施工压力分析
生产动态分析法
间接监测技术
静压力分析方法
不稳定试井法
一、裂缝监测技术目的与意义
放射性示踪法
井温测井 直接的近井 地带技术
放射性示踪法 井眼成像测井
井径测井 电位法 微地震 周围井井下倾斜
直 接 监 测 技 术
直接的远井 地带技术
地面测斜
施工井倾斜仪
过套管交叉偶极横波 测井监测技术
一、裂缝监测技术目的与意义
二、页岩气井水力压裂监测技术
页岩气储集特点
低孔、低渗透率 注：
只有极少数天然裂缝特别发育的页岩气井可以直接投入生 产，大部分的页岩气井需要经过水力压裂改造后才能获得 理想的产量。
二、页岩气井水力压裂监测技术
页岩气井经水力压裂改造后，利用裂缝监测技术可以有效 地评价压裂效果：
a）通过裂缝监测更好地了解压裂施工，获得裂缝大致尺寸， 判断压裂是否产生了多裂缝。 b）通过裂缝监测更好地了解压后产量情况，判断裂缝是否覆 盖了目的层，分析裂缝和天然裂缝是否交叉。 c）通过裂缝监测进行压裂优化和产量经济评价，随施工规模的 增加可以获得多少的裂缝长度和高度增长，获得最优的压裂设 计。
累积时间（h）
二、页岩气井水力压裂监测技术
系统试井 产能试井 等时试井 修正等时试井 一点法试井 试井 压力降落试井 单井不稳定试井 压力恢复试井 中途测试 不稳定试井 多井不稳定试井 干扰试井 脉冲试井
类型 诊断方法 净压分析 间接 诊断 试井分析 生产动态分析 放射性示踪法 局限性 油藏模拟与实际不符 要求准确的渗透率和压力 要求准确的渗透率和压力 仅能探测井筒附近 受到岩层导热性影响 只能在裸眼井工作 只能录取射孔孔眼情况 固井质量会影响结果 信号较弱，需特殊处理 井距越远，分辨率越低 随深度增加，分辨率下降 缝长必须由缝高和缝宽算出 缝长 ◆ ◆ ◆ ○ ○ ○ ○ ○ ★ ★ ◆ ◆ 缝高 ◆ ○ ○ ◆ ◆ ○ ◆ ○ ◆ ★ ◆ ★ 缝宽 ◆ ◆ ◆ ◆ ○ ○ ○ ○ ○ ◆ ○ ★ 方位 ○ ○ ○ ◆ ○ ◆ ○ ◆ ★ ◆ ★ ○ 倾角 ○ ○ ○ ◆ ○ ◆ ○ ○ ◆ ◆ ★ ○ 体积 ◆ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ◆ ★ ○ 导流 能力 ◆ ◆ ◆ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
图1
井下微地震监测示意图
二、页岩气井水力压裂监测技术
2 测斜仪裂缝监测
通过在地面压裂井周围和邻井井下布置两组 测斜仪来监测压裂施工过程中引起的地层倾斜， 经过地球物理反演计算确定压裂参数的一种裂缝 监测方法。
原理
页岩气井水力压裂过程在裂缝附近和地层表面 会产生一个变位区域，通过测量变形场的变形梯度 即倾斜场，裂缝引起的地层变形场在地面是裂缝方 位、裂缝中心深度和裂缝体积的函数。这种变形场 几乎不受储层岩石力学特性和就地应力场的影响。
分布式声传 感
需要压裂后进行，且只能应 用于井眼周边
无法确定复杂裂缝的尺寸
二、页岩气井水力压裂监测技术
小结
上述几种裂缝监测技术是目前页岩气井水力压 裂过程中常用的裂缝监测技术，还有一些其他监测 裂缝参数的方法，如采用电位法观测压裂施工前后 地面电位变化推算裂缝延伸方位和缝长。在实际应 用中，通过这些方法的综合利用和相互比较，得出 水力压裂裂缝的参数，如成像测井和微地震监测相 结合的监测技术，测斜仪监测和微地震监测相结合 的综合裂缝监测技术。
3.通过对人工裂缝的监测，可以深入了解水力压裂裂缝的几何 形态和延伸情况，从而制定出更有利于油田开发的开发方案。
一、裂缝监测技术目的与意义
2 人工裂缝监测技术类型
早期技术：井下微地震检测技术、地面电位法监测技术 间接裂缝监测 现代技术主要分为三类
直接远场裂缝监测
直接近井筒裂缝监测
一、裂缝监测技术目的与意义
直接 的近 井地 带技 术
直接 的远 井地 带技 术
井温测井 井眼成像测井 井下电视 井径测井 微地震 周围井井下倾斜 地面测斜 施工井倾斜仪
★—可信 ◆—比较可信 ○—不可信
一、裂缝监测技术目的与意义
说 明
(1)直接近井筒裂缝监测技术只作为补充技术。 (2)井下微地震裂缝监测是目前应用最广泛、 最精确的方法。 (3)测斜仪裂缝监测的应用也比较广泛,但无法 用于深井。 (4)分布式声传感裂缝监测在2009年首次用于 现场压裂监测，还处于起步阶段。
的数据采集系统接收这些微地震数据，然
后对其进行处理来确定微地震的震源在空 间和时间上的分布，最终得到水力压裂裂 缝的缝高、缝长和方位参数。
二、页岩气井水力压裂监测技术
井下微地震监测工作原理图 （如图1）
压裂井和监测井位于同 一井区，压裂井压裂施工过 程中产生的微地震信号通过 地层向周围传播，位于邻井 中的接收器接收这些信号并 传至地面数据采集器，处理 后可得到微地震监测图。
对井下仪器采集得到的压裂施工过程中的动态资
料，结合所施工储层的静态资料以及压裂施工参数， 应用数学分析方法对压裂过程进行分析；最终的目的 是得到裂缝及压裂施工评价参数，从而对压裂施工过 程有一个及时、科学的认识。该技术具有适时、准确 、高效、快速的特点。
二、页岩气井水力压裂监测技术
基础数据录入
常规测井资料导入 井下监测资料导入 井温测井资料导入
二、页岩气井水力压裂监测技术
几种裂缝监测技术的对比
表1 几种裂缝监测技术的对比
监测裂缝的能力
监测技术
方位 倾角 缝长 缝高 缝宽
局限性
井下微地震
测斜仪
能
能 能 能
可能
能 可能 能
能
能 可能 可能
能
能 可能 不能
能
能 可能 不能
对监测井要求高，条件苛刻
无法确定单个和复杂裂缝的 尺寸
直接近井筒 裂缝监测
二、页岩气井水力压裂监测技术
测斜仪在两个正交的轴方向上测量倾
斜，当仪器倾斜时，包含在充满可导电
液体的玻璃腔内的气泡产生移动，以便 与重力矢量保持一致。精确的仪器探测 到安装在探测器上的两个电极之间的电 阻发生变化，这种变化是由气泡的位置
变化所引起的。
测斜仪监测垂直裂缝原理图
压裂施工过程中地层形
成裂缝时，地表将产生微量 位移（一般0.003～0.13cm ），这种微量位移可以通过 高灵敏度的水平仪测出。
二、页岩气井水力压裂监测技术
井筒成像测井：可以获得天然和诱导裂缝的定向图，这 些可以提供有关最小主应力方向的信息。
井下录像：可以直接观察不同射孔方向的压裂液流情 况，从而确定井筒附近裂缝的扩展情况。
多井径测井（又称为椭圆度测井）：可以提供井筒 崩落的方向和椭圆率，这可以解释最大主应力方向， 由于裂缝的延伸方位与最大主应力方向一致，可获 得裂缝的延伸方位。
二、页岩气井水力压裂监测技术
目前，在美国页岩气开发地区，主要运 用井下微地震监测、测斜仪裂缝监测、直接 近井筒裂缝监测和分布式声传感（DAS） 裂缝监测等裂缝监测技术来了解和评价页岩 气井水力压裂裂缝的特征。
二、页岩气井水力压裂监测技术
1 井下微地震裂缝监测
井下微地震裂缝监测通过采集微震信号并对其进行 处理和解释，获得裂缝的参数信息从而实现压裂过程 实时监测，可用来管理压裂过程和压裂后分析，是目 前判断压裂裂缝最准确的方法之一。
原理
水力压裂产生微地震释放的弹性波，其频率相 当高，大概在200～2000Hz声波频率范围内变化。 这些弹性波信号可以采用合适的接收仪在邻井检测 到，通过分析处理就能判断微地震的具体位置。
二、页岩气井水力压裂监测技术
页岩气井进行水力压裂施工时，在压 裂井的邻井下入一组检波器，对压裂过程 中形成的微地震事件进行接收，通过地面
数据预处理 数据计算处理
泵入过程压力反演
闭合过程压力反演
返排过程压力反演
结果显示
设计报告输出
二、页岩气井水力压裂监测技术
6 不稳定试井分析
不稳定试井分析用于评价油气藏 的动态特征和地层参数。
45000 40000 35000
压力（KPa）
30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 0 500 1000 1500 2000 2500
二、页岩气井水力压裂监测技术
水力压裂技术是目前世界上老油田增产和非常规油气田开
发所应用最为广泛且最为有效的技术措施。油气储层裂缝分布
规律的研究分析是贯穿油田勘探开发各阶段的基础工作。
二、页岩气井水力压裂监测技术
二、页岩气井水力压裂监测技术
压裂监测的
主要目的是通过
采集压裂施工过 程中的一些参数 资料来分析地下 压裂的施工进展
放射性同位素示踪剂法：是在压裂过程中将放射性示踪剂 加入压裂液和支撑剂，压裂之后进行光谱伽马射线测井 温度测井：用于测量由于压裂液注入导致地层温度的下 降，将压裂后测井和基线测量进行比较，可以分析得到 吸收压裂液最多的层段。 声波测井：利用压裂液进入井筒的声音变化情况能够 确定压裂液流动的差异，从而得到井筒裂缝的大致高 度。
3 直接近井筒裂缝监测
是在井筒附近区域通过对压裂后页岩气井的流 体物理特性，如温度或示踪剂等进行测井，从而获 得近井筒范围裂缝参数信息。
注意：
直接近井筒裂缝监测通常作为选择应用技术的补充。
主要包括以下几种方法
放射性同位素示踪剂法、温度测井、声波测井、井 筒成像测井、井下录像和多井径测井技术。
二、页岩气井水力压裂监测技术
二、页岩气井水力压裂监测技术
直接近井筒裂缝监测技术局限性 1) 需要在压裂后马上测量，不具备实时监测的 功能。
2) 很多方法只能获得近井筒范围内的裂缝参数， 如放射性同位素示踪剂测井，另外如果沿井筒方 向的裂缝高度很高或者不完全沿井筒方向扩展则 会造成仪器测不到，无法获得裂缝扩展更细节的 信息。