井下監聽，需要選擇合適的靠近壓裂施工井的監聽井，將井下微地震探測工具放置在監聽井中，在壓裂過程中連續記錄微地震聲源信號，通過實時數據處理，對微地震事件進行定位，為判斷水力壓裂所造成的人工裂縫空間形態、發育過程提供重要參考。監聽井的選擇受制于監聽距離、場地條件、井況條件等。該方法作業動員快速，能夠實現完全實時，并且費用較低。地表監聽，是將類似常規地面地震的檢波器放置在井場周邊的地表，在壓裂過程中，對地下微地震信號進行連續記錄，并計算定位微
地震事件點的空間位置。檢波器地表布置方案，主要受制于目的層深度、地表狀況等。通常采用以井口為中心的星形放射狀布置或者地表矩陣狀布置。該方法動員時間較長，成本較高，需要多種手段克服噪音源的影響。
在具體項目中選擇哪種施工方案，需要通過可行性模擬進行論證，從而平衡監測目的、施工局限、成本預算等各項考慮因素。無論采用哪種施工方案，在成果類型上，斯倫貝謝可以提供單井實時支持、多井綜合研究、以至提升到油田開發應用層面，輔助油藏模擬和產能預測。使得微地震監測技術成為油田勘探開發、地質工程一體化、和油藏建模數摸一體化的重要一環。圖1，示意了斯倫貝謝微地震服務在單井、多井、到綜合項目研究應用中的三重優勢。
圖 1 斯倫貝謝微地震服務在單井、多井、到綜合項目研究的三重優勢
斯倫貝謝井下微地震監測的商業化服務開始于2003 年。在多個方面，例如井下電纜采集工具、專利算法、一體化軟件平臺、服務項目質量管控等等，斯倫貝謝微地震井下監測服務堪稱業內翹楚。斯倫貝謝在國際勘探地球物理學家學會SEG 和SPE 定期發表代表行業頂級水準的微地震學術論文。結合微地震井下監聽技術在國內外的應用現狀，斯倫貝謝微地震井下監聽服務具有以下優勢。
高性能的電纜采集工具VSI 提供可靠的原始數據 斯倫貝謝多用途地震成像儀器（VSI） 不僅可以用于VSP 和井間地震，同樣可以用于微地震監測。該工具不同于業內常規微地震儀，除了推靠臂輔助工具貼靠，還設置了彈簧解耦裝置，將三分量檢波器單元進一步貼緊井壁，從而有效降低噪音獲得高保真的原始波形記錄。標準版工具抗壓20,000psi， 耐溫175 攝氏度， 另有高溫高壓版本工具。
三維各向異性速度模型輔助準確定位 速度模型對于微地震事件點的精確定位影響重大。通常初始速度模型是一維的水平層速度模型，來源于監測井或鄰近井的聲波測井數據，能夠反映目的層上下的速度特征。然后，通過導爆索或射孔炮進行檢波器定向和速度各向異性校正。然而，不考慮構造和地層傾角的水平層模型有可能使定位結果嚴重偏離。例如，四川盆地頁巖氣一個實例，友商使用水平層模型定位，顯示了微地震事件下穿了目的層底部的灰巖層，然而并沒有工程和試井證據支持。斯倫貝謝經過重新處理，調整速度模型地層傾角五度，顯示裂縫形態實際上基本位于優質頁巖層，符合工程預期和施工響應。
斯倫貝謝采用考慮了構造和地層傾角的三維各向異性速度模型，并在施工過程中不斷校正，準確反映了地層的速度改造變化，實現更精確的微地震事件定位。
Petrel 一體化軟件平臺實時質控和解釋圖件 斯倫貝謝公司研發的Petrel 一體化軟件平臺，已經成為國內外石油天然氣公司的主力研究平臺，在多個常規和非常規油氣藏研究領域得到成功應用。
斯倫貝謝擁有多項微地震處理專利方法。其定位算法CMM 方法，稱為合并微地震算法，可以全面搜索有關微地震事件時間和位置的連續數據，實現全自動實時處理定位。斯倫貝謝微地震處理和和解釋插件都基于Petrel 平臺，與其他工作流和多學科協作，可以實現無縫數據鏈接。例如圖4 實例，壓裂施工過程中，在一體化的軟件平臺上，可以整合顯示三維構造模型、天然裂縫模型、巖石力學模型、壓裂施工曲線，以及微地震實時定位成像結果。從而實時觀測水力壓裂裂縫趨勢，判斷裂縫復雜性，為調整優化施工方案提供重要參考信息。
圖2 斯倫貝謝微地震井下探測工具VSI（多用途地震成像儀）
圖3 斯倫貝謝微地震速度建模流程
圖4 斯倫貝謝微地震實時處理質控和解釋圖鑒示例
微地震地面監測
從2007 年開始， 斯倫貝謝開始提供地面微地震監測服務。2011年，斯倫貝謝地面微地震業務開始在全球商業化。除了保持了井下微地震服務在算法、成像、解釋等方面的優勢，斯倫貝謝地面微地震監
測服務同時具有以下特點：
嚴格的技術可行性分析和施工設計 無論是井下還是地面監測方式，嚴格的可行性分析都是必須步驟。斯倫貝謝微地震網格模擬與監測排列評價工具（NetMod） 可以分析地面或井下監測點位的空間分布對監測效果的影響。NetMod 綜合考慮了檢波器空間方位、速度模型、震源機制、信號傳播路徑和噪音、處理精度等綜合因素，對觀測系統的探測能力和定位不確定性給出定性分析結果。
地面監測時，信號傳播路徑和信號衰減比井下監測大得多，但是地面監測可以布設更大的排列，增加孔徑，提高定位精度。與此同時，施工成本會大幅度增加。也因此，施工前需要全面考慮地表條件、采集目的和成本因素，對施工方案作出決策。如圖5 例子，對于同一個井場，對于星形布線和網格布線的不同方法，采用NetMod 定量計算了在目的層的可探測最小震級和不確定性誤差，評估滿足采集目的所需要的檢波器數量，從而幫助施工方案決策。
實時處理和可靠的定位結果 隨著計算機計算性能的提高，已經能夠克服地面監測大數據量的挑戰，實現實時處理或者準實時處理。在所見的實例中，微地震地面監測的定位結果能夠實現平面方向上的高精度，但是在深度上會存在較大的不確定性。下圖對比了一個北美實例，一口壓裂井同時采用地面監測和井下監測，超過80%的微地震事件點在空間上能夠匹配。整體來看，地面監測在理想情況下能夠實現滿意的定位結果。
微地震高級成果及應用
微地震的高級應用，主要體現在三方面的技術進步：單井數據的高級軟件重處理、聯合多井監測數據進行地震矩張量反演，綜合多井數據提升至裂縫和油藏模擬。
單井數據挖據：裂縫高度判斷和壓后裂縫模擬 圍繞單井數據，在后處理中應用高級軟件可以得到多種高級成果，例如應用B 值分析識別天然斷層被重新激活應用P/Sh 震幅圖判斷裂縫復雜性，等等。其中一個重要的解釋進步，是對裂縫有效高度的判斷。微地震在空間展布的幾何形態，表征了地層中形變微破裂的分布，并不能直接解釋為壓裂流體到達的位置。采用地震矩累計分布統計，從累積能量的角度，可以幫助判斷有效裂縫高度。通常的經驗認為，累積地震矩統計高度判斷更接近真實裂縫高度。該結論主要來自于裂縫模擬分析，可以通過聲波各向異性分析、示蹤劑或井溫測量等技術手段獲得佐證。
另一個重要的單井數據應用是壓后裂縫模擬，優化壓裂設計。斯倫貝謝的Mongrove 軟件是第一個針對非常規油氣藏水力壓裂而研發的模擬軟件包。它嵌于Petrel 平臺，可以提取和整合壓裂設計優化所需要的所有數據，包括微地震、測井、泵送數據等。其技術關鍵是根據微地震事件做裂縫擬合，以壓力、排量、沙比等擬合指標為指示，對比裂縫導流能力、裂縫長度和支撐劑長度，對同一個區域其他井的下一步壓裂進行設計優化。
地震矩張量反演 地震矩張量反演（MTI）極大地提高了水力壓裂裂縫延伸的分析能力。它可以對產生微地震信號的震源區域，如非彈性地層或裂縫，進行震源機制描述，幫助更好地判定井間距，進行油藏模擬，對一定時間內的泄油面積進行分析，提供了一種新型可視化方法。作業者可以獲得有關裂縫方位、體積生成和支撐劑分布的統計數字。同時，它為建立和解釋地質力學模型提供一個框架，優化了完井設計，從而實現產量的提高。圖7 示意了一個中國致密油雙井監測進行地震矩張量反演的實例，地震矩張量反演揭示了裂縫破裂機制，得到了水力壓裂離散裂縫模型。該方法同樣是在通過軟件插件在Petrel 平臺實現。2014 年， 斯倫貝謝微地震震源機制分工具—矩張量反演技術被美國《E ＆ P》雜志評為“2014 油氣工程技術特別貢獻獎”。
微地震結果應用于裂縫和油藏模擬 如果在某個油田累積了豐富的多井微地震數據，可以將數據應用于油藏綜合研究，實現建模數模一體化應用。斯倫貝謝團隊可以對微地震數據進行全面的評價，在Mangrove 里面實現二維、擬三維和復雜裂縫模型。更進一步，可以在校正的裂縫模型基礎上，應用Eclipse 或INTERSECT 實現產能模擬與預測、生產歷史匹配等。如圖8，示意了微地震應用從單井到油藏層面的提升，使得該項技術成為實現地質工程一體化和油藏建模數模一體化的重要環節。
圖7 地震矩張量反演示例
圖8 微地震是實現地質工程一體化和油藏建模數模一體化的重要環節
小結
微地震監測技術在實際應用中，為了達成應用于地質工程一體化、建模數模一體化流程中的預期目標，不能忽略油田地質條件、施工限制、項目配合等各方面的因素影響。需要進行完善的施工設計，做到量體裁衣；井下和地面不同監測手段配合，服務現場施工；通過高級處理和多井綜合研究，充分挖掘數據價值，詳盡油藏描述，實現高級應用。斯倫貝謝在全球有大量經驗豐富的井筒地震和地面地震領域的專家，中國團隊也累積了豐富的國內經驗。我們的壓裂專家會和數據采集、處理專家組成微地震評價團隊，緊密合作，為井下、地面微地震監測提供24/7 的技術支持。我們的團隊致力于為客戶提供全球領先品質的微地震專業解決方案！
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