基于P波辐射花样的压裂微地震震源机制反演方法研究及应用

受地面微地震监测范围有限的影响,利用P波初动极性进行水力压裂裂缝破裂面反演时存在较大的不确定性。提出了一种改进的压裂微地震震源机制反演方法,在P波初动极性反演方法的基础上,增加归一化的P波振幅(辐射花样)对震源机制破裂面解进行约束。利用合成记录验证了该方法的稳定性和可靠性。采用该方法在四川盆地某压裂井的地面微地震监测中进行震源机制反演和分析,取得了较好的应用效果。     

水力压裂微地震监测的震源机制反演方法应用研究

微地震监测是了解井下水力压裂效果的重要手段,震源机制的矩张量反演是了解压裂过程中裂缝破裂情况的主要工具。采用广义反透射系数方法正演理论地震记录,用矩张量描述震源属性,求解观测记录和矩张量的线性方程组,反演出震源机制解,并得到水力压裂所产生裂缝的方位和倾角等参数,为压裂裂缝的解释和压裂效果评价提供依据。理论模型和实际微地震资料的正、反演结果证明了方法的有效性。     

利用单井微地震波形能量反演震源机制

微地震震源机制包含关于储层以及裂缝特征信息,对于评价水力压裂储层改造效果具有十分重要意义。在单井井中观测条件下,采用传统S/P波振幅比方法求解微地震震源机制,受观测方位角单一、张角有限的影响,效果往往不理想。本文探讨了微地震事件P、S波能量与裂缝破裂面参数之间的联系,发现微地震事件能量对裂缝破裂面参数较敏感。在已知震源位置及标量地震矩的前提下,采用微地震事件P、S波能量作为反演特征参数,利用加权K最近邻算法建立目标函数,反演求解微地震震源机制。模型测试表明,在监测数据不含噪声的情况下,使用该方法反演的震源机制解准确率高达97%;在有噪声情况下,当信噪比较高时,本文方法与S/P波振幅比方法效果相当,当信噪比较低时,本方法反演精度优于S/P波振幅比方法。将该方法应用于实际微地震监测资料,取得了较好的应用效果。     

黏弹TTI介质旋转交错网格微地震波场模拟

基于Carcione提出的黏弹各向异性一阶速度—应力方程,采用旋转交错网格有限差分正演模拟方法,利用地震矩张量分解方法,将力源转化为速度源,并将其加载到旋转交错网格点上,实现了ISO、DC、CLVD等3种基础震源机制的旋转交错网格微地震震源加载,得到了微地震波场、微地震记录以及震源照明图,并分析了微地震信号的波场特征。结果表明:(1)微地震波场qP波和qSV波的能量相对关系以及qP波初动极性都仅仅受制于震源类型,与储层类型无关,可据此考察震源机制以及反演水力压裂裂缝参数;(2)微地震波场qP波旅行时仅仅受制于储层类型,与震源机制无关,可根据其同相轴曲率预测储层类型及性质;(3)微地震波场能量辐射方式受震源机制及储层类型等因素的影响,且存在较大差异,因此在实际观测系统布设时,要综合多方面先验信息,优选出主能量方位和有效辐射强度,从而设计出合理、高效的观测系统。     

微地震裂缝监测技术原理在龙12区块的应用

微地震裂缝监测技术是一种新型的地球物理探测技术。在水力压裂过程中,压裂液对油层进行改造,行成裂缝,裂缝的延伸产生弹性波并向外传播,产生微地震波场。检波器通过接受波场信号,将机械波转成电磁波,进行时差声波处理,通过计算得到震源的位置,进而推算出裂缝的方位,长度,烈性,地应力方位等等重要参数,评价水力压裂效果,并为一步地质方案的确定提供依据。     

水力压裂微地震裂缝监测技术及其应用

水力压裂形成的裂缝渗透率和导流能力是影响压后效果的重要因素。利用裂缝监测技术可以分析裂缝扩展规律．优化指导压裂设计。由于该技术可监测裂缝生成、评价压裂效果,为调整压裂设计和油气田开发方案提供参考依据．对低渗透油藏增产具有十分重要的意义。文中首先阐述了水力压裂微地震裂缝监测技术的原理和特点．其次结合某油田水力压裂微地震资料,通过反演微地震震源位置信息,推断出每次压裂产生的裂缝参数,并进行了水力压裂裂缝发育和演化的过程预测．研究结果表明,水力压裂微地震裂缝监测技术可以用于指示裂缝位置、分析裂缝发育情况,并辅助微地震位置精确反演,指导水力压裂施工作业。     

基于微地震裂缝参数反演的解释与应用研究

微地震监测技术是水力压裂中监测裂缝发育情况的有效地震方法,但在实际应用中仍存在诸多问题。为此,开展了地面微地震震源机制反演及裂缝解释技术在四川盆地页岩气藏勘探中的应用研究。根据地面观测的微地震数据,采用矩张量反演获得微地震事件的震源机制;基于震源机制结果计算微地震事件震级以及裂缝的地质参数;在统计的裂缝地质参数上解释裂缝发育情况,为油藏描述提供有效的信息。四川盆地页岩气实际资料的应用结果表明,研究区水平井的压裂设计合理,发育裂缝为高角度缝;根据统计的裂缝方位角度和实际的地下应力状况,建立了走滑型剪切裂缝模型;在裂缝模型上了解局部最大、最小水平应力方向,建议井布置方位在现有方位上调整为北偏西约10°。     

剪张源约束下的单井微地震震源机制反演

水力压裂微地震监测数据中包含震源机理信息,可以用于描述裂缝破裂类型及工区应力状态,对压裂效果评价及后续压裂方案制定具有重要指导意义。单井观测系统监测张角小、方位单一,全矩张量反演难以进行。为此,将震源约束为“剪切—张裂”模式,综合利用压裂射孔、测井及定位资料,设计了一种基于三分量微地震记录各道P、S波波形能量和初至极性匹配的目标函数,进行全空间网格搜索的单井微地震震源机制反演方法。合成数据测试结果表明：无噪声条件下,该方法的各参数反演准确率均超过81%,10dB噪声条件下反演准确率也高于51%,且各参数抗噪能力依次为：张裂角 > 倾角 > 走向角 > 滑动角。最后将该方法应用于实际页岩压裂微地震资料,反演结果表明该段压裂的微地震事件主要由岩体受一对力偶或两对大小不同力偶的破裂和滑移形成,且岩石受挤压破裂而形成的闭合型裂缝要多于因扩张破裂形成的张开型裂缝。     

正交各向异性介质中的剪张源震源机制与矩张量特征

水力压裂区在整体上呈现各向异性特征,深入研究和分析水力压裂区的各向异性参数对震源机制和矩张量的影响成为必要。本文研究了干燥和完全饱水垂直正交裂缝介质的地震波响应特性,通过各向异性介质参数和源张量获得各向异性介质中的微地震矩张量,分析了震源区各向异性对双力偶分量(DC)、补偿线性偶极子分量(CLVD)和各向同性分量(ISO)的影响,并对比了裂缝及其所含流体的特征参数对地震波响应特性的影响效果。研究结果表明:各向异性介质中由于剪张破裂产生的非DC分量依赖于破裂方式、各向异性介质的类型、裂缝参数及断面方向等,干燥裂纹介质中的ISO分量较高,水饱和裂纹介质中产生较高的CLVD分量、而ISO较小;各向同性与各向异性介质中剪张源的远场P波辐射花样存在差异,震源特征和介质各向异性会对地震波走时、极性和振幅产生明显影响。探究水力压裂区各向异性参数对震源机制的影响效果对微地震震源描述具有重要意义。     

水力压裂微地震震源定位与震源机制联合反演研究

传统地面微地震监测资料处理流程中通常先进行震源定位然后进行震源机制反演,这样做会将震源定位误差引入到震源机制反演中去;而采用同时离散位置与震源机制空间的反演方法由于搜索格点太多而影响计算效率。介绍了一种迭代的震源定位与震源机制联合反演方法,在迭代过程中利用P波初动震源机制反演结果校正定位的目标函数,校正定位后采用P波辐射花样约束反演震源机制。该方法在提高震源定位和震源机制反演精度的同时大大降低了计算量。理论模型和四川盆地某压裂井微地震地面监测应用结果表明,该方法在实际应用中稳定、可靠且高效。