可精密监测压裂过程的FracStar阵列技术

       人们已经证明，对液压压裂作业进行监测在页岩气开发过程中是一种十分有价值的做法。虽然现在的地质力学模型技术已十分先进，但在地层压裂理论路径以及实际路径间仍存在着巨大的差异。大多数作业商都采用监测技术来观察液压增注压裂的实际扩散情况以便能在多级作业过程中对各级的作业进行优化。在某些情况下，实时监测能够在遇到危害之前就停止作业或是通过泵入一种导流剂而将压裂液“导流”到其它地层体系中去，从而避免地质危害的发生。

       一般来说，监测设备都是挂在附近的一口邻井中进行监测，然而，如果既没有监测设备又没有邻井的话，则这种技术的采用就会有问题了。美国MicroSeismic公司推出了一种称之为FracStar的地面传感器阵列技术，该技术能够捕获并精确定位出几乎听不见的、由地层压裂所产生的微弱震动。通过应用宽泛的传统地面地震检波器阵列和一种光束控制技术，就能够绘制出完整的压裂图形模式，而不会出现像传统技术那样，随着与监测井距离的增加而产生错误因素。来自各级压裂作业的事件都能够进行彩色编码，以使作业商能够正确判断出各级作业的有效覆盖情况。

       这种PSET方法应用一种类似于碟形麦克风或是无线电望远镜的波束指向技术，这种技术的采用使得能够只使用传统地面地震检波器阵列就可以检测并定位出地下的微弱震动。这种地面阵列可以让作业商绘制出完整的压裂模式范围，而不是像其它微震动监测技术那样仅仅只能绘制出与相邻监测井很近的那些事件。用这种新技术所绘制出的事件模式不会被与相邻监测井有关的错误因素干扰而失真，且由于这种技术不需要有邻井的存在，所以，这种PSET方法作业时的干扰性更小。

       前不久，作业商对美国德克萨斯州西部特拉华盆地的一口井进行了液压压裂处理，该井的生产层大约为3,360米深，是通过一段456米长的水平段而进入到该生产层的，且准备用泵对该段实施增注措施。当时布置了一种带有951个振子的FracStar地面阵列以便对增注处理过程进行连续的记录。处理过程分为多个阶段进行，每一阶段都被单独隔离进行处理，每一阶段的处理时间为3到4个小时。插图显示出了与泵入处理阶段1（黄色）和阶段2（绿色）相关的事件位置，在阶段1的压裂只是朝着向北的方向扩散，主要方向为北――西北，考虑到水平应力的主要平面的因素，这一方向也是所期望的方向。井眼附近的事件群源于处理阶段后期支撑剂的增加，很可能显示的是充填过程的结束。

       阶段2的压裂也主要是朝着北――西北方向扩散，但在井眼两侧的扩散更为对称一些。一个值得注意的特征是第2阶段后期在井眼附近有大量的事件呈纵向扩散。

       事件图像加上以时间为基础的监测使得作业商能够获得岩石压裂方式的重要知识，为以后在该油田实施增注措施提供了非常有价值的资料。在这次作业以后，在对6口新井和3口重新压裂的井进行的处理和监测，每次都能对现存的大量资料作以进一步的补充、为作业商在该生产层选取最为妥善的完井措施提供了极大帮助。

       在过去的6年间，FracStar阵列已在压裂监测中被应用了约170次，MicroSeismic公司认为，当监测井距压裂区域的距离大于305米，就必须应用地面阵列技术才能获得理想的监测结果。