科研人員以科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，反復(fù)對(duì)方案進(jìn)行比對(duì)論證。
一次次的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，一次次優(yōu)化改進(jìn)，最終實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的成功應(yīng)用。
工程技術(shù)研究院井下光纖微地震壓裂裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)。
????技術(shù)背景????我國(guó)的微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)起步較晚，直到前幾年，國(guó)外公司仍控制著其中的核心儀器和設(shè)備，這使得包括新疆油田公司在內(nèi)的國(guó)內(nèi)企業(yè)不得不在微地震監(jiān)測(cè)處理解釋關(guān)鍵環(huán)節(jié)上受制于國(guó)外公司。
????技術(shù)研發(fā)
????研發(fā)初期，科研人員經(jīng)過(guò)詳細(xì)技術(shù)調(diào)研和認(rèn)真方案對(duì)比后，選擇了基于光纖傳感方案的井下微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)路線。該技術(shù)原理是通過(guò)將壓裂過(guò)程中的微地震信號(hào)轉(zhuǎn)為光纖中傳輸?shù)墓獠ㄏ辔恍盘?hào)，再由地面解調(diào)設(shè)備恢復(fù)出檢波器拾取的振動(dòng)信息，具有系統(tǒng)靈敏度高、數(shù)據(jù)傳輸速度快、抗電磁干擾等優(yōu)勢(shì)，能夠完全繞開國(guó)外公司專利技術(shù)壁壘。
????2019年10月，九5區(qū)HW95152井施工現(xiàn)場(chǎng)傳來(lái)一個(gè)令人振奮的消息——工程技術(shù)研究院攻關(guān)研究的井下光纖微地震壓裂裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)在水平井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)取得了圓滿成功。
????技術(shù)應(yīng)用
????從逐步摸索出門道，再到可以結(jié)合實(shí)際進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，工程技術(shù)研究院項(xiàng)目組科研人員用求真探索的研究態(tài)度、兢兢業(yè)業(yè)工作精神達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，鞏固了我國(guó)能源安全。
????2019年10月，九5區(qū)HW95152井施工現(xiàn)場(chǎng)傳來(lái)一個(gè)令人振奮的消息——工程技術(shù)研究院攻關(guān)研究的井下光纖微地震壓裂裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)在水平井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)取得了圓滿成功。
????一時(shí)間，參與此項(xiàng)試驗(yàn)的研發(fā)人員都感到無(wú)比欣慰，多年的付出終于有了回報(bào)。很少有人知道，這條看似普通的喜訊其實(shí)意義重大，它不僅標(biāo)志著研發(fā)人員的辛勤耕耘有了收獲，更標(biāo)志著我國(guó)光纖微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)打破了國(guó)外公司在這一領(lǐng)域的技術(shù)壟斷，填補(bǔ)了該技術(shù)在國(guó)內(nèi)的空白。
????技術(shù)封鎖制約發(fā)展，提前布局自主研發(fā)
????微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)在油氣田開發(fā)中具有十分重要的作用，被廣泛應(yīng)用于油氣藏動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。特別是針對(duì)開發(fā)難度較大的非常規(guī)油氣藏，微地震監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)儲(chǔ)層改造作業(yè)指導(dǎo)的精準(zhǔn)與否很大程度上影響改造效果的好壞，使得新疆油田瑪湖致密油和吉木薩爾頁(yè)巖油等非常規(guī)油氣集中區(qū)塊對(duì)該技術(shù)的需求十分迫切。
????早在1997年，國(guó)外公司就已將微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了商業(yè)化使用，并取得了良好的應(yīng)用效果。我國(guó)的微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)起步較晚，直到前幾年，國(guó)外公司仍控制著其中的核心儀器和設(shè)備，這使得包括新疆油田公司在內(nèi)的國(guó)內(nèi)企業(yè)不得不在微地震監(jiān)測(cè)處理解釋關(guān)鍵環(huán)節(jié)上受制于國(guó)外公司。特別是隨著國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣開發(fā)熱潮襲來(lái)，國(guó)外公司更是對(duì)我國(guó)加強(qiáng)了地震監(jiān)測(cè)處理解釋技術(shù)的封鎖，企圖獲取更高額的利潤(rùn)。
????面對(duì)嚴(yán)峻的客觀形勢(shì)，新疆油田公司提前預(yù)見了技術(shù)封鎖風(fēng)險(xiǎn)，籌劃研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的井下微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)。2014年9月，工程技術(shù)研究院和清華大學(xué)光纖傳感實(shí)驗(yàn)室簽訂合作協(xié)議，正式開始了井下光纖微地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)研究。
????研發(fā)之路困難重重，勤學(xué)善思助力突圍
????研發(fā)初期，科研人員經(jīng)過(guò)詳細(xì)技術(shù)調(diào)研和認(rèn)真方案對(duì)比后，選擇了基于光纖傳感方案的井下微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)路線。該技術(shù)原理是通過(guò)將壓裂過(guò)程中的微地震信號(hào)轉(zhuǎn)為光纖中傳輸?shù)墓獠ㄏ辔恍盘?hào)，再由地面解調(diào)設(shè)備恢復(fù)出檢波器拾取的振動(dòng)信息，具有系統(tǒng)靈敏度高、數(shù)據(jù)傳輸速度快、抗電磁干擾等優(yōu)勢(shì)，能夠完全繞開國(guó)外公司專利技術(shù)壁壘。
????但項(xiàng)目的推進(jìn)過(guò)程可謂困難重重。初期，科研人員在最關(guān)鍵的推靠技術(shù)上就遇到了不小的阻力。井下光纖微地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的推靠裝置是整個(gè)系統(tǒng)中的核心部分之一，作用是將封裝在金屬圓筒中的檢波器單元緊推在套管壁上，以確保儀器能夠清晰地“聽”到地層中的微地震信號(hào)?？煽康耐瓶垦b置自主設(shè)計(jì)、加工難度大，在國(guó)內(nèi)沒(méi)有先例可尋，國(guó)外進(jìn)口的儀器又絕不可能附帶參考圖紙。就在研發(fā)進(jìn)程一度停滯時(shí)，鍥而不舍的科研人員設(shè)計(jì)了多種推靠結(jié)構(gòu)，反復(fù)試驗(yàn)對(duì)比、優(yōu)化改進(jìn)，最終成功研制出了大推靠力的機(jī)械裝置，并完成了該裝置的加工、安裝和測(cè)試，確保了后續(xù)工作的順利進(jìn)行。
????2016年8月，第一代微地震監(jiān)測(cè)設(shè)備完成組裝、調(diào)試，并在紅山嘴油田進(jìn)行了第一次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，成功采集到了射孔信號(hào)。然而，之后的分析結(jié)果卻給了所有人當(dāng)頭一棒：監(jiān)測(cè)結(jié)果中并未發(fā)現(xiàn)微地震事件！這樣的結(jié)果讓大家的心里產(chǎn)生了動(dòng)搖——“我們?cè)O(shè)計(jì)的方案可行么？光纖方案是否能用來(lái)監(jiān)測(cè)微地震？我們研發(fā)的儀器可靠嗎？”就在大家陷入沮喪時(shí)，項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人謝斌給大家打氣，鼓勵(lì)大家要對(duì)自己有信心，然后協(xié)調(diào)項(xiàng)目組成員對(duì)儀器可能存在的問(wèn)題進(jìn)行逐一排查，改進(jìn)完善后繼續(xù)開展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。
井下光纖微地震壓裂裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)在直井、定向井、水平井均開展了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。
面對(duì)研發(fā)困難，項(xiàng)目組成員鍥而不舍、反復(fù)試驗(yàn)。
利用光纖檢波器，儀器能夠清晰地“聽”到地層中的微地震信號(hào)。
????功夫不負(fù)有心人，一個(gè)多月后，試驗(yàn)失敗的原因終于被揪了出來(lái)。原來(lái)是光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致系統(tǒng)本底噪聲惡化，且易引入光纜沿線的外界干擾，導(dǎo)致有效信號(hào)被淹沒(méi)。針對(duì)這一問(wèn)題，科研人員通過(guò)多次光路結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和測(cè)試，使儀器的本底噪聲達(dá)到了理想水平，并在次年8月的第二次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中獲得了成功。
????好事多磨又遇難題，沉著應(yīng)對(duì)方化險(xiǎn)情
????同樣的突發(fā)難題還發(fā)生在項(xiàng)目推進(jìn)的其他環(huán)節(jié)。2018年11月，在科研人員精益求精的追求下，井下光纖微地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)升級(jí)至3.0版本，并且先后在直井、定向井中試驗(yàn)成功。離最后的勝利——水平井中的成功應(yīng)用仿佛近在咫尺，然而好事多磨，就在科研人員打算將此系統(tǒng)應(yīng)用于水平井，并且已經(jīng)成功將儀器下入井中后，地面檢測(cè)儀器顯示光電復(fù)合纜中的光纖斷了。彼時(shí)正值寒冬初至，大家的心情也隨之降至冰點(diǎn)。但是科研人員很快就調(diào)整好心情，迎難而上。很快，故障被定位于井口的T形卡將光纜內(nèi)部的光纖夾斷。這個(gè)問(wèn)題之前從未出現(xiàn)過(guò)，因?yàn)樵谌珖?guó)范圍內(nèi)，這種光電復(fù)合纜的現(xiàn)場(chǎng)使用也是首次。幾經(jīng)思考，科研人員將儀器從井中上提，切開損壞部分的光纜，將其中的電線、光纖接上，再重新推靠，緊固T形卡。
????但光纖斷裂又發(fā)生了。正當(dāng)大家一愁莫展時(shí)，高級(jí)工程師潘勇憑借豐富的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，排除了光纖的質(zhì)量問(wèn)題，判斷是T形卡出了問(wèn)題，并建議改進(jìn)光電復(fù)合纜井口懸掛裝置后再次搶修。最終，光纖斷裂的問(wèn)題得到妥善解決，項(xiàng)目組也順利地完成了該年度第2口井的監(jiān)測(cè)工作。
????5年研發(fā)打破壟斷，多年辛勞終獲佳績(jī)
????寒來(lái)暑往，轉(zhuǎn)眼到了該技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的第四個(gè)年頭，這也是一場(chǎng)終極檢驗(yàn)和對(duì)決。2019年9月，經(jīng)科研人員全面改進(jìn)的4.0版本井下光纖微地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，與國(guó)外某知名的同類系統(tǒng)進(jìn)行了一場(chǎng)同臺(tái)競(jìng)賽，同時(shí)對(duì)同一口水平井的25級(jí)水力噴射壓裂作業(yè)進(jìn)行微地震監(jiān)測(cè)。在長(zhǎng)達(dá)13天的監(jiān)測(cè)任務(wù)結(jié)束之后，工程技術(shù)研究院對(duì)比了兩種監(jiān)測(cè)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在裂縫走向，平均裂縫半長(zhǎng)、高度、寬度等關(guān)鍵指標(biāo)上兩種系統(tǒng)解釋結(jié)果基本一致，但自主系統(tǒng)解釋的平均有效事件個(gè)數(shù)要略優(yōu)于國(guó)外系統(tǒng)。這個(gè)結(jié)果讓大家長(zhǎng)舒了一口氣，多年的辛勞終于換來(lái)了驕人的成績(jī)。
????從逐步摸索出門道，再到可以結(jié)合實(shí)際進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，工程技術(shù)研究院項(xiàng)目組科研人員用求真探索的研究態(tài)度、兢兢業(yè)業(yè)工作精神達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，鞏固了我國(guó)能源安全，也用一項(xiàng)項(xiàng)驕人的成果證明——“外國(guó)人能搞的，我們也能搞，甚至能搞得比他們更好”。
????
(攝影 裘新農(nóng))