[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2822231C2 - Method of searching for coal bed of coal methane deposit - Google Patents

Method of searching for coal bed of coal methane deposit Download PDF

Info

Publication number
RU2822231C2
RU2822231C2 RU2022129297A RU2022129297A RU2822231C2 RU 2822231 C2 RU2822231 C2 RU 2822231C2 RU 2022129297 A RU2022129297 A RU 2022129297A RU 2022129297 A RU2022129297 A RU 2022129297A RU 2822231 C2 RU2822231 C2 RU 2822231C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
seismic
coal
hydraulic fracturing
field
methane
Prior art date
Application number
RU2022129297A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2022129297A (en
Inventor
Евгений Григорьевич Абарбанель
Екатерина Владимировна Швачко
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ"
Publication of RU2022129297A publication Critical patent/RU2022129297A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2822231C2 publication Critical patent/RU2822231C2/en

Links

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to seismic exploration and can be used to search for a coal bed of a coal-methane deposit. Method comprises performing field passive seismic monitoring during hydraulic fracturing. Seismic data are recorded from surface seismic profiles in the vicinity of the well under study. As a result of recording, sets of seismograms are obtained, the duration of which corresponds to the time of the hydraulic fracturing process. Navigation files and files of field seismic material are formed. Obtained seismic material is processed with extraction of a low-frequency highly dispersed Krauklis wave, which is a search feature of a coal bed.
EFFECT: increased information content of coal bed search at methane-coal deposit.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к специфическим методам изучения углеводородных систем с использованием пассивного сейсмического мониторинга (ПСМ) событий в процессе гидроразрыва угольного пласта (ГРП) на метаноугольных месторождениях, с выделением из наблюдаемого сейсмического поля низкочастотной, сильно дисперсной волны (волны Краукликса).The invention relates to specific methods for studying hydrocarbon systems using passive seismic monitoring (PSM) of events during the process of hydraulic fracturing of a coal seam (hydraulic fracturing) in methane-coal deposits, with the isolation of a low-frequency, highly dispersed wave (Kraukliks wave) from the observed seismic field.

Угольные пласты относятся к нетрадиционным коллекторам сорбированного метана. Их емкостные характеристики предопределяются микропоровой структурой (до 80% составляют поры размером от 4 до 80 Ангстрем). Матрица угля практически непроницаема, поэтому фильтрационные характеристики пластов предопределяются трещиноватостью углей. Естественно, что выявление участков с повышенной открытой трещиноватостью является одной из задач разведки метаноугольных месторождений.Coal seams are unconventional reservoirs of sorbed methane. Their capacitive characteristics are predetermined by the micropore structure (up to 80% are pores ranging in size from 4 to 80 Angstroms). The coal matrix is practically impenetrable, therefore the filtration characteristics of the layers are determined by the fracturing of the coal. Naturally, identifying areas with increased open fracturing is one of the tasks of exploration of methane-coal deposits.

Настоящий способ предназначен для дифференсации угольных пластов, как нетрадиционных коллекторов угольного метана, по степени их перспективности. Предлагаемый способ поиска угольного пласта метаноугольного месторождения, заключающийся в проведении полевого пассивного сейсмического мониторинга во время проведения гидроразрыва пласта, отличающийся тем, что регистрацию сейсмических данных осуществляют по наземным сейсмическим профилям в окрестности изучаемой скважины, получая на выходе наборы сейсмограмм, длительностью соответствующие времени процесса гидроразрыва пласта, формируют навигационные файлы и файлы полевого сейсмического материала, выполняют обработку полученного сейсмического материала с выделением низкочастотной высокодисперсной волны Крауклиса, являющейся поисковым признаком угольного пласта. П.This method is intended for differentiation of coal seams, as unconventional reservoirs of coalbed methane, according to the degree of their prospects. The proposed method of searching for a coal seam of a methane-coal deposit, which consists in conducting field passive seismic monitoring during hydraulic fracturing, characterized in that seismic data is recorded using ground seismic profiles in the vicinity of the well being studied, obtaining at the output sets of seismograms with a duration corresponding to the time of the hydraulic fracturing process , navigation files and files of field seismic material are generated, the resulting seismic material is processed with the selection of a low-frequency highly dispersed Krauklis wave, which is a search feature of a coal seam. P.

В настоящее время в России для получения информации по распространению искуственного тращинообразования при производстве ГРП на традиционных месторождениях углеводородов широко используется наземный сейсмический мониторинг с использованием стандартного сейсмического оборудования с наблюдением по нескольким азимутам, расположеным в окрестности изучаемой скважины. Однако, информативность результатов наземного ПСМ на традиционных месторождениях не всегда удовлетворительная по ряду обстоятельств.Currently, in Russia, to obtain information on the spread of artificial fracturing during hydraulic fracturing in traditional hydrocarbon fields, surface seismic monitoring using standard seismic equipment with observation at several azimuths located in the vicinity of the well being studied is widely used. However, the information content of the results of ground-based PSM in traditional fields is not always satisfactory for a number of reasons.

Повышенная информативность метода на метаноугольных месторождениях обусловлена рядом следующих причин.The increased information content of the method in methane-coal deposits is due to a number of the following reasons.

1. Относительно неглубокое (до 1 км) залегание изучаемого пласта. В связи с этим, из-за большого затухания исходного сигнала с глубиной, минимизируется получение не достоверного результата.1. Relatively shallow (up to 1 km) occurrence of the studied formation. In this regard, due to the large attenuation of the original signal with depth, obtaining an unreliable result is minimized.

2. Особеность физико-механических характеристик угольного пласта. Угольный пласт представляет собой типичный трещиноватый коллектор.2. Features of the physical and mechanical characteristics of the coal seam. The coal seam is a typical fractured reservoir.

3. Небольшая мощность контрастных в качестве сейсмических свойств промысловых объектов (угольных пластов) 1-10 метров.3. Small thickness of industrial objects (coal seams) contrasting in quality with the seismic properties of 1-10 meters.

4. Газ в исследуемых коллекторах находится в сорбированном состоянии. Трещины кливажа заполнены водой.4. The gas in the studied reservoirs is in a sorbed state. The cleat cracks are filled with water.

Отличием заявляемого метода от «стандартных» решений мониторига за производством ГРП является выделение и картирование геометрии искуственного трещинообразования с выделение медленной высокодисперсной волны, возникновение которой в угольном пласте является поисковым признаком для оценки перспективности изучаемого объекта, с целью вовлечения его в дальнейшую разработку. На фигуре 1 изображена схема азимутов наблюдения за производством ГРП в скважине РН-15 Нарыкской площади Кузбасса.The difference between the proposed method and “standard” solutions for monitoring the production of hydraulic fracturing is the identification and mapping of the geometry of artificial cracking with the identification of a slow, highly dispersed wave, the occurrence of which in a coal seam is a search sign for assessing the prospects of the studied object, with the aim of involving it in further development. Figure 1 shows a diagram of azimuths for monitoring the production of hydraulic fracturing in the RN-15 well in the Naryk area of Kuzbass.

Проблема распространения упругих волн в слоистых средах интенсивно изучается в сейсморазведке, акустике, физиологии и физике материалов в течение последних полутора столетий. Отдельную историю имеет вопрос о распространении волн в трехслойной упругой модели в случае, когда слой, заполненный флюидом, заключен между двумя упругими полупространствами. Впервые в 1962 г., П.В. Крауклис показал, что в такой модели возникает медленная дисперсионная волна, скорость которой стремится к нулю при стремлении частоты к нулю. Крауклис получил свои результаты в аналитической форме в общем случае двух полупространств с различными упругими параметрами. После работы Крауклиса медленная волна была независимо обнаружена численными расчетами в акустике для модели с упругими слоями конечной толщины и в сейсмологии в модели с двумя одинаковыми полупространствами.The problem of elastic wave propagation in layered media has been intensively studied in seismic exploration, acoustics, physiology and physics of materials over the past century and a half. A separate story has a question about the propagation of waves in a three-layer elastic model in the case when a layer filled with fluid is enclosed between two elastic half-spaces. For the first time in 1962, P.V. Krauklis showed that in such a model a slow dispersive wave arises, the speed of which tends to zero as the frequency tends to zero. Krauklis obtained his results in analytical form in the general case of two half-spaces with different elastic parameters. After Krauklis's work, the slow wave was independently discovered by numerical calculations in acoustics for a model with elastic layers of finite thickness and in seismology in a model with two identical half-spaces.

В 1998 г. Ф. Коловрат и др. получили аналитическое выражение скорости медленной волны для симметричной модели с двумя упругими пластинами. Основываясь на вариационном подходе в предположении о толщине пластин, назвали ее модуструйной волной. В. А. Корнеев в 2008 г. исследовал распространение медленной волны в вязком слое жидкости, расположенным между упругими полупространствами, и описал низкочастотные приближения для фазовой скорости медленной волны.In 1998, F. Kolovrat et al. obtained an analytical expression for the slow wave velocity for a symmetrical model with two elastic plates. Based on the variational approach and the assumption of the thickness of the plates, it was called a modular wave. V. A. Korneev in 2008 studied the propagation of a slow wave in a viscous layer of liquid located between elastic half-spaces and described low-frequency approximations for the phase velocity of a slow wave.

Впервые, практическое применение метода с использованием в полевых условиях медленной высокодисперсной волны состоялось на Нарыкско Осташкинской площади Кузбасса в 2015 году. На различных скважинах исследуемой площади специалистами ОАО «Газпром промгаз» осуществлялся пассивный сейсмический мониторинг (ПСМ) за процессом гидроразрыва угольного пласта (ГРП).For the first time, the practical application of the method using a slow, highly dispersed wave in field conditions took place in the Naryk-Ostashkinskaya area of Kuzbass in 2015. At various wells in the study area, specialists from OJSC Gazprom Promgaz carried out passive seismic monitoring (PSM) of the process of hydraulic fracturing of a coal seam (HFR).

Реализация метода осуществляется поэтапно.The implementation of the method is carried out in stages.

На первом этапе проводились полевые сейсмические работы ПСМ во время производства ГРП:At the first stage, field seismic work of PSM was carried out during hydraulic fracturing:

1. Наблюдение и запись сейсмического материала. Расположение азимутов наблюдения представлено на фиг. 1.1. Observation and recording of seismic material. The location of observation azimuths is shown in Fig. 1.

2. Формирование навигационных файлов, файлов полевого сейсмического материала с передачей для последующей обработки.2. Generation of navigation files, files of field seismic material with transmission for subsequent processing.

На втором этапе осуществлялась обработка и интепретация полученого полевого материала:At the second stage, the received field material was processed and interpreted:

1. Присвоение геометрии сейсмическим трассам из навигационных файлов1. Assigning geometry to seismic traces from navigation files

2. Расчет и применение статических поправок.2. Calculation and application of static corrections.

3. Подэтап обработки исходного сейсмического поля.3. Substage of processing the initial seismic field.

Из наблюдаемого сейсмического поля извлекался когерентный сейсмический сигнал двух типов, соответствующий различным стадиям ГРП от различных по своим геологическим и физико-механическим характеристикам угольных пластов. Волновое поле представленное на фиг. 3 соответствует 91 "плотному" угольному пласту. Выделенная когерентная волна аппроксимируется гиперболой, развивается по всем каналам приемной расстановки, имеет соизмеримую амплитуду для всех каналов, приурочена к точечному дифрактору на глубине, соответствующей производству ГРП. Спектр сейсмической записи достаточно высокочастотный. Резонансная частота стремится к 30 Гц. Наблюдаемое сейсмическое поле характеризует плотный изотропный пласт. Магистральная трещина не сформированаA coherent seismic signal of two types was extracted from the observed seismic field, corresponding to different stages of hydraulic fracturing from coal seams with different geological and physical-mechanical characteristics. The wave field presented in Fig. 3 corresponds to 91 "dense" coal seams. The selected coherent wave is approximated by a hyperbola, develops along all channels of the receiving arrangement, has a commensurate amplitude for all channels, and is confined to a point diffractor at a depth corresponding to the hydraulic fracturing operation. The spectrum of the seismic record is quite high-frequency. The resonant frequency tends to 30 Hz. The observed seismic field characterizes a dense isotropic formation. The main crack is not formed

Волновое поле, представленное на фиг. 4, соответствует 89 трещиноватому угольному пласту. Выделенная когерентная волна имеет фрагментарное развитие по каналам приемной расстановки, амплитуда для каждого из каналов различается, соответствует источнику на глубине, который медленно движется в некотором направлении по пласту. Спектр сейсмической записи выражено низкочастотный. Резонансная частота стремится к 0 Гц. Наблюдаемое сейсмическое поле характерно для трещиноватого пласта с выраженными анизотропными свойствами. Интерпретация сейсмического поля характеризует формирование магистральной трещины в некотором направлении в процессе ГРП. Для пласта 89 процедура ГРП прошла достаточно успешно.The wave field shown in Fig. 4, corresponds to 89 fractured coal seam. The identified coherent wave has a fragmented development along the channels of the receiving arrangement, the amplitude for each channel is different, and corresponds to a source at depth, which slowly moves in a certain direction along the formation. The spectrum of the seismic record is clearly low-frequency. The resonant frequency tends to 0 Hz. The observed seismic field is characteristic of a fractured formation with pronounced anisotropic properties. The interpretation of the seismic field characterizes the formation of a main fracture in a certain direction during hydraulic fracturing. For formation 89, the hydraulic fracturing procedure was quite successful.

4. Интерпретационный подэтап. Построение геометрии искусственного трещинообразования с использованием выделенной волны. На фиг. 2 представлена выделеная медленная высокодисперсная волна и соответствующие построения геометрии искусственного трещинообразования.4. Interpretive substage. Construction of the geometry of artificial cracking using a selected wave. In fig. Figure 2 shows the selected slow highly dispersed wave and the corresponding construction of the geometry of artificial cracking.

На фиг. 1 представлен характер сейсмического поля для 91 угольного пласта, амплитудный спектр. На фиг. 2 представлен характер наблюдаемого сейсмического поля для 89 угольного пласта, амплитудный спектр.In fig. Figure 1 shows the nature of the seismic field for 91 coal seams and the amplitude spectrum. In fig. Figure 2 shows the nature of the observed seismic field for the 89th coal seam and the amplitude spectrum.

Исходя из рационального использования различных методов разведки и освоения метаноугольных месторождений Кузбасса, предлагается способ прямого поиска перспективных объектов с использованием медленной дисперсионной волны для избирательного вовлечения в разработку изучаемых угольных пластов, а также оценке эффективности проведения дорогостоящей процедуры ГРП. Применение метода предполагается в горно-геологических условиях Кузнецкого и других метаноугольных бассейнов Российской федерации, в интервалах залегания угольных пластов до 1000 м, с различными геолого-промысловыми характеристиками.Based on the rational use of various methods of exploration and development of methane-coal deposits in Kuzbass, a method is proposed to directly search for promising objects using a slow dispersive wave for selective involvement in the development of the studied coal seams, as well as assessing the effectiveness of the expensive hydraulic fracturing procedure. The application of the method is expected in the mining and geological conditions of the Kuznetsk and other methane-coal basins of the Russian Federation, in intervals of occurrence of coal seams up to 1000 m, with different geological and commercial characteristics.

Claims (1)

Способ поиска угольного пласта метаноугольного месторождения, заключающийся в проведении полевого пассивного сейсмического мониторинга во время проведения гидроразрыва пласта, отличающийся тем, что регистрацию сейсмических данных осуществляют по наземным сейсмическим профилям в окрестности изучаемой скважины, получая на выходе наборы сейсмограмм, длительностью соответствующие времени процесса гидроразрыва пласта, формируют навигационные файлы и файлы полевого сейсмического материала, выполняют обработку полученного сейсмического материала с выделением низкочастотной высокодисперсной волны Крауклиса, являющейся поисковым признаком угольного пласта. A method for searching for a coal seam in a methane-coal deposit, which consists in conducting field passive seismic monitoring during hydraulic fracturing, characterized in that seismic data is recorded using ground seismic profiles in the vicinity of the well being studied, obtaining at the output sets of seismograms with a duration corresponding to the time of the hydraulic fracturing process, navigation files and files of field seismic material are generated, the resulting seismic material is processed with the selection of a low-frequency highly dispersed Krauklis wave, which is a search feature of a coal seam.
RU2022129297A 2022-11-10 Method of searching for coal bed of coal methane deposit RU2822231C2 (en)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2022129297A RU2022129297A (en) 2024-05-13
RU2822231C2 true RU2822231C2 (en) 2024-07-03

Family

ID=

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2318223C2 (en) * 2005-09-28 2008-02-27 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Method for optimizing passive monitoring of hydraulic fracturing of formation (variants)
RU2467171C1 (en) * 2011-06-01 2012-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) Method of diagnosing dangerous situations in deep mining and forecasting parameters of fissuring zones formed by fracturing

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2318223C2 (en) * 2005-09-28 2008-02-27 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Method for optimizing passive monitoring of hydraulic fracturing of formation (variants)
RU2467171C1 (en) * 2011-06-01 2012-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) Method of diagnosing dangerous situations in deep mining and forecasting parameters of fissuring zones formed by fracturing

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Е.Г. Абарбанель. Использование сейсмических методов на метаноугольных месторождениях Кузбасса / Тезисы докладов XI Всероссийской научно-технической конференции "Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России", Секция 1. "Геология, геофизика и мониторинг месторождений нефти и газа", М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2016, стр.4. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dresen et al. Seismic and aseismic preparatory processes before large stick–slip failure
Vernik et al. Ultrasonic velocity and anisotropy of hydrocarbon source rocks
Klimentos et al. Relationships among compressional wave attenuation, porosity, clay content, and permeability in sandstones
Toksöz et al. Attenuation of seismic waves in dry and saturated rocks: I. Laboratory measurements
Hauge Measurements of attenuation from vertical seismic profiles
King Wave velocities in rocks as a function of changes in overburden pressure and pore fluid saturants
Pride et al. Permeability dependence of seismic amplitudes
CN103267678B (en) A kind of method that hydrocarbon-bearing pool rock mass mechanics ground in-situ model recovers and device
Ricker The form and laws of propagation of seismic wavelets
Dvorkin et al. Dynamic poroelasticity: A unified model with the squirt and the Biot mechanisms
Wang Seismic properties of carbonate rocks
Barnhoorn et al. Experimental identification of the transition from elasticity to inelasticity from ultrasonic attenuation analyses
RU2690089C1 (en) Method of detecting and mapping fluid-saturated anisotropic cavernous-fracture reservoirs in inter-salt carbonate formations of a sedimentary cover
Dahi Taleghani et al. An alternative interpretation of microseismic events during hydraulic fracturing
Butt et al. Microseismic monitoring of laboratory hydraulic fracturing experiments in granitic rocks for different fracture propagation regimes
RU2822231C2 (en) Method of searching for coal bed of coal methane deposit
Hampton et al. Predictions of macro-scale fracture geometries from acoustic emission point cloud data in a hydraulic fracturing experiment
King Rock-physics developments in seismic exploration: A personal 50-year perspective
RU2380529C2 (en) Method of production wells recovery rate increase at late stages of oil field production
Li Study of induced seismicity for reservoir characterization
Knox et al. High Energy Stimulations Imaged with Geophysical Change Detection Techniques.
Puglia et al. Ground motion amplification in San Giuliano di Puglia (Southern Italy) during the 2002 Molise earthquake
Masuda Changes in crack shape and saturation in laboratory-induced seismicity by water infiltration in the transversely isotropic case with vertical cracks
Zorn Integrated analysis and interpretation of microseismic monitoring of hydraulic fracturing in the Marcellus Shale
Goyal et al. A Comparative Study of Monotonic and Cyclic Injection Hydraulic Fracturing in Dry Tight Rocks Under Triaxial Stress