Лаборатория микросейсмического мониторинга

Состав лаборатории

Ресурсы

Партнеры

Отчеты

Заведующий лабораторией: Бортников Павел Борисович, кандидат физико-математических наук

Телефон: 8(4012) 59-55-95 9426

Факс: 8(4012) 53-52-04

E-mail: bpb@uriit.ru

Задачи лаборатории микросейсмического мониторинга

  • Разработка технологий микросейсмического  контроля процессов разработки месторождений углеводородов. 

  • Разработка технологий микросейсмического мониторинга территории строительства и эксплуатации объектов электроэнергетики. 

  • Создание  неразрушающих методов оценки технического состояния зданий и сооружений. 

Тема НИР: “Микросейсмический мониторинг  нефтегазовых месторождений”

 Отв. исполнитель:

Бортников П.Б.  PBortnikov@kantiana.ru

 Соисполнители: 

Лаборатория  трехмерной сейсморазведки, Лаборатория коммуникационных технологий, систем мониторинга и телеметрии

 Актуальность проекта

Современное состояние нефтегазовой отрасли характеризуется вступлением все большего числа крупных и уникальных высокодебитных месторождений, в позднюю и завершающую стадию разработки, что приводит к значительному снижению добычи и росту обводнённости продукции. Вовлечение в разработку сложнопостроенных и глубокозалегающих месторождений с трудноизвлекаемыми запасами, прежде всего месторождений, связанных с баженовской свитой, является важнейшим резервом повышения эффективности недропользования.

подробнее

Описание проекта

Технология микросейсмического мониторинга месторождений углеводородов, использует оригинальные методы локации источников сейсмической эмиссии, основанные на математической теории обратных задач. Составной частью технологии является мобильный программно-аппаратный комплекс (МПАК), оборудованный современными средствами регистрации, передачи и обработки данных. Особенностями МПАК является быстрое время развертывания, высокая разрешающая способность, низкая стоимость получения, передачи и обработки микросейсмических данных.

Технология микросейсмического мониторинга месторождений углеводородов основана на регистрации и выявлении зон повышенной микросейсмической эмиссии. Сейсмоакустическая эмиссия возникает в геологической среде за счет изменения ее напряженного состояния, которое связано как с естественными факторами, в основном обусловленными геодинамикой среды (тектонические давления, лунно-солнечные приливы и т.п.), так и с влиянием различных техногенных воздействий, осуществляемых с поверхности либо в скважине.

Основными техногенными воздействиями на залежь в процессе разработки являются откачка флюида, закачка воды или пара и т.п. Под действием внешних факторов в процессе разработки месторождения изменяется напряженное состояние пласта и вмещающих горных пород, в результате возникают деформации, сопровождающиеся излучением сейсмических волн, то есть наблюдается микросейсмическая эмиссия в области изменения напряженного состояния пород.

Мощным техногенным воздействием на залежь в процессе разработки является гидроразрыв пласта (ГРП). Под действием закачки флюида в скважину в процессе производства ГРП изменяется напряженное состояние пласта и вмещающих горных пород в области забоя скважины, в результате происходит высвобождение энергии упругих деформаций, сопровождающееся трещинообразованием и излучением сейсмических волн. В этом случае наблюдается микросейсмическая эмиссия в области забоя скважины, в которой производится ГРП. Регистрация сейсмоакустической эмиссии на дневной поверхности над залежью углеводородов с помощью сейсмической антенны (группы сейсмоприемников) и специализированной регистрирующей аппаратуры с последующей обработкой данных регистрации  позволяет:

  •  выделять пространственные зоны микросейсмической активности;
  • анализировать выделенные зоны и их изменение по интенсивности в процессе разработки месторождения;
  • проводить корреляцию микросейсмической активности с интенсивностью добычи/закачки флюида в залежь, оценивать изменение каналов фильтрации, продвижение фронта воды от нагнетательных скважин, выявлять области разломов, зоны трещиноватости и т.п. 

Записи датчиков сейсмической антенны обрабатываются методами решения обратной кинематической задачи, которые позволяют определять во времени координаты источников сейсмической эмиссии, и располагать эти источники в пространстве, с привязкой к забою скважины и ее стволу.Периодический контроль за интенсивностью и пространственным положением зон микросейсмической активности в процессе разработки месторождения позволяет обеспечить контроль поведения залежи с целью оптимизации ее разработки. Наведенная микросейсмическая эмиссия, которая возникает при проведении различных геолого-технологических мероприятий, как-то вибро и акустическое воздействие и гидродинамический разрыв пласта несет исключительно ценную информацию о трещинной структуре коллекторов, каналах фильтрации нефти на глубине, зонах разломов.  Современная аппаратура регистрации позволяет проводить непрерывную регистрацию микросейсмической активности большим количеством каналов в течение продолжительного времени. Мобильный программно-аппаратный комплекс, разработанный в лаборатории для регистрации микросейсмической эмиссии, позволяет проводить обработку данных в реальном времени. Представляется, найденные в лаборатории технологические решения позволяют говорить о создании такой стандартной технологии, которую можно встроить в существующий технологический регламент нефтедобычи. Отличительными особенностями этой технологии является высокая мобильность, быстрое время развертывания, высокая разрешающая способность, низкая стоимость получения, передачи и обработки микросейсмических данных.Технология базируется на решении обратной динамической задачи сейсмики. Алгоритм ее решения позволяет рассчитать в зонах возникновения микросейсмической эмиссии:

  • координаты микросейсмических событий;
  • распределение микронапряжений по энергии, в том числе отдельно по гидростатической энергии и энергии сдвига; 
  • направления главных осей напряжений для каждого микрособытия.

Программа расчета динамических характеристик дает возможность получить все эти характеристики как функцию от времени, что существенно повышает ценность этой информации. Для наглядного представления 2D и 3D микросейсмической информации разработаны специализированные программы, которые дают возможность анализировать информацию, в том числе и динамические параметры событий. Применение технологии микросейсмического мониторинга процесса разработки месторождения УВ позволяет получить принципиально новую геологическую информацию, которую необходимо использовать для решения главных проблем нефтедобычи: повышения нефтеотдачи, оптимизации процесса бурения, увеличения КИН.

Рисунок 1 – схема системы сбора, передачи и обработки микросейсмических данных.

 


     

Рисунок 2 – спектрально-временное представление записи сигналов.

 

Рисунок 3 – микросейсмический мониторинг гидравлического разрыва пласта (ГРП).

 

Рисунок 4 – результаты локации сейсмической эмиссии при производстве ГРП. Накопленная сейсмическая эмиссия в горизонтальной плоскости.

 

 

Рисунок 5 – результат решения обратной динамической задачи. Направление главных осей напряжения микрособытий при производстве ГРП.

Видео 1 — гидроразрыв пласта, закачка проппанта в пласт

Видео 2 — закачка жидкости в пласт

 

подробнее

Ожидаемые результаты

Разработка и внедрение на нефтедобывающих предприятиях России технологий микросейсмического мониторинга позволит обеспечить добывающие компании эффективной системой контроля процесса разработки месторождений. Система позволит контролировать геолого-технологические процессы (различные способы стимуляции пласта). Результатом оперативного контроля будет снижение технологических рисков при эксплуатации добывающих скважин и при бурении новых (оптимальный выбор траекторий ствола, местоположения забоя и перфорации, способ и параметры стимуляции пласта и т.п.), снижение экологических рисков, что обеспечит существенное снижение затрат в процессе эксплуатации месторождения.

подробнее

Тема НИР: “Разработка и внедрение технологий микросейсмического мониторинга территории строительства и эксплуатации объектов электроэнергетики” 

Отв. исполнитель: 

Кузьменко А.П.  Akuzmenko@kantiana.ru

 Соисполнители: 

Лаборатория  трехмерной сейсморазведкиЛаборатория коммуникационных технологий, систем мониторинга и телеметрии

 Актуальность проекта

Состояние строительных конструкций зданий и сооружений и безопасность их эксплуатации требуют систематического инструментального контроля технического состояния. Для особо опасных (гидротехнические сооружения 1-го и 2-го классов), технически сложных (мосты и тоннели длинной более 500 метров), а также уникальных (высотные здания, стадионы, крупные торговые центры и т.п.) объектов в соответствии с ГОСТ Р 22.1.12-2005 обязательна установка системы мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений, которая контролирует все системы жизнеобеспечения объектов для предупреждения Чрезвычайных Ситуаций, в том числе и техническое состояние строительных конструкций. В сейсмически опасных районах в соответствии с нормативными документами (Федеральный закон N 117-ФЗ «О безопасности гидротехнических сооружений») требуется осуществление регистрации землетрясений непосредственно на объекте с помощью стационарной аппаратуры.

В связи с этим в последнее время повысился интерес специалистов к неразрушающим методам контроля состояния строительных конструкций зданий и сооружений различного назначения. Наиболее эффективным неразрушающим методом оценки технического состояния является сейсмометрический метод обследования зданий и сооружений, который позволяет оценивать и контролировать их техническое состояние по динамическим характеристикам колебаний. 

подробнее

Описание проекта

Для контроля технического состояния гидротехнических сооружений специалистами НИИ была разработана и установлена для опытной эксплуатации на Красноярской ГЭС автоматизированная система регистрации землетрясений и мониторинга технического состояния плотины (ПАК-МЗ). Преимуществом указанной системы, по сравнению с функционирующими до настоящего времени на российских ГЭС, является совмещение в ней двух основных функций:

— автоматической непрерывной регистрации колебаний плотины в режиме реального времени для выделения сейсмических событий (землетрясений, взрывов и т.п.) с оценкой их воздействия на плотину;

— периодической (по заданному расписанию) регистрации микроколебаний плотины под воздействием динамических нагрузок от функционирующего на ГЭС оборудования и микросейсмического фона для мониторинга технического состояния плотины по динамическим характеристикам.

подробнее

Ожидаемые результаты 

Автоматизированная система регистрации землетрясений и мониторинга технического состояния плотин ГЭС позволит заменить существующие, морально устаревшие системы регистрации землетрясений, установленных на плотинах гидроэлектростанций Российской Федерации разработки 70-80гг. Особенно важным для установки стационарных систем является совмещение в ней двух функций: мониторинга и оценки технического состояния объекта и регистрация землетрясений с передачей данных в центр мониторинга. В этом случае решаются две задачи: в соответствии с нормативными документами: обеспечивается непрерывная регистрация землетрясений и при этом контролируется техническое состояние объекта.

Широкое применение разработанного программно-аппаратного комплекса и системы мониторинга зданий и сооружений обеспечит решение задач государственного значения – безопасной эксплуатации зданий и сооружений различного назначения, уменьшение рисков техногенных катастроф.