基于声波的压裂裂缝监测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于声波的压裂裂缝监测方法，其包含以下步骤：在压裂作业过程中，采集压裂液中携带的由于地层起裂及裂缝延伸所产生的声波信号；将声波信号转化为电信号，并将电信号传送至工控机；接收电信号，对电信号进行声学分析，基于分析结果实时监测压裂裂缝的变化情况。本发明专利技术提供利用压裂过程中地层起裂和裂缝延伸时在压裂液中产生的强烈声波，采集声波信号，转换为电信号后进行声学分析并提取声学特征参数，实时监测裂缝起裂和延伸情况，实现了压裂过程中裂缝的实时监测。

Fracture monitoring method and system based on acoustic wave

【技术实现步骤摘要】
基于声波的压裂裂缝监测方法及系统
本专利技术涉及石油工程领域，具体地说，涉及一种基于声波的压裂裂缝监测方法及系统。
技术介绍
在油气工程领域的压裂施工过程中，需要判断地下裂缝的起裂和延伸情况，指挥现场操作。正确地认识压裂裂缝的起裂和延伸状况，对评价压裂效果，改善压裂增产效果、提高单井产能及最终采收率具有重要意义。但目前压裂现场对裂缝的监测存在准确性、实时性和成本控制等问题。因此，本专利技术提供了一种基于声波的压裂裂缝监测方法及系统。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种基于声波的压裂裂缝监测方法，所述方法包含以下步骤：在压裂作业过程中，采集压裂液中携带的由于地层起裂及裂缝延伸所产生的声波信号；将所述声波信号转化为电信号，并将所述电信号传送至工控机；接收所述电信号，对所述电信号进行声学分析，基于分析结果实时监测压裂裂缝的变化情况。根据本专利技术的一个实施例，对所述电信号进行声学分析的步骤中，包含：对所述电信号进行基础分析，其中所述基础分析包含时域分析、频谱分析以及声功率分析中的任一项或任几项。根据本专利技术的一个实施例，对所述电信号进行基础分析的步骤中，包含：提取所述电信号中的声学特征参数，对所述声学特征参数进行分析。根据本专利技术的一个实施例，基于分析结果实时监测压裂裂缝的变化情况步骤中，包含：基于所述声学特征参数的分析结果确定压裂裂缝中裂缝的起裂情况以及延伸情况，实时监测压裂裂缝的变化情况。根据本专利技术的一个实施例，在压裂作业前，启动所述工控机。根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种基于声波的压裂裂缝监测系统，所述系统包含：水听器，其安装在地面压裂液管线上，用于在压裂作业过程中，采集压裂液中携带的由于地层起裂及裂缝延伸所产生的声波信号，将所述声波信号转化为电信号；工控机，其与所述水听器通信，用于接收所述电信号，对所述电信号进行声学分析，基于分析结果实时监测压裂裂缝的变化情况。根据本专利技术的一个实施例，所述系统包含：信号传输线缆，其两端分别连接所述水听器以及所述工控机，用于所述水听器向所工控机传输所述电信号。根据本专利技术的一个实施例，工控机，还配置为用以：对所述电信号进行基础分析，其中所述基础分析包含时域分析、频谱分析以及声功率分析中的任一项或任几项。根据本专利技术的一个实施例，工控机，还配置为用以：提取所述电信号中的声学特征参数，对所述声学特征参数进行分析。根据本专利技术的一个实施例，工控机，还配置为用以：基于所述声学特征参数的分析结果确定压裂裂缝中裂缝的起裂情况以及延伸情况，实时监测压裂裂缝的变化情况。本专利技术提供的基于声波的压裂裂缝监测方法及系统利用压裂过程中地层起裂和裂缝延伸时在压裂液中产生的强烈声波，采集声波信号，转换为电信号后进行声学分析并提取声学特征参数，实时监测裂缝起裂和延伸情况，实现了压裂过程中裂缝的实时监测。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1显示了根据本专利技术的一个实施例的基于声波的压裂裂缝监测方法流程图；图2显示了根据本专利技术的另一个实施例的基于声波的压裂裂缝监测方法流程图；以及图3显示了根据本专利技术的一个实施例的基于声波的压裂裂缝监测系统结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本专利技术实施例作进一步地详细说明。压裂施工过程中，需要判断地下裂缝的起裂和延伸情况，指挥现场操作。正确地认识压裂裂缝的起裂和延伸状况，对评价压裂效果，改善压裂增产效果、提高单井产能及最终采收率具有重要意义。目前应用的裂缝监测方法有3类：第一类：间接裂缝监测，包括压裂净压力分析(裂缝模型)、试井分析等方法；第二类：直接近井筒裂缝监测，包括放射性示踪剂、温度测井、生产测井及井眼成像测井等方法；第三类：直接远场裂缝监测，包括微地震监测技术、地面倾斜监测技术等方法。间接裂缝监测主要是用数学模型或分析方法，通过对压裂施工中的相关数据进行分析，间接得到裂缝形态等裂缝参数，但是该类方法准确性依赖于物理模型的准确性和监测采样数据的准确性，难以真实反映地下裂缝的实际情况；直接近井筒裂缝监测主要是应用生产测井原理技术，对压裂裂缝在近井地带的裂缝高度、方位等参数进行直接测量，但是该类方法不适用于压裂过程中对裂缝进行监测。直接远场裂缝监测主要是对压裂起裂、延伸过程中产生的微地震信号、大地变形信息进行采集处理，测绘裂缝的几何形态，但是该类方法成本高，同时需要较长时间进行数据处理，难以用于压裂施工的现场指挥。此外，已有的专利技术专利和技术中提供的方法和装置均存在类似的问题。专利文件一种稳定电场水平井压裂裂缝监测方法，提供了一种稳定电场水平井压裂裂缝监测方法。但该专利技术需要临近的带有套管的供电井筒，影响供电井筒的生产，同时该方法布置较复杂，涉及较多器件，存在成本较高的问题。专利文件一种新的页岩气井压裂裂缝监测方法应用磁致伸缩换能器方法监测页岩气井压裂裂缝。该方法需要在井下安装的监测短节且装置较为复杂，占用井内空间，不适用于压裂过程中对裂缝进行监测。专利文件基于纳米磁流体的水力压裂裂缝实时监测系统及监测方法提供了一种基于纳米磁流体的水力压裂裂缝实时监测系统及监测方法，该专利技术的监测系统需要改造现有的压裂系统且系统构成复杂，作业实施难度较高。综上所述，目前压裂现场对裂缝的监测存在准确性、实时性和实时难度控制等问题。因此，图1显示了根据本专利技术的一个实施例的基于声波的压裂裂缝监测方法流程图。如图1所示，在步骤S101中，在压裂作业过程中，采集压裂液中携带的由于地层起裂及裂缝延伸所产生的声波信号。压裂施工中，当地层起裂和裂缝延伸时，除了形成地震波，还会在压裂液中伴随产生强烈的声波。该声波会沿压裂液柱传播，而且由于压裂管柱一般是钢材管柱，声波的衰减较少，在传到地面井口时仍然可以保持足够的强度。这种声波信号中蕴含着丰富的地层起裂和裂缝延伸的信息。在步骤S102中，将声波信号转化为电信号，并将电信号传送至工控机。在实际施工中，可以将水听器安装在地面压裂液管线上，用于在压裂作业过程中，采集压裂液中携带的由于地层起裂及裂缝延伸所产生的声波信号，将声波信号转化为电信号。在步骤S103中，接收电信号，对电信号进行声学分析，基于分析结果实时监测压裂裂缝的变化情况。在本步骤中，工控机接收电信号并分析其声学特征，进而推算得到地下裂缝的起裂、延伸情况。如图1所示的方法利用压裂过程中地层起裂和裂缝延伸时在压裂液中产生的强烈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于声波的压裂裂缝监测方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：/n在压裂作业过程中，采集压裂液中携带的由于地层起裂及裂缝延伸所产生的声波信号；/n将所述声波信号转化为电信号，并将所述电信号传送至工控机；/n接收所述电信号，对所述电信号进行声学分析，基于分析结果实时监测压裂裂缝的变化情况。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于声波的压裂裂缝监测方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：
在压裂作业过程中，采集压裂液中携带的由于地层起裂及裂缝延伸所产生的声波信号；
将所述声波信号转化为电信号，并将所述电信号传送至工控机；
接收所述电信号，对所述电信号进行声学分析，基于分析结果实时监测压裂裂缝的变化情况。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述电信号进行声学分析的步骤中，包含：
对所述电信号进行基础分析，其中所述基础分析包含时域分析、频谱分析以及声功率分析中的任一项或任几项。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述电信号进行基础分析的步骤中，包含：
提取所述电信号中的声学特征参数，对所述声学特征参数进行分析。


4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，基于分析结果实时监测压裂裂缝的变化情况步骤中，包含：
基于所述声学特征参数的分析结果确定压裂裂缝中裂缝的起裂情况以及延伸情况，实时监测压裂裂缝的变化情况。


5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在压裂作业前，启动所述工控机。


6.一种基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张好林，何江，杨传书，肖莉，孙旭，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11