Método dinámico para determinar la orientación de la fractura de pozos de metano en capas de carbón
Acerca del autor: Zhang Jincheng, nacido en 1961, ingeniero senior se graduó en el Departamento de Exploración Geofísica del Instituto de Geología de Chengdu en 1990 y se graduó en el Instituto de Geología de Chengdu. en 2002 obtuvo una licenciatura en ingeniería de la Facultad de Exploración Geológica de la Universidad de Jilin; publicó más de diez artículos académicos en revistas relevantes y ganó el primer premio del Dagang Oilfield Group por su investigación sobre tecnología de monitoreo potenciométrico de pozos cruzados. Ha estado involucrado en la investigación de tecnología de monitoreo entre pozos durante muchos años. Tel: 022-25925803 (13802162056) Correo electrónico: zjc_2056@sohu.com. .
(1. Dagang Oilfield Petroleum Engineering Research Institute, Tianjin 3002802. Qinghai Oilfield Drilling and Production Technology Research Institute, Dunhuang 736002)
Este artículo presenta una tecnología de prueba que utiliza métodos geofísicos, a saber El método potenciométrico se utiliza para determinar parámetros como la orientación y la longitud de las fracturas fracturantes. Es un resultado de investigación científica obtenido a través de una gran cantidad de experimentos en interiores y exteriores e investigaciones teóricas basadas en las características inherentes de las capas de petróleo (carbón). Sobre la base de una breve exposición de los principios básicos, métodos de medición e instrumentos de medición de la tecnología de prueba potencial, se centraron en los efectos de la aplicación de campo del Pozo Jishi 1 y el Pozo 8118 de la mina de petróleo Yanchang, demostrando la viabilidad de la tecnología de prueba potencial y su La aplicación en petróleo (carbón) juega un papel importante en la exploración y el desarrollo de campos de gas.
Palabras clave: instrumento de medición potencial, monitoreo de grietas en procesos
Tecnología de prueba dinámica direccional potenciométrica de fractura de vetas de carbón
Zhang Jincheng1 Wang Aiguo1 Wang Xiaojian1 Ding Na2
1. Danggang Oilfield Company, Tianjin 300280; 2. Qinghai Oilfield Company, Dunhuang 736002, China
Resumen: este artículo presenta un método geofísico aplicado, que es una nueva tecnología para pruebas direccionales y de longitud. del potencial de prueba de fractura de vetas de carbón. Para lograr el propósito de la investigación científica, se llevaron a cabo una gran cantidad de experimentos de campo e investigaciones teóricas basadas en una gran cantidad de modelos físicos y experimentos en interiores basados en las diferentes características de las vetas de carbón. La evaluación de la aplicación muestra que, en comparación con otros métodos de medición, esta tecnología de medición tiene una mayor precisión sin destruir los iones del producto. Después de exponer los principios básicos, los instrumentos de medición y los métodos de medición de la prueba, se analizaron los datos de las pruebas del pozo Jishi 1 y del pozo Wushi 5-3. Los resultados mostraron que la tecnología de prueba de dirección del tanque es completamente factible y más efectiva. fractura de veta de carbón. Tiene sentido.
Palabras clave: Método de análisis potencial; instrumento de medición; tecnología de medición; dirección de fractura de la veta de carbón
Antecedentes de la investigación de 1
Evaluación económica de las reservas recuperables de metano de la veta de carbón. yacimientos Finalmente, para explotar económicamente el metano de las capas de carbón, se debe desarrollar un sistema de fractura y distribuirlo ampliamente en la veta de carbón (el plano de división debe estar conectado al pozo) para acelerar la extracción y reducción de presión del metano de las capas de carbón, y promover su desorción y flujo. hasta el fondo del pozo. Como todos sabemos, las principales características de las vetas de carbón son: listones desarrollados, módulo elástico bajo y es extremadamente difícil para la fracturación hidráulica formar y soportar grietas largas en las vetas de carbón. En vista de esto, la gente a menudo considera la fracturación hidráulica como un proceso de operación que conecta el pozo y el sistema de cuñas. Sin embargo, sigue siendo lo mismo que la arenisca común después de que está alejada del pozo. Está compuesta principalmente por fracturas verticales en zigzag. y paralelo a la dirección de tensión principal máxima consiste en grietas horizontales.
En vista de las características inherentes de las vetas de carbón (cercanas a la inelasticidad), se llevaron a cabo investigaciones y trabajos experimentales durante el período del Noveno Plan Quinquenal para determinar la orientación de la fractura de los pozos de metano de las capas de carbón utilizando el potencial del suelo. método. En el año 2000, basándose en la tecnología del método del potencial del terreno, llevamos a cabo una investigación sobre "tecnología de monitoreo para determinar fracturas en pozos de fracturamiento mediante el método dinámico" y desarrollamos con éxito el sistema de monitoreo dinámico de imágenes DCT-50, que puede realizar un monitoreo en tiempo real del Durante todo el proceso de fractura, el monitoreo dinámico visual amplía aún más el método. Sobre esta base, en 2008 se desarrolló el sistema integrado de instrumentos de precisión DDPI-EM y se solicitaron dos patentes de invención relacionadas. El sistema puede proporcionar señales controlables con alta precisión de medición y fuerte capacidad antiinterferencia, y puede cargarse con códigos pseudoaleatorios. Las señales controlables se cargan con códigos pseudoaleatorios y luego se lanzan profundamente al pozo de metano del lecho de carbón. Al probar campos eléctricos artificiales en tierra, se pueden eliminar las interferencias de fondo y se pueden distinguir claramente anomalías profundas de baja resistencia. Hasta ahora, se ha formado un conjunto completo de métodos dinámicos con características únicas para determinar la orientación de las fracturas de fractura de metano en capas de carbón.
2 Principios de prueba y fórmulas básicas
Suponiendo que la formación es un medio infinitamente uniforme, si se suministra una corriente constante a la formación a través de cables y carcasas, se generará un campo eléctrico artificial. formado en la formación. El potencial de campo eléctrico observado en cualquier punto M (x, y, z), excepto el electrodo de potencia, es el siguiente:
Progreso de la tecnología de metano de lecho de carbón de China: Actas del Simposio académico de metano de lecho de carbón de 2011.
Para la medición del anillo plano, solo se relaciona con la profundidad del pozo h y el radio del anillo de medición r. La fórmula anterior se puede reescribir como:
Progreso de la tecnología de metano de lecho de carbón de China. : Conjunto de artículos del Simposio Académico sobre Metano en Capas de Carbón 2011.
En la fórmula: ρ es la resistividad aparente de la formación (ω·m); I es la intensidad de la corriente de suministro de energía (a); h es la profundidad de la capa objetivo de prueba (m); es desde el punto de observación m hasta el punto Distancia desde la fuente dz (m).
Cuando la fuente de campo tiene cualquier forma, se debe dibujar un elemento de superficie ds en la fuente de campo para calcular el potencial del campo eléctrico externo. Si la densidad de corriente en ds es J, entonces la corriente que fluye desde ds es jds, y el potencial dUM generado en el punto de observación M se puede escribir como:
Progreso de la tecnología de metano de lecho de carbón de China: 2011 Metano de lecho de carbón Actas del Simposio Académico.
Potencial completo del campo eléctrico externo:
Progreso de la tecnología de metano de lecho de carbón de China: Actas del Simposio académico de metano de lecho de carbón de 2011.
Se puede observar en la ecuación (3) que cuando el punto de observación m es el mismo, debido a las diferentes formas geométricas de las fuentes de campo, los valores potenciales generados son diferentes.
En la construcción de fracturamiento, si el fluido de fracturamiento utilizado es un buen conductor de la formación, es decir, cuando la resistividad del líquido es muy diferente de la resistividad del medio de la formación, se puede utilizar el revestimiento de registro. Para proporcionar a la formación una corriente altamente estable (modulación de código pseudoaleatorio), este fluido de fracturación puede considerarse como una fuente de campo en la formación. Debido a su existencia, la distribución del campo eléctrico original (el campo eléctrico del suelo antes de la construcción de fractura) cambiará, es decir, la mayor parte de la corriente se concentrará en el área del cuerpo de baja resistividad, lo que inevitablemente causará. En vista de esto, si se colocan varios grupos de puntos de medición en un anillo alrededor del pozo de fracturación de prueba y se utiliza un sistema de observación de potencial de alta precisión para monitorear los cambios en el potencial del terreno en tiempo real durante el proceso de construcción de fracturación, y a través de Se puede lograr cierto procesamiento de datos, interpretación en tiempo real de la extensión de la fractura, el propósito de la orientación y otros parámetros relacionados (Figura 1).
Figura 1 Diagrama esquemático del monitoreo de fracturas por fractura
3 Sistema de instrumentos de medición
El plan de desarrollo general del sistema (Figura 2): La idea principal de diseño de El diseño general del instrumento adopta un enfoque de pensamiento sistémico holístico. El transmisor y el receptor ya no se consideran módulos independientes, sino una unidad que trabaja entre sí y se retroalimenta, gestionada por el ordenador de un solo chip C8051F236***. El microcontrolador se comunica con la PC y, en última instancia, logra una gestión informática unificada. Los principales indicadores de rendimiento del sistema de instrumentos final son los siguientes:
Corriente de salida máxima: 20 A
Voltaje de salida máximo: 500 V
Precisión de corriente constante: dentro de 65438 ±0% (dentro del 20% del cambio de carga, dentro del 20% del cambio de entrada);
Estabilidad de frecuencia: 0,01%;
Impedancia de entrada: 80 MΩ
Resolución: 1μV;
Precisión de medición potencial: mejor que 0,5 %;
El rango de monitoreo dinámico es de 2 V.
Figura 2 Plan general de desarrollo del sistema
4 Métodos y técnicas de trabajo de campo
4.1 Puntos de medición y trazado de líneas de medición
Puntos de medición El El diseño se centra en el pozo A y se establece un punto de medición de anillos múltiples radialmente hacia adentro (N), en el medio (COM) y hacia afuera (M). El ángulo entre los puntos de medición es 15. El radio del anillo de medición se puede medir con un teodolito o un distanciómetro infrarrojo. La ubicación de los puntos de medición debe marcarse claramente para garantizar que no haya errores geométricos en las dos mediciones. Una vez establecidos los puntos de medición, se establece la red de medición y los electrodos de medición, los cables de medición y los cables de suministro de energía se entierran o se colocan con anticipación en áreas donde las condiciones lo permitan. Este es un aspecto importante para garantizar la precisión de la medición (Figura 3). ).
Figura 3 Puntos de medición y diseño de las líneas de medición
4.2 Selección de pozos
Forme un campo eléctrico artificial alrededor del pozo de fracturación A y seleccione otro pozo alrededor del pozo A. B forma un circuito cerrado con el pozo de fracturación A. Generalmente, la distancia entre los dos pozos AB debe ser mayor que la profundidad de la sección de fracturación del pozo A, pero no demasiado pequeña. Esto mejorará la alta densidad de corriente superficial entre los pozos AB. y ayuda a mejorar la resolución de carga anormal. Generalmente se siguen los siguientes principios para la selección: (1) AB D > profundidad de la capa de fractura H (m), (2) profundidad del pozo B HB ≥ profundidad de la capa de fractura del pozo A H (m).
4.3 Reducir la resistividad del fluido de fracturación
Cuanto mayor sea la diferencia entre la resistividad del fluido de fracturación y la resistividad del medio rocoso circundante en la sección del pozo de fracturación, más propicio es una visualización anormal. Para lograr este objetivo. Durante la construcción de fracturación, es necesario agregar sales metálicas conductoras al fluido de fracturación. Generalmente se puede agregar un 3% de sal al fluido de fracturación para cumplir con los requisitos de diferencia de conductividad.
4.4 Proceso de construcción
Los principales pasos de construcción son los siguientes: (1) Organizar los puntos de medición de acuerdo con el diseño de la construcción (el ángulo incluido es generalmente 15, el número de anillos de medición depende en la tarea geológica), líneas de medición, línea de suministro de energía (2) Seleccione los parámetros del sistema de envío y recepción (como el ancho y la longitud del código) y depure para cumplir con la precisión de medición requerida por el diseño; construcción de inyección, al mismo tiempo, el trabajo de prueba también comienza hasta que se complete la construcción de inyección de líquido.
4.5 Procesamiento de datos
En el procesamiento de datos real, elegimos el "método de visualización de anomalías" para procesar los datos. Teniendo en cuenta los cambios en la corriente de la fuente de alimentación, es necesario normalizar los datos de diferencia de potencial medidos antes y después de la inyección del fluido de trabajo. A saber:
Progreso de la tecnología del metano de capas de carbón de China: Actas del Simposio académico sobre metano de capas de carbón de 2011.
Entre ellos: US es la anomalía pura aparente estándar (mV/A y UHMN son los datos de diferencia de potencial medidos antes y después de inyectar el fluido de trabajo (mV e IH son antes y después); inyectando el fluido de trabajo (A).
Después del procesamiento de datos, se proporcionan la curva de anomalía visual y el gráfico de anillos. En el diagrama de anomalía visual, la abscisa representa el ángulo de azimut del punto de medición y la ordenada representa el valor anormal aparente. En el diagrama de anillo de anomalía visual, se registran los puntos y el ángulo de acimut del punto de prueba se marca fuera del; anillo. La dirección norte (N) es 0, y al girar en el sentido de las agujas del reloj, 90° es hacia el este (E), 180° es hacia el sur (S) y 270° es hacia el oeste (W).
5 ejemplos de aplicaciones de campo
5.1 Prueba de pozo
El pozo Jishi 1 es una veta de carbón implementada por el Departamento de Gestión de Proyectos de Metano de Capas de Carbón del condado de Daning-Ji en la provincia de Shanxi. Pozos de exploración y evaluación de gas. Su ubicación geográfica es 200 metros al oeste de la aldea de Pitiaogou, condado de Pu, provincia de Shanxi, y su ubicación estructural es el anticlinal de Guyi en el cinturón plegado de Jinxi Rao en la cuenca oriental de Ordos.
Para determinar la dirección de extensión de las grietas de fractura de la veta de carbón en el pozo Jishi 1, el Departamento de Gestión de Proyectos de Metano de Capas de Carbón encargó al Instituto de Producción y Perforación de Yacimientos Petrolíferos de Dagang que probara la dirección de las grietas de fractura en el pozo de carbón 8#. Se puede ver en las Figuras 4 a 6 que la curva de anomalía de pureza aparente de Us ha cambiado en el rango de 360° durante casi dos períodos. El valor mínimo corresponde al No. 16 (N45°E) y al No. 16. Se cree que las grietas formadas por la fractura de la construcción son grietas simétricas de longitud desigual. Según el cálculo de inversión, la longitud de la grieta en la dirección No. 16 (N45°E) es de 89 m, y la longitud de la grieta en la dirección No. 4 (S45°W) es de 66 m (Figura 6).
Figura 4 Curva de anomalía aparente del carbón n.° 8 en el pozo 1 del campo petrolífero de Jishi a 80100 m
Figura 5 Curva de anomalía aparente del carbón n.° 8 en el pozo 1 de Jishi a 100120 m.
5.2 Prueba de pozos Wushi 5-3
Las ubicaciones de los pozos del grupo de pozos Wushi 5 se muestran en la Figura 7. Bueno, Wushi 5-3 se utiliza para pruebas de fractura por fractura. Los datos de construcción de pozos exploratorios anteriores en el bloque donde se encuentra el grupo de pozos muestran que el gradiente de presión de extensión en este bloque cambia mucho, y el gradiente de presión de extensión de algunos pozos es muy alto, especialmente el pozo Wushi 5 en el medio, que es tan alto como 0.044MPa/m, incluso en el período predeterminado. La etapa de fluido es de hasta 0.05MPa/m. Por un lado, refleja la heterogeneidad de las vetas de carbón regionales. La evaluación general es: porosidad ultrabaja, permeabilidad ultrabaja, las capas intermedias por encima y por debajo de la capa objetivo tienen un cierto efecto de protección contra la tensión, el gradiente de presión de extensión cambia mucho, el gradiente de presión de extensión de algunos pozos es alto, múltiples fracturas; Las vetas de carbón están muy desarrolladas y es difícil extender las fracturas.
Las curvas de anomalía visual obtenidas después del procesamiento de datos de las pruebas de campo se muestran en las Figuras 8 a 10. (1) La curva de anomalía aparente cambia durante casi dos ciclos dentro de un rango de 360°. Se cree que durante la construcción de fractura se forman grietas simétricas de longitud desigual, con dos alas, y los ángulos de azimut del centro de la grieta son 30° y 210°, entre los cuales la dirección de 60° es la grieta larga (. (2) Después del cálculo de la simulación , la longitud de la grieta en la dirección de 30° es 79,96 m, la longitud de la grieta en la dirección de 210° es 60,97 m (ver Figura 10)
Figura 6 Resultados de las pruebas de carbón 8# en el Pozo 1 de Campo petrolero Ji
Figura 7 Ubicación del grupo de pozos Wushi 5 Figura
Figura 8 Curva visual de anomalía pura del pozo Wushi 5-3
6 Conclusión
Aplicar métodos geofísicos para estudiar y determinar la presión hidráulica de las capas de petróleo (carbón) La orientación de las grietas tiene importancia práctica en la producción y la investigación científica, y los resultados de la investigación también han abierto nuevas áreas para métodos potenciales. Teoría básica del método de carga, el modelo matemático dado se analiza razonablemente y sistemáticamente en función de la situación real de acuerdo con pruebas de simulación física, por ejemplo, basándose en un conjunto de métodos y tecnologías de trabajo de campo y el sistema de observación dinámica desarrollado. se puede utilizar con éxito para determinar la orientación dominante de las fracturas con una profundidad de enterramiento de menos de 3000 m y predecir la longitud de la fractura en consecuencia. Esto no solo tiene una importancia orientadora importante para estudiar los efectos de la tecnología de fracturación y formular un desarrollo razonable y económico. También tiene cierto valor de referencia para resolver otros problemas de ingeniería similares y tiene amplias perspectivas de aplicación.
Figura 9 Diagrama de anillo de anomalía aparente del pozo 5-3.
Figura 10. Diagrama de contorno de la longitud de la fractura en el pozo Wushi 5-3
Referencia
Editor en jefe Fu Liangkui 1983. Curso de exploración eléctrica, 5, (1)16~. 17.
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