天然气地球科学
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天然气地球科学 ›› 2020, Vol. 31 ›› Issue (11): 1654–1662.doi: 10.11764/j.issn.1672-1926.2020.08.006

• 天然气资源与经济 • 上一篇    下一篇

气藏型储气库微地震监测系统设计及应用

廖伟1(),刘国良1,戴勇2,张士杰1,胥洪成3,4,孙德强5(),郑强1,赵楠1,李超5   

  1. 1.中国石油新疆油田分公司呼图壁储气库作业区，新疆 克拉玛依 834000
    2.中国石油新疆油田分公司开发处，新疆 克拉玛依 834000
    3.中国石油勘探开发研究院，北京 100083
    4.中国石油天然气集团公司油气地下储库工程重点实验室，北京 100083
    5.中国科学院科技战略咨询研究院，北京 100190
  • 收稿日期:2020-04-03 修回日期:2020-08-05 出版日期:2020-11-10 发布日期:2020-11-24
  • 通讯作者: 孙德强 E-mail:liaow2009@petrochina.com.cn;sdq@casisd.cn
  • 作者简介:廖伟（1980-），男，湖北恩施人，高级工程师，主要从事油气田开发研究. E-mail：liaow2009@petrochina.com.cn.
  • 基金资助:
    中国工程院咨询项目(2016-ZD-07-05-03);国家自然科学基金重点项目(71133005)

Design and application of micro-seismic monitoring system for gas reservoir-type gas storage： Case study of Xinjiang H gas storage

Wei LIAO1(),Guo-liang LIU1,Yong DAI2,Shi-jie ZHANG1,Hong-cheng XU3,4,De-qiang SUN5(),Qiang ZHENG1,Nan ZHAO1,Chao LI5   

  1. 1.Hutubi Gas Storage Operation Area of PetroChina Xinjiang Oilfield Company，Karamay 834000，China
    2.Development Department of PetroChina Xinjiang Oilfield Company，Karamay 834000，China
    3.Research Institute of Petroleum Exploration and Development，Beijing 100083，China
    4.Key Laboratory of Underground Oil and Gas Storage Engineering of China National Petroleum Corporation，Beijing 100083，China
    5.Institues of Science and Development，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100190，China
  • Received:2020-04-03 Revised:2020-08-05 Online:2020-11-10 Published:2020-11-24
  • Contact: De-qiang SUN E-mail:liaow2009@petrochina.com.cn;sdq@casisd.cn
  • Supported by:
    The Consulting project of Chinese Academy of Engineering(2016-ZD-07-05-03);The Key Project of Natural Science Foundation of China(71133005)

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346

摘要：

地下储气库（以下简称储气库）设计注采运行30~50年，安全问题是储气库注采运行的重中之重。为保障储气库长期安全平稳运行，除常规监测手段外，微地震实时监测技术是储气库断层、盖层、储层及井筒监测的有效手段。新疆H储气库是国内最大陆相储气库，断裂较多，砂体变化较快，针对不同观测系统，采用微地震实时监测系统可论证监测范围、最小震级、定位精度等，在此基础上优选最优的微地震监测系统设计方案。研究过程中监测井采用“6口浅井、3口半深井”的组合井监测方式，监测能级为-0.6~-0.5级，定位精度为30 m，地面监测系统利用太阳能供电，数据采集系统通过无线传输方式，并应用微地震数据体处理解释和观测系统，实现对储气库高强度注采运行过程中动态密封性的实时监测与分析。经过5年的现场监测实践证明，该监测系统现场应用方便，灵敏度高，监测反馈速度快，能够精确地识别生产活动引起的微地震事件，有效指导了储气库注采运行过程中参数优化调整，保障了安全平稳高效运行。

关键词: 储气库, 气藏型, 微地震, 监测系统, 定位精度, 参数优化

Abstract:

Underground gas storage （hereinafter referred to as gas storage） is designed for injection and production operation for 30-50 years， and safety issues are the top priority of injection and production operation of gas storage. In order to ensure long-term safe and stable operation of gas storage， in addition to conventional monitoring methods， microseismic real-time monitoring technology is an effective method for monitoring faults， caps， reservoirs and wellbores of gas storage. Xinjiang H gas storage is the most continental facies in China. It has many faults and rapid changes in sand bodies. For its relatively complex geological conditions， the design of a microseismic monitoring system is closely integrated with the geological characteristics of the gas storage. Observation system， system evaluation， monitoring range， minimum magnitude， positioning accuracy， etc.， the optimal microseismic monitoring system design scheme is preferred. The monitoring well adopts a combined well monitoring method of “6 shallow wells and 3 semi-deep wells”. The monitoring energy level is from -0.6 to -0.5 level and the positioning accuracy is 30 m. The ground monitoring system uses solar power. The data acquisition system is wirelessly transmitted and applied Microseismic data volume processing interpretation and observation system， real-time monitoring and analysis of dynamic tightness of gas storage during high-intensity injection-production operation. After five years of on-site monitoring practice， the monitoring system has been proved to be convenient in field application， high sensitivity， fast monitoring feedback， accurate identification of microseismic events caused by production activities， and effective guidance of parameter optimization and adjustment during injection and production operations of gas storage to ensure safe， stable and efficient operation.

Key words: Gas storage, Gas reservoir type, Microseismic, Monitoring system, Positioning accuracy, Parameter optimization

中图分类号: 

  • TE341

表1

微地震数据采集方式优缺点对比"

对比指标监测数据采集方式
井筒采集地表采集浅井长期埋置采集
干扰波弱强中等
水平精度随距离而降低较高高
水平距离100~2 000 m不受限不受限
垂直精度高较低中等
垂直深度不受限>3 000 m>4 000 m
采集效率高低中等
局限性需利用邻井弱微地震事件检测能力低投资成本高

图1

微地震数据处理流程"

图2

地震矩、压力、地震能级、拐角频率及震源半径相互关系量"

图3

微地震事件定位精度计算示意"

图4

新疆H储气库地层沉积模式"

图5

新疆H储气库构造及微地震监测深浅井位分布"

表2

新疆H储气库微地震监测模型正演模拟结果[20]"

实验类型

井数

/口

感应器数

（单井）

井深

/m

感应器间距

/m

灵敏度

（储层深度2 000 m）

定位精度

/m

浅井647015-0.20-0.5050
647015-0.40-0.5070
1047015-0.20-0.5030
6415015-0.20-0.5050
64300100-0.30-0.5060
6415050-0.10-0.5050
447015-0.10-0.4060
847015-0.20-0.5040
半深井3121 20050-0.60-0.5050
2121 20050-0.50-0.5050
3151 20040-0.50-0.5050
3151 20050-0.50-0.5050
381 20075-0.50-0.5060
3121 00050-0.40-0.5050
3121 50050-0.60-0.5050
深井3123 50050-1.20-0.5020
3122 80050-1.00-0.5030
3123 00050-1.10-0.5020

组合井

（浅井+半深井）

6+34+1270/1 20015/50-0.60-0.5030
6+24+1270/1 20015/50-0.60-0.5030
10+34+1270/1 20015/50-0.60-0.5030

图6

新疆H储气库微地震监测地面工程示意"

图7

新疆H储气库微地震事件空间分布"

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