呼圖壁儲氣庫微地震監測系統設計與配套工藝技術研究（1.新疆油田分公司工程技術研究院 2.新疆油田分公司勘探開發研究院）監測基本原理方法、呼圖壁儲氣庫微地震監測系統的設計思路以及現場實施的配套工藝技術。關鍵詞：儲氣庫 微地震 監測 原理 研究1前言大型儲氣庫，設計庫容107億立方米，工作氣量45覆為安集海河組（E2-3a）泥巖蓋層，厚約合接觸關系。儲氣庫所在的呼圖壁背斜位于北天山山前坳陷第三排構造帶的東端，三維區整體構造形態為近東西向展布的長軸斷背斜，東西長約20km，南北寬約3.5km，呼圖壁斷裂將背斜切割為上、下盤兩個斷背斜。在三維工區內，紫泥泉子組主要發育有4漸增大，最深部斷裂斷面平緩，幾乎順侏羅系煤層滑脫。氣庫的安全運行提供保障。2 微地震監測原理方法與特點地層內地應力呈各向異性分布，剪切應力自然聚集在斷面上。通常情況下這些斷1作者簡介：薛承文，男，1976年11月出生，1999年1工程師，副所長。通信地址：克拉瑪依市勝利路87號郵編：834000電話0990-6896591E-mail：xuechengwen@面是穩定的，然而，當原來的應力受到生產活動干擾時，巖石中原來存在的或新產生的裂縫周圍地區就會出現應力集中，應變能增高，當外力增加到一定程度時，原有裂縫的缺陷地區就會發生微觀屈服或變形，裂縫擴展，從而使應力松弛，儲藏能量的一部分以彈性波（聲波）的形式釋放出來，產生小的地震，即微地震。微地震監測是通過觀測、分析微地震事件來監測生產活動產生的影響、效果和地下狀態。 圖1 微地震監測原理圖微地震波的數據處理及微地震事件分析定位三大步，如圖2所示。圖2 微地震監測工作流程圖事件類型判斷，進而指導風險規避。通過在井筒中，安放井下檢波器、壓力和溫度感應器，在近地表埋置高靈敏度微地震檢波器，隨時全方位記錄和監測整個儲氣庫范圍內的微地震事件。在實現高精度數據采集和實時傳輸后，開始后續的處理分析，以此方法運行整個微地震監測系統。微地震監測具有以下特點：2）監測準確，能直接確定巖體內部破裂的位置和性質；3）測量速度快，能夠實時監測微地震事件位置、密封性和井筒損傷；4）監測靈敏度高，具有噪音過濾能力；5）工作壽命長，性能穩定。監測采用地震波信息，傳感器布設在遠離巖體易破壞區域，保證了監測系統長期安全運行。3 呼圖壁儲氣庫微地震監測系統設計與優選微地震監測效果受兩個方面的影響：檢測靈敏度和定位精度。檢測微地震信息的靈敏度取決于微地震震級的大小和微地震事件傳播的距離。微地震波傳播過程中會被地層部分吸收，能量隨之衰減。微地震感應器的高靈敏度設計是微地震監測的關鍵，然而只有地震能級超過一個門檻值時，事件才會被記錄下來。地震能級可按下列公式3-1、3-2計算：Mw=2log（Mo)/3–6 （3-1）0 00 0 00 0 ccc

M=4πρC/FRS （3-2）ρ0—震源介質密度；C0—震源處波速；R—震源和接收點間的距離；Fc—地震波的輻射系數；Rc—地震波的自由表面放大系數；Sc—地震波的場地校正。的大小以及速度模型的精度直接相關。定位精度m按公式3-3計算：計算原理如圖3所示，其中，G為感應器位置，S為實際微地震事件發生位置，A為反演后得到的微地震事件發生位置，A偏離S的距離m即為定位精度。圖3 定位精度計算示意圖對于呼圖壁儲氣庫地質情況，能級為-0.3~-0.5級的微地震信息可以滿足微地震事件靈敏度要求，30m的微地震事件定位精度可滿足斷層活動性監測要求。3.1系統模型為了將呼圖壁儲氣庫系統置于監測之中，采取地面和井下長期永久觀測的辦法，地表埋置觀測的檢波器分布應覆蓋整個氣庫，以提高觀測覆蓋面，基本方案如圖4所示。圖4 微地震監測部署圖對呼圖壁儲氣庫設計了個模型方案，分別對淺井的井數、井深、感應器間距做了模擬研究，對半深井分別做了感應器個數、感應器間距的模擬研究，得到的結果如表1所示。表1 微地震監測系統模型模擬結果實驗類型模擬系統井數（口）感應器數（個）井深感應器間距靈敏度（牛頓米）（儲層|2000m）定位精度淺井1647015-0.2-0.550267015-0.4-0.57031047015-0.2-0.53046415015-0.2-0.550564300100-0.3-0.56066415050-0.1-0.5507447015-0.1-0.4608847015-0.2-0.540半深井1312120050-0.6-0.5502212120050-0.5-0.5503315120040-0.5-0.5504315120050-0.5-0.550538120075-0.5-0.5606312100050-0.4-0.5507312150050-0.6-0.550深井1312350050-1.2-0.5202312280050-1-0.5303312300050-1.1-0.520組合井(淺井+半深井)16+34+1270/120015/50-0.8-0.63026+24+1270/120015/50-0.6-0.530310+34+1270/120015/50-0.6-0.830注：疊加型是具有疊加特性的感應器；其它模型均采用加速、高靈敏度感應器。3.2 從表13.3 針對淺井部分，結合靈敏度和定位精度并考慮工程造價，選擇6口淺井模式；對于半深井，2口井和3口井的效果相當，但只用2口井時，因為井距大，觀測區域中間出現真空，丟掉了部分數據，因此選擇3口半深井模式，如圖5和圖6所示。圖5 2口半深井觀測靈敏度示意圖 圖6 3口半深井觀測靈敏度示意圖3.4 從表1的前提下，選擇淺井井深為70m，半深井井深為3.5 感應器間距優選41200m為40m、50m和75m的排列，經比較，選定50m的間隔，即淺井感應器間距為15m，半深井感應器間距為3.6 6個近地表傳感器陣列和3個深埋傳感器陣列組算機進行處理，即選擇淺層觀測井6口+半深井3口的組合模式。表2 微地震監測系統優選表井型井數（口）感應器數（個）井深感應器間距靈敏度（牛頓米）（儲層|2000m）定位精度淺井647015-0.8 -0.630半深井312120050-0.8 -0.6304 呼圖壁儲氣庫微地震監測配套技術理設備相連接，確保井筒內監測儀器長期穩定監測。4.1 井筒介質優選也可起到有效防止套管腐蝕、延長井筒使用壽命的作用。表2為填砂方式與充填井筒保護液技術對比。表3 填砂與充填井筒保護液技術對比對比項目 填砂 充填井筒保護液有效期 長期 長期保護性 無腐蝕 無腐蝕經濟成本 價格較低 價格較高施工操作性 復雜 簡單作業成本 高 低困難 簡單4.2 井口裝置設計與連接儲氣庫微地震監測井井口裝置與淺井預留套管接箍和半深井預留原井井口相連，主要密封井內儀器、連接井內電纜至地面信息接收設備。如圖7所示，井口裝置由帶有套管短節的兩法蘭件通過鋼圈和螺栓連接，方便后期措施作業的配套連電纜護管內，最后進入地面信息接收處理設備箱內。1 9234 105678圖7 微地震監測井口及連接圖1－懸掛壓帽；2－壓力監測補液口；3－殼體；4－螺栓；5－井口法蘭；6－信號電纜；整套井口裝置可實現的功能及特點有：1）密封井筒，防止井內液體揮發和外部介質侵入，實時進行井筒壓力監測。2）實現電纜穿越、懸掛和支撐，避免電纜伸縮破壞，且可密封保護地面電纜，有利與地面設備連接。3）標準化配件，結構簡單、后期作業方便，成本低廉。4.3 井場布局設計最小尺寸為2.54m×3.6m，高度以離地面30cm~50cm為宜，距井口的距離為50m（半深井）和1.8m的防護欄，確保井口及地面設施的安全。井場布局如圖8所示。5結論

圖8 微地震監測井井場布局示意圖呼圖壁地下儲氣庫是目前國內已建、在建的最大儲氣庫，設計要求安全運行30~50度和定位精度合理地設計微地震監測體系是實現儲氣庫全方面安全監控的技術關鍵，不同井型的完井工程技術是確保監測體系靈敏有效持續監測的技術手段。在在天然氣開采儲備技術日益成熟的遠期及油氣田持續高效開發的未來，微地震監測技術將會得到更加廣泛的發展利用空間。參考文獻1陳曉源，等.地下儲氣庫天然氣泄漏損耗與動態監測判定.-516.，23張莉．微地震監測技術.石油鉆采工藝[J].2003(03)：5-8．4王愛國,周瑤琪,等．基于微地震技術的油田裂縫監測及模擬[J].中國海洋大學學報(自然科學版).2008(01)5劉建中,王春耘,劉繼民,等．用微地震法監測油田生產動態[J].石油勘探與開發.2004(02)；6李智敏,茍先太,金煒東,等．微地震信號的頻率特征[J].巖土工程學報.2008(06)7梁生,韓立國,李安幫,等．微地震監測技術在秦家屯地區的應用[J].吉林大學學報(地球科學版).2007(S1)；8裴琳.微地震監測技術在地下工程中應用研究[J].工程地球物理學報.2008(05)；9杜娟,楊樹敏,等．井間微地震監測技術現場應用效果分析[J].大慶石油地質與開發.2007(04)；10伍藏原,李汝勇,張明益,張明亮,等．微地震監測氣驅前緣技術在牙哈凝析氣田的應用[J].天然氣地球科學.2005(03)；11張騰達,張永學,等．基于ADS7852的微地震數據采集系統的設計[J].石油儀器.2007(05)。Researchondesignofmicro-seismicmonitoringsystemandmatchingtechnologyforundergrandgasstorageofHutubiXuechenwen,zhangguohong,pangjin，etalAbstract:micro-seismicRealtimemonitoringhasbeenappliedonfaults,sealingasstorageandpitshaftinordertoensuretheundergrandgasstorageoperationlong-termandsafely.microseismicmonitoringtargetsintendedprimarilyforsealing,internaltemperatureandpressureforgasstorage,gas-liquidinterfaceandfluidmigration,andsoon.Wecanidentifyfaultorfracturethatpossiblecausedofpartitionsinreservoirsoroftheflowchannelthroughmicro-seismicmonitoringandmastertheinformationaboutinternaldeformationmechanismofgasreservoirsandConductivefracturesandActivefaultshape.aswellasfluidflowandpressuredistributionofleading-edgemobilesoastoprovidebasistooperationmanagementofundergroundgasstoragefordecisionmaking.Thearticleexpoundeddetailedthebasicprinciplesofmicro-seismicmonitoringmethods,designofmicro-seismicmonitoringsystemforHu