Q_SY 02039-2023 地下储气库微地震监测技术规程.docx

O/SY中国石油天然气集团有限公司企业标准Q/SY020392023地下储气库微地震监测技术规程Technicalspecificationformicroseismicmonitoringofundergroundgasstorage2023-12-27发布20240201实施中国石油天然气集团有限公司发布目次前言II1范围12规范性引用文件13术语和定义14准备工作25监测系统设计36数据采集M47数据处理68资料解释9提交资料9本文件按照GB/T1.12020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由中国石油天然气集团有限公司标准化委员会石油工程技术专业标准化技术委员会提出并归口。本文件起草单位：东方地球物理勘探有限责任公司、勘探开发研究院、新疆油田分公司、西南油气田分公司、大港油田分公司。本文件主要起草人：徐刚、王飞、魏路路、刘博、容娇君、韦正达、林鹤、丁国生、廖伟、雷思罗、王思耀、孙军昌、邱小松、李力民、罗海涛。本文件审查专家：施海峰、曾忠、姜保刚、罗福龙、王建民、黄棱、张宇生、张洞君、邹启伟、娄兵、王永明、张晓斌、李彦鹏、苏卫民、宋海路、张嘉翔、陶林，李旭芳。地下储气库微地震监测技术规程1范围本文件规定了地下储气库微地震监测系统设计、资料采集、资料处理、成果解释及提交资料的技术要求。本文件适用于存储天然气的油藏型储气库、气藏型储气库和盐穴型储气库的地质体完整性微地震监测。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。SY/T5171陆上石油物探测量规范SY/T5454井中地震资料采集技术规程SY/T5600石油电缆测井作业技术规范SY/T7070微地震井中监测技术规程SY/T7372微地震地面监测技术规程3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1地下储气库undergroundgasstorage用于天然气注入、存储、采出的地下地面一体化系统，筒称储气库。3.2地质体完整性geologicbodyintegrity储气库地质体处于功能完整、风险受控、安全可靠的服役状态。3.3监测井monitorwell用于监测储气库注采动态、密封性、流体运移等不同功能的井。3.4微地震microseismic地下岩石由于受外力（储层改造、油水井注采等工程作业）作用引起岩石破裂产生的微小振动。3.5微地震事件microseismicevent一个相对独立的岩石破裂产生的能量释放过程，在记录上表现为符合一定旅行时规律、波形特征明显、能够区别于其他干扰源的振动信号（纵波或横波）。3.6微地震监测microseismicmonitoring在地表或监测井中靠近岩石破裂区布设检波器采集微地震信号，通过处理解释，获取地下岩石破裂特征的方法。4准备工作4.1 监测任务根据储气库生产计划、工区情况和监测要求，明确监测任务：a）监测微地震事件的空间展布形态及展化过程，包括方位、长度、高度、宽度等几何信息；b）监测微地震事件随储气库注采参数变化的动态过程：c）监测储气库注采气活动诱发的断层、盖层、顶底板等活动：d）监测储气库运行动态过程，评价地质体完整性可能存在的风险。4.2 现场资料现场基础资料宜包括：a）了解井场及周围自然地理和人文地理情况；b）调查工区可能影响正常观测的主要干扰源；C）了解与监测活动相关的储气库注采气施工安排与进度。4.3 钻、测井资料钻、测井资料宜包括：a）钻井完井报告、固井报告、井身结构图、岩性柱状图；b）监测井和注采井的井口坐标（X、Y、Z、高程、补心高）、井轨迹数据（井斜数据表）、套管尺寸、套管深度：O综合测井图及综合测井资料；d）监测并采用老井及封堵井时，应提供完钻井深。灰面。水泥返高、异常情况（套管异常）等资料。4.4 地震、地质资料地震、地质资料宜包括。a）三维地震资料：工区地层的平均速度、层速度、基准面高程、近地表岩性结构、低降速层速度和静校正资料等资料，过监测井、注采井井轨迹方向的时间、深度域地震解释成果，三维地震设计、施工总结报告等；b）地质资料：地层地质信息，断层分布情况及与井位置关系，目的层的构造图、厚度图；c）以往的微地震成果数据等。4.5 注采参数资料注采参数资料宜包括：a）储气库运行上限压力、下限压力，注采井井口压力、井底压力变化历史数据等资料；b）储气库地层温度、注采井全井段温度剖面变化历史数据等资料；c）储气库注采井流量变化历史数据等资料。5监测系统设计5.1 监测方式选择根据储气库地质条件和需要监测的范围，确定相应监测方式：井中监测、地面监测或两者的组合。监测方式选择原则：a）若储气库地表和地下地震地质条件较差，或者储层上部存在较强的信号屏蔽岩层时，地面监测方式无法接收到震级较小的微地震事件并且定位精度较低，应利用深井布设检波器进行监测；b）若储气库储层深度较小、地表和地下地震地质条件较好并且储层上部不存在较强的信号屏蔽岩层时，根据地面监测方式布设灵活的特点，应大范围布设地面检波器，对储气库进行完整性监测；O若单独采用井中和地面监测方式均无法满足监测要求时，采用联合监测方式，对于能量较大的断层活动采用地面检波器进行监测，对于能量较小的盖层破裂和流体运移活动应采用井中检波器进行监测；d）储气库微地震监测宜采用永久式监测方式。5.2 井中监测系统设计5.2.1观测井段选择观测井段的选择遵循以下原则：a）根据测井资料建立速度模型，对接收信号进行模拟分析时，避开折射波发育段，宜接近储气库目的层段，选择非生产并速度稳定的岩层段内安置检波器；b）检波器应安装在与地层耦合良好的套管内，至少保证6级以上检波器位于良好的监测井段；c）在非垂直井中监测时。应根据并轨迹数据，确定观测点实际位置.5.22级间距确定级间距的选择应满足微地震初至波道间可追踪的要求，宜选择不大于20m。5.2.3 级数确定级数的选择应满足微地震事件可定位的要求，宜选择-815级。5.2.4 观测距离确定对于井中监测，监测井与监测目标之间的距离大小对是否能记录到有效的微地震信号影响很大，监测井与重点监测目标的水平距离应为100nrTOoOn1,模型论证分析结果应在100Om范围内接收到-2级以上的微地震信号。1.2 5采样率确定时间采样率应满足奈奎斯特采样定律，宜不大于0.5ms。1.2.6 校验炮方式选择井中三分量检波器利用校验炮进行极化分析，确定三分量初始方向，校验炮方式选择应遵循以下原则:a）监测井Ikm范围内存在射孔作业，选择射孔炮作为校验炮；b）监测井Ikm范围内无射孔作业，但存在可放导爆索的邻井，采用导爆索爆炸信号作为校验炮；c）监测井Ikm范围内无射孔作业，且无可放导爆索的邻井，采用地面可控震源或地面炸药震源作为校验炮。1.2.7 井中监测系统论证根据选择的观测井段、级间距、级数、观测距离、采样率、校验炮方式，论证井中监测系统可监测到微地震事件的最小震级和定位精度。1.3 地面监测系统设计5. 3.1地面监测排列形状选搔地面监测宜采用散点观测系统布设检波器。6. 3.2观测孔径确定地表观测范围的半径宜与自标深度相当。7. 3.3检波器道距确定检波器道距的选择应满足微地震信号初至波道间可连续追踪，宜选择不大于100Om。8. 3.4采样率确定时间采样率应满足奈奎斯特采样定律，宜不大于05ms。9. 3.5校验炮方式选择校验炮方式选择应遵循以下原则：a）地面监测系统覆盖范围内存在射孔作业，选择射孔炮作为校验炮：b）地面监测系统覆盖范围内无射孔作业，但存在可放导爆索的邻井，采用导爆索爆炸信号作为校验炮。10. 3.6地面监测系统论证根据选择的排列形状、观测孔径、检波器道距、采样率、校验炮方式，论证地面监测系统可监测到微地震事件的最小震级和定位精度。6数据采集6.1 井中监测数据采集6.1.1 现场施工要求井中监测现场施工满足以下要求：a）场地应能满足开展储气库微地震井中监测作业的要求，井场应通电且有4G/光纤网络；b）若监测井井口限控装置的直径小于监测仪器外径，则要拆除掉井口限控装置；c）如果监测井中有油管，应提前起出；d）如果监测井已经射孔，应在射孔段上方打桥塞，隔断射孔处产出的气泡，防止气泡产生的噪声对微地震事件监测的干扰；e）如果井场有超过1.3m高的采油树，应准备监测操作台架或拆除采油树；O检波器下放深度套管和地层之间固井质量良好；g）在监测工具入井之前对井筒用刮削器和通井规进行处理，并用清洁液体进行清洗和循环：h）宜将监测井液体清空或降液面300m,以减少地面噪声的干扰。6.1.2 现场采集井中监测数据现场采集应做以下工作：a）现场监测前2日内，动迁进入监测井施工现场，安装井口天地滑轮等设备，拖橇就位。b）仪器下井前应进行测试，井下电缆测试按SY/T7070的规定执行，井中检波器测试按SY/T5454的规定执行。C）现场搭建数据远程实时传输系统，采集数据实时传回处理中心。d）宜用12级检波器下井，提升和下放电缆的速度不能超过0.55ms,下放电缆时应通过地面仪器密切监视井中检波器噪声振幅和运动状态，遇阻时，应按照SY/T5600的相关规定执行。e）检波器下入设计观测井段后，检测仪器工作状态、性能良好满足施工条件时，按设计设置仪器参数，开始长期监测，否则提出检波器地面维护测试后重新下井。f）井下仪器正常工作后，监测井井口加装过电缆防喷器，保障施工安全。g）按设计设置参数，通知主动源（邻井空炮弹或射孔）作业，采集主动源产生的校验信号。主动源作业完毕，三分量检波器不可以移动，继续监测。h）根据接收到的主动源信号进行极化旋转确定每一个检波器的X、Y、Z方向。i）现场采集微震监测数据的同时，在大量记录中自动检测声发射事件，自动拾取P、S波初至，快速定位微震事件，监测注采气过程中地下活动情况，实时显示预警。j）施工完毕，按HSE要求清理现场，在委托方认可后人员设备撤离现场。6.1.3 质控制质量控制包括：a）按设计要求施工，施工方法正确，采集参数合理；b）仪器接收系统应正常工作，应24h不间断采集；0至少6级以上检波器记录到的信号满足定位要求；d）校验炮信号和用于定位的微地震事件波组特征清晰、初至可靠，满足初至拾取精度要求；e）单一微地震原始数据包传输时间小于30s,传输过程中误码率为零，具备完善的误码检测校验机制。6.2 地面监测数据采集6.2.1 现场施工要求地面监测现场施工满足以下要求：a）提供适合开展储气库微地震地面监测作业的场地；b）地面检波器埋置点应避开高压线、工业厂房、人口密集区等常见噪声源：c）监测期间协调管理可能噪声源活动；d）控制好检波器埋置质量。6.22 现场采集地面监测数据现场采集按以下流程进行：a）现场监测前日，动迁进入工区并进行测量工作，测量工作的质量和相关技术要求按SY/T5171执行;b）仪器埋置前检查测试工作，地面监测仪器测试按SY/T7372的规定执行；O埋置检波器，确保耦合良好，并进行背景噪声记录；d）采集射孔数据用于后续速度模型校正及静校正量计算；e）采集微地震数据，根据射孔得到的资料对微地震事件进行定位处理；D施工完毕，按HSE要求清理现场，在委托方认可后人员设备撤离现场。6.23 质控制质量控制包括：a）按设计要求施工，施工方法正确，采集参数合理；b）仪器接收系统正常工作，24h不间断采集；c）保证90%以上地面检波器正常工作；d）校验炮信号和用于定位的微地震事件波组特征清晰、初至可靠，满足初至拾取精度要求；e）单一微地震原始数据包传输时间小于30h,传输过程中误码率等为零，具备完善的误码检测校验机制。7数据处理7.1 井中监测资料处理7.1.1 井中监测资料处理流程现场井中监测方式采集到的数据实时传输到数据处理中心进行实时处理。井中监测资料处理流程见图1。图1井中监测资料处理流程7.1.2 预处理预处理包括：a）将数据格式正确解编或转换为数据处理系统使用的数据格式；b）剔除不正常的道和异常振幅值；c）压制并筒波、套管波、套管谐振、电缆波等噪声。7.1.3 速度建模依据收集到的注采井与监测井的速度密度测井资料，以及过井地震剖面、速度资料、地质解释剖面、岩性剖面等数据，建立储层段的初始速度模型。然后利用校验炮信号调整优化速度模型，使得在校验炮地震记录上，理论初至曲线要尽可能和实际的曲线相吻合，从而建立最终的速度模型。理论初至曲线和实际初至曲线吻合率应达到90%以上。7.1.4 检波器定向利用校验炮记录，将微地震三分量信号旋转成P、SH和SV三分量，P分量用以确定三分量检波器在井中的空间方位。7.1.5 微地震事件识别利用有效地震波与其他噪声在能量（或振幅）、频率、偏振特性、功率谱及统计特性、波形相关性、走时等存在差别的特点，通过特定事件检测方法识别出有效的微地震事件，用于后续定位处理。保证实时处理过程中有效微地震事件识别率90$以上，精细处理过程中有效微地震事件识别率100%o7.1.6 纵横波初至拾取根据微地震监测记录上初至前后地震波能量特征的差异，对分选出来的微地震事件记录，利用长短时窗能量比法，设计针对有效事件初至自动拾取能量比阈值来判断纵波和横波初至时间并进行初至拾取。7.1.7 极化旋转在校验炮重定向后，根据每个微地震事件检波器的三分量方向质点振动绘制随时间变化空间矢量图，拟合最佳直线可以得到产生微地震事件的震源方位。检波器三分量线性拟合度至少应达90%以上。7.1.8 微地震事件定位利用检波器空间坐标、波形信号和波速等参数，通过特定的震源定位算法，求解破裂微地震事件的空间位置和发生时刻，进行实时定位。实时定位时间应小于10s,精细定位时间应小于24h。7.2 地面监测资料处理7.2.1 地面监测资料处理流程现场地面监测方式采集到的数据实时传输到数据处理中心进行实时处理。地面监测资料处理流程见图2。图2地面监测资料处理流程7.2.2 预处理预处理包括：a）将数据格式正确解编或转换为数据处理系统使用的数据格式；b）剔除不正常的道和异常振幅值；C）压制直流噪声和单频干扰。7.23静校正根据测量成果和表层速度调查资料，对采集的地面微地震监测数据进行高程校正和地表低降速带校正，消除因接收条件变化（由于地形起伏和近地表速度结构的变化造成的）对直达P波走时所引起的时差。7.2.4 精细去噪利用带通滤波、F-X滤波、时频滤波等精细去梁方法对监测数据进行噪声压制，提高监测数据信噪比，提高对地面监测弱信号的识别能力。7.2.5 微地震事件识别利用有效地震波与其他噪声在能量（或振幅）、频率、偏振特性、功率谱及统计特性、波形相关性、走时等存在差别的特点，通过特定事件检测方法识别出有效的微地震事件，用于后续定位处理。7.2.6 初至拾取根据微地震监测记录上初至前后地震波能量特征的差异，对分选出来的微地震事件记录，利用长短时窗能量比法，设计针对有效事件初至自动拾取能量比阈值来判断纵波和横波初至时间并进行初至拾取。7.2.7 速度建模通过声波测井、VSP资料建立初始速度模型，然后在已知射孔位置和初始速度模型的情况下，结合已划分的地质层位调整各个层位的速度值，直到理论初至与实际初至吻合程度满足精度要求，完成速度模型校准。理论初至曲线和实际初至曲线吻合率应达到90%以上。7.2.8 微地震事件定位利用检波器空间坐标、波形信号和波速等参数，通过特定的震源定位算法，求解破裂微地震事件的空间位置和发生时刻，进行实时定位。震源定位结果信号被拉平，拟合误差最小，射孔归位。实时定位时间应小于10s,精细定位时间应小于24h,8资料解释8.1 实时监测成果实时监测成果包括：a）微地震事件空间展布：实时显示徵地震监测结果的俯视图、侧视图、三维立体图和微地震事件分布时序动态图；b）断层、顶底板、薄弱面与微地震事件三维空间位置关系展示；c）微地震事件与地质模型或应力模型匹配展示：d）微地震事件与地震属性匹配展示。8.2 阶段监测成果阶段监测成果包括：a）微地震事件与地质模型综合分析：微地震事件与储层、断层、裂缝、顶底板等地质模型空间位置关系分析及微地震事件产生地质因素分析，准确确定断层位置及活跃性，识别三维地震尺度内难以识别的小断层和裂缝，辅助更新地质模型。b）微地震事件与地震属性综合分析：微地震事件与地震相干、曲率等属性综合分析，总结微地震事件产生与地震属性的规律，根据地震属性提前预测可能产生微地震事件区域并对该区域进行重点监测；c）断层、加底板、薄弱面风险评价：根据微地震事件监测结果评估断层、顶底板、薄弱面等重点监测区域泄漏风险：d）微地震事件和注采参数综合分析：通过建立微地震事件属性（发生时间、空间位置、数量、震级等）与储气库运行参数（库存量、库容量、注气量、采气量、井口压力、井底压力、地层压力等）变化之间的联系，辅助优化储气库运行参数；e）完整性监测成果评价：通过分析不同阶段（注气阶段、采气阶段、提压阶段）微地震信号在发生位置、震级能量、数量等方面的差异，并将微地震事件产生频率与储气库运行参数进行对比分析，结合微地震事件与地质模型、应力模型和地震属性的综合分析，对地质体完整性监测结果进行综合评价；D在提压阶段和关键的注气阶段视情况加大分析频率。9提交资料油藏型储气库、气藏型储气库和盐穴型储气库微地震监测提交资料宜按表1归档。表储气库微地i展监测提交资料表资料类别资料主要内容纸质资料份数本地资料库电子资料介质类型份数主要格式要求文档资料技术设计文本1硬磁盘2OfficeZWPS技术设计多媒体硬磁盘2技术总结文本1硬磁盘2技术总结多媒体硬磁盘2项目验收意见书硬磁盘2PDFO300DPI)数据资料监测日志硬磁盘2OfficeZWPS微地震事件定位参数表硬磁盘2图件资料微地震事件定位结果俯视图-硬磁盘2GIF、PCG或其兼容格式微地震事件定位结果侧视图硬磁盘2微地震事件定位结果三维立体图-硬磁盘2微地震事件分布时序动态图硬磁盘2断层、顶底板、薄弱面与微地震事件三维空间位置美系展示图硬磁盘2微地震事件与地质模型或应力模型匹配展示图一硬磁盘2微地震事件与地震属性匹配展示图硬磁盘2io中国石油天然气集团有限公司企业标准地下储气库微地震监测技术规程Q/SY020392023石油工业出版社出版（北京安定门外安华里二区一号楼）北京中石油彩色印刷有限责任公司排版印刷（内部发行）880X1230亳米16开本1印张26千字印13002024年1月北京第1版2024年1月北京第1次印刷书号：15502120890定价：20.00元版权专有不得翻印