裂缝监测技术包括以下三种方法。下边分别进行阐述。
1）间接方法
间接方法包括裂缝净压力分析、生产数据分析和试井分析等。这些方法的共同特点是分析结果的多解性，即不同的人由于解释经验不同、个人偏好的不同，同样的数据其最终解释结果可能大相径庭。
2）近井筒裂缝直接测量法
该方法主要包括示踪剂、温度和生产测井、井筒成像和井径测井等。该方法的共同特点是由于监测的距离较近，不能确定远井裂缝特征及其变化。
3）远井筒裂缝直接监测法
1.测斜仪
美国哈里伯顿下属Pinnacle公司是测斜仪技术的创始者和技术服务提供商，目前该公司已经在北美等不同地区进行了几千口井的压裂监测。
国内的中石油率先于2008年从Pinnacle公司引进该技术，目前已在大庆、长庆［1］、吉林等油气田和煤层气的压裂中得到了应用。中石化工程院于2011年底从Pinnacle公司引进该技术，目前在华北局致密砂岩气藏丛式井组同步压裂中进行了实际应用。
测斜仪有地面测斜仪和地下测斜仪两种。前者主要监测裂缝的方位（图7—2），后者主要监测裂缝的几何尺寸。测斜仪包括：地面测斜仪系统、井下测斜仪系统、压裂监测配套工具、监测数据采集传输系统、数据处理与解释系统五部分。
（1）监测原理
在压裂井周围地面和邻井井下多点处放置测斜仪，测量因压裂导致的地层倾斜及岩石变形（图7—2），通过解决地球物理的反演问题，确定造成大地变形场的压裂参数，解释并得到裂缝的形态和尺寸，如图7—3所示。
图7—2 通过地面测斜仪观测得到的地表变形示意图
图7—3 测斜仪监测原理示意图
（2）监测选井条件
不管是地面测斜仪还是井下测斜仪，对选井条件都有如下要求：测试井场要求井周围具备布孔条件；测试井的垂直深度要小于4 500 m。另外，由于井下测斜仪对观测井内的流体流动非常敏感，故井下最高耐温为127℃。
（3）观察井要求
要求是直井，观察井最大倾斜角小于15°，对应的目的层倾斜角小于8°，观察井与测试井的距离要小于500 m。
（4）测试方法
地面测斜仪主要获得裂缝方位和裂缝长度。仪器地面布置方式为：直井以井口为中心，水平井以射孔位置对应的地面点为中心，压裂地层深度的25%～75%为半径，并在此半径内随机布置。
地面测斜仪参数及井眼结构如图7—4所示。具体指标：地面测斜仪的测试灵敏度为10-9弧度，直径6.4 cm，长度107 cm，质量4 kg，工作温度为-40～120℃。
图7—4 地面测斜仪参数及井眼结构示意图
井下测斜仪可获得缝高、缝长、缝宽和方位等参数，井下测斜仪放置到相邻的观察井中，放置的深度与压裂目的层大体相同，压裂过程中这些测斜仪连续记录地层倾斜情况，从而得到水力裂缝的连续扩展情况。一口井中使用多个传感器（一般7～12个），覆盖裂缝的可能高度。
（5）应用实例
某丛式井组包括6口水平井，水平段垂直深度平均约为2 545 m；平均每口水平井分段压裂7～9段，平均单井压裂总液量为2 400 m3。
地面小井眼的钻孔要求：需在相应范围内地面钻取一定数量的孔眼，并放置测斜仪；孔眼直径220 mm，孔眼深度10～12 m；布孔范围在射孔位置周围635～1 905 m的半径内均匀布孔，下入直径为110 mm的PVC管，需要固井候凝。
各项工序具体安排见表7—1。
表7—1 裂缝测斜仪监测工作流程及要求(www.xing528.com)
根据水平井分布和施工液量等条件，在进行现场勘查之前，针对井组特点优化设计了能够兼顾三口井同时监测的地面测斜仪的测点位置，如图7—5所示，有关裂缝监测解释结果见表7—2。
表7—2 某井9段压裂裂缝监测解释结果
（续表）
图7—5 三口井同时监测的地面测斜仪的测点位置分布示意图
2.微地震仪［2］
微地震压裂监测技术是近年来在压裂改造领域中的一项重要新技术，它是通过在地面或者邻井中的检波器，监测在压裂过程中岩石剪切破裂诱发的微地震波，从而描述压裂过程中裂缝的几何形状和空间展布的。其监测原理如图7—6和图7—7所示。
图7—6 微地震原理示意图
图7—7 微地震裂缝监测技术应用示意图
20世纪80年代末，国外已将微地震监测技术作为确定水力压裂裂缝方位和形状的一种重要的实用方法。10多年来，水力压裂微震监测技术的研究主要集中在裂缝成像数据处理方法、资料解释方法及相关理论上，使利用诱发微地震的裂缝成像技术得到进一步发展。目前国内的微地震监测技术以地面微地震为主，而国外则基本采用井下微地震。
由于水力压裂诱导产生的微地震能量很小，而其高频成分极易衰减和被吸收，因此水力压裂诱导的微地震波在地层中传播的距离较短。除与微地震本身能量有关外，它还与检波器灵敏度等因素有关。微地震传播的距离随岩性不同而不同，具体参数见表7—3。
根据国外经验，地面微地震监测的垂直深度一般在1 000 m以内才较为可靠。除了岩石性质影响微地震信号的传播外，地下缝洞等都会大量吸收微地震信号，从而使监测解释结果出现误差。
表7—3 不同岩性的微地震传播距离
由表7—3可知，微地震信号的传播距离一般在700 m以内，即使岩石性质相同，微地震信号传播的距离也会有很大的差异，可能是由于岩石内部孔隙结构或天然裂缝发育程度不同。
2005年长庆油田利用国外技术进行了国内第一次压裂井下微地震监测。有关监测结果如图7—8和图7—9所示。
图7—8 压裂井与监测井纵向剖面
图7—9 压裂井与监测井平面展开图
他们通过监测数据分析处理得到了裂缝延伸方位和裂缝在垂直方向上复杂的扩展情况。目前，国内不少油田利用国内相关公司或者研究机构的地面微地震技术对压裂裂缝进行了大量的监测工作。中国石油大学在2006年对东辛油田11个地区进行了连续微地震监测工作，记录了上亿个微震信号数据，处理后共得到符合目的层传来的微地震信号数据108个，其主要原因是监测距离比较远（目的层深达3 000 m），较多目的层高频微地震信号在没有到达地面前就已经衰减掉了，或湮没在噪声中而无法区分。
斯伦贝谢公司在美国Barnett页岩一口井分段压裂的微地震监测中，发现裂缝首先向低应力区延伸，加转向剂后再压裂未有明显改进，但显示部分射孔段出现砂堵，解堵后再压裂获得成功。有关上述裂缝监测解释结果如图7—10所示。
图7—10 某井某段压裂在不同施工时间的微地震监测结果示意图
贝克休斯公司将其微地震监测技术与下属的BJ公司的压裂技术相结合，开发的IntelliFracTM可以在压裂施工过程中实时评估裂缝的扩展情况，即实时反映裂缝的扩展方向、缝长、缝高、裂缝体积以及裂缝的复杂程度等参数，从而帮助技术人员制定施工决策。
微地震裂缝监测可以得到裂缝延伸方位等参数，虽然天然裂缝、断层、弱面、流体滤失等情况会对微地震解释结果产生影响，但是由于它可以考察裂缝的复杂性所以被广泛应用于非常规裂缝监测中，如页岩气和煤层气压裂。
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