尽管可以获得井口的压力大小，但无法对整体的真实开采工作状况进行有效的反应。基于此，本文重点针对井下压裂实时监测技术展开了分析和研究，同时提出了相应的技术应用要点，有效提高了油气开采工作的整体效率和质量。

关键词：井下压裂；实时监测技术；应用

在油气开采工作当中，不管是油气井的生产工作还是油水井的增注工作，水力压裂工作是其中一个非常重要的技术措施，压裂的工作效果直接关系到了油气开发工作的实际成本以及生产工作数量。要想有效保证良好的压裂工作效果，需要有效做好压裂参数的实时性监测和分析，针对传统压裂监测工作当中存在的各种技术缺陷问题，通过井下压裂实时性监测技术所取得的效果非常明显，可以对传统的井下压裂存在的技术缺陷问题进行弥补，提高了油气开采工作的整体工作效率和质量。

1 监测系统硬件设计

1.1监测管柱

在井下压裂实施性监测工作中，通过实时监测管柱的使用，可以保证压裂施工的正常稳定工作和运行，有效实现了井下作业层的套压的实时性控制与测量。在实际的测量工作当中，实时监测管柱可以随着压裂灌注同步进入到井下环境当中，同时结合了遥控控制功能，通过预先设置好的采样工作频率，配合相应的监测工作仪器，来对井下的套压和测油相关数据进行有效的收集和储存。等到压裂工作完成之后可以直接取出监测管柱，并且对所收集到的信息进行有效的提取，以此来充分掌握整个压裂施工环节套压的变化状况。

井下压裂实时性监测管柱在实际的应用过程当中具有以下几个方面特性：首先，管柱外壁两边设置出了对应的凹槽，可以同时容纳两个监测设备，有效保证了数据收集的安全性和可靠性；其次，是使用同心结构和衔接管柱之间共同构成了同心流管道，可以有效保证压裂测量工作的顺利开展，并且在实际的应用范围上非常广泛；最后，设置出了相应的侧铣平面和环形凹槽，可以为后续的固定工作提供出良好的保障，同时在管柱的工作过程中存在不良的振动问题不容易脱落，有效保证了监测设备的工作安全性^[1]。

1.2监测仪器

在监测仪器设备当中重点包含了传感器工的环节、电源环节以及信号处理和储存环节。在实时性监测技术当中运用的是Keeller同流电压传感器设备，破裂的实际压裂大小为100MPa，实际测量工作的精确度可以达到0.1%。在设备当中选择使用了PT100电子传感器设备，实际的测量工作范围在0~155℃，精确度可以达到测量A级以上。信号处理单元和信息储存单元使用的是24位高精度AD单片机系统。通过该系统的有效应用，不但可以有效实现对压裂和套压参数的精确控制和转换，同时还可以有效降低内部的功耗大小，有效保证仪器设备的安全稳定工作和运行。监测仪器设备硬件和电源监视器，通过和 “看门狗”技术之间的配合使用，有效保证了电源供电的安全性和稳定性，而非控制性数据芯片支持10万次以上的反复数据处理，同时可以容纳的数据量超过了20万个以上。通过使用直读仪器设备和监测仪器设备，实现了和计算机USB接口之间进行连接，有效实现了数据相互之间的高效化传输。在针对仪器设备进行测试工作之前，必须要充分做好相应的测试与调试工作，同时将测试工作程序直接输入到井下微处理器单元当中，通过监测仪设备CPU在预定的时间内发出相应的信号，信息在传感器内部对压裂的压力大小进行有效的采样处理，同时将数据直接转化为数字信号储存到相应的芯片当中，在监测仪器设备完全取出之后，可以将内部的数据传输到计算机系统内部，通过数据的回放和数据分析来得到最终的监测数据^[2]。

2 监测系统软件设计

井下压裂实时监测软件系统内部包含了主菜单功能数据输入功能、图形显示功能以及数据报表，打印功能可以有效结合监测设备所收集到的数据信息以及井下的基础数据，对井下的破裂、压裂、闭合、压裂以及压裂工作当中的压裂变化进行准确的收集和分析，有效计算出了井下裂缝参数。同时在该软件系统当中，通过运用数值模拟软件来对压裂参数进行准确的计算，整个操作流程非常方便快捷，同时为井下压裂设计工作提供出了更加精确的参数依据。在井下压裂实时性监测技术软件当中，工作流程分为系统启动输入基础的数据参数，对系统传感器输入数据进行接收，对实时性监测数据进行加载，做好数据的分析工作，有效判断数据是否存在异常问题。如果存在问题系统会自动发出相应的警报信号，如果不存在问题则会输出正常的数据参数结果。输出的参数结果通常情况下分为两种形式，一种是数据报告形式，包含了裂缝的尺寸、大小、长宽高等信息，井下裂缝、闭合压裂大小以及闭合时间大小，地层的渗透率、裂缝的导流能力以及井下压裂变化等相关问题。

3实际应用

以我国某地区一处油田开采工作展开的分析和研究，对井下压裂实时监测技术的具体应用展开了分析和研究，在该油田的开采工作中，井下压裂实时监测技术的应用频率超过了60次以上，并且实际的测试成功率达到了100%^[3]。

3.1闭合前

在该油田1号井压裂使用当中改造成属于3353.8~3370.1m，每一层的高度为10m，配合油管柱柱和合成压裂技术来进行压裂改造工作，有效结合了该油田的实际发展状况，对压裂导数曲线参数进行了分析和研究，同时随着采样时间得不断延长，压裂导数的曲线呈现出直线上涨的趋势，这说明裂缝在闭合过程当中表现出了一种普通滤失状况。由此可以判断出该油田属于均质油藏，有效结合压裂导数曲线和直线分离点，可以判断出油气储存从内部闭合压裂大小。

3.2闭合后

有效结合软件得到了闭合后的现行流线图，相关工作人员可以有效的计算出该油田成的压裂大小为26:05MPa，并且有效参考了曲线图内部红色切线的距离大小，可以计算出地球内部的压裂大小为26.5cm，地层内部的渗透率为7.42 m D·m地层系数大小为11050 m D·m。通过该项数据分析，可以看出整体的压裂效果良好，有效实现了对地层的渗流条件进行有效的改善，同时对照参数拟合曲线分析，可以看出你和的有效半径长度为54.6m，相比于设计类分的长度小了5.4m，裂缝自身的导流能力超过了58.5m，裂缝污染系数为0.13，属于轻度污染^[4]。

4.结束语：

通过上述的分析研究，可以看出有效运用井下压裂实时监测技术，在保证压裂施工正常开展的前提下，还可以实现对整个压裂工作当中的地层压裂以及地层内部测油与套压数值大小进行实质性检测和分析，在我国各大石油产业的压裂作业工作当中有着非常良好的应用效果，不但对传统的压裂监测技术存在的问题进行了有效的改进，同时有效配合相应的信息技术，实现了对井下压裂数据的实时性监测，大大提高了监测数据的精确度。

参考文献：

[1]张秀梅.井下压裂实时监测技术的实际应用[J].化学工程与装备,2017(10):47-49.

[2]李楠,王恩元,GE Mao-chen.微震监测技术及其在煤矿的应用现状与展望[J].煤炭学报,2017,42(S1):83-96.

[3]吕闰生,倪小明,刘高峰,任建刚.煤层气井水力压裂有效消突边界物理模型[J].煤炭学报,2016,41(09):2273-2280.

[4]刘旭礼.井下微地震监测技术在页岩气“井工厂”压裂中的应用[J].石油钻探技术,2016,44(04):102-107.

作者简介：田军，1976年9月7日出生，男，山东济宁市，大学专科，助理工程师，主要从事井下压裂施工，现为井下压裂柴油机技师。李玉龙，1983年6月6日出生，男，甘肃白银靖远县人，大学专科，主要从事井下压裂施工。