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。     

剪张型微地震震源机制与振幅分布特征

水力压裂诱发的微地震事件中有很多为非双力偶源,表明岩石可能发生了剪张破裂。与纯剪切型震源相比,剪张型震源在震源特征以及记录振幅方面存在诸多差异。本文研究了剪张源微地震震源机制,分析了剪张源微地震信号的辐射花样和能量传播特征,通过数值计算获得了地表接收的不同震相的振幅分布。主要内容包括： 1水力压裂微地震中剪张破裂被认为是较为合理的震源模型,可以采用走向角、倾角、滑动角和张裂角表示其源张量,结合介质参数可获得矩张量; 2剪张源包含双力偶（DC）成分和非双力偶（Non-DC）成分,非DC成分包括补偿线性偶极子（CLVD）和各向同性（ISO）成分,各成分的百分比可采用Hudson图和钻石图等进行研究; 3剪张型震源辐射能量会随张裂角而发生变化,地面接收的信号振幅分布与震源机制、模型参数和检波器位置等有关。研究剪张型微地震震源机制与振幅分布特征,可以更清楚地认识微地震震源特征及其信号分布规律。     

剪张源约束的井中微地震震源机制反演方法

通过水力压裂微地震数据能够估算矩张量,对于研究裂缝的方位和细节特征、描绘储层内部的断裂系统具有重要作用。矩张量反演采用线性反演方法,由单井数据反演全部矩张量是不充分的,因此需要考虑附加的约束、近场资料或者简化的震源模型。为此,研究了剪张源约束反演,采用非线性反演方法,将矩张量限制为描述剪张源的矩张量,减少了反演参数,鲁棒性更强。首先介绍了基于剪张源约束的微地震震源机制信赖域反演原理,然后通过不同张裂角条件下的单井、双井和三井理论模型记录测试了方法的应用效果。结果表明：当测试数据不含噪声时,基于三井数据的矩张量反演与剪张源约束反演均取得较好结果,当井数较少时矩张量反演无法获得合理的结果;当测试数据含噪声时,剪张源约束反演抗噪性较好,且三井反演效果好于单井;剪张源反演的振幅数据选择性更大。     

微地震矩张量反演方法及其应用

微地震资料的解释通常是以微地震事件的空间分布为基础,结合地震、地质等资料对储层改造效果进行定性解释,但难以对岩石破裂属性进行定量分析。本文通过矩张量反演方法试验,模拟数据噪声分析测试了反演方法的适用性和稳定性。以储层改造中微地震监测实际数据为例,通过微地震事件的定位及全矩张量震源参数反演,定量分析了微地震事件的破裂属性(走向角、倾向角、滑动角),破裂类型各向同性(ISO)分量、双力偶(DC)分量和补偿线性偶极子(CLVD)分量;分析人工造缝过程中岩石破裂的震源类型、储层物性和储层改造施工参数之间的关联参数,更合理地提出优化储层改造施工方案。     

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。     

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。     

P波初动震源机制解在水力压裂微地震监测中的应用

微地震监测技术是水力压裂过程监测及压裂效果评价的重要手段。P波初动震源机制解是研究震源参数的有效工具。基于格点搜索算法求解水力压裂裂缝的P波初动震源机制解,进而得到其方位参数——方位角、倾角和滑动角,为压裂裂缝的解释和压裂效果评价提供有效依据。简单介绍了利用P波初动极性信息反演水力压裂裂缝参数的方法原理,并通过水力压裂裂缝模型对该方法的应用效果进行了测试,最后将该方法应用于四川某页岩气压裂井的实际地面微地震监测资料,得到了合理的单裂缝解释结果。     

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。     

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。     

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°。     

井下微地震裂缝监测设计及压裂效果评价

井下微地震监测技术作为监测压裂效果的有效手段之一,首次在长庆油田的庄19井区得到了应用。本文在简要介绍井下微地震压裂监测技术的基础上,论述了选井选层设计、测震传感器的布置优化、井筒体液设计和压裂设计,并利用微地震压裂监测结果分析了压裂井的裂缝展布特征,验证了压裂施工效果。该方法对于验证传统方法的准确性、提高裂缝测试水平及油田开发效果具有重要意义。     

水平井压裂微地震监测成果的不对称性分析

为了分析水平井压裂微地震监测成果的不对称性,为客观评价压裂效果提供依据,文中综合应用微地震监测、三维地震、录井以及压裂数据,紧密结合精细地质研究、工程设计,系统分析了54口水平井压裂的微地震监测成果,总结了导致水平井压裂微地震监测成果不对称的因素,取得如下认识：(1)导致水平井压裂微地震监测成果不对称的因素主要包括工程因素、地质因素以及完钻井分布等三个方面,其中地质因素具体包括天然裂缝、断层、岩性变化、地应力等;(2)天然裂缝、缝长距离内的完钻井会诱导压裂裂缝转向,并沿着裂缝集中发育区和完钻井周围延伸,在水平井两侧形成不对称的微地震事件分布;(3)断层对压裂裂缝具有诱导和屏蔽作用,压裂裂缝沿着断面延伸,微地震监测事件呈面状分布,压裂裂缝无法延伸至断层另一侧,形成远离水平井的单侧分布;(4)纵向隔夹层、横向的岩性变化会对压裂裂缝的延伸起控制和封隔作用,在很大程度上抑制了压裂裂缝延伸甚至无法形成裂缝,形成微地震事件在横向和纵向的不对称性;(5)当水平井与最大主应力方向不垂直时,微地震事件分布与水平段存在夹角,形成角度不对称。     

利用残差网络和地震发射层析成像的微地震事件检测

地震发射层析成像(Seismic emission tomography,SET)是一种适用于地面微地震监测的震源定位方法,该方法利用地面众多站点监测的信号对储层特定范围分层成像,通过图像判定微地震事件并确定震源坐标。传统处理方法通常采用人工看图判断一段信号的SET是否包含有效微地震事件。然而人工判别方法难以完成对海量监测数据的全部处理,无法充分发挥SET方法的优势。针对此问题,采用残差网络对微地震监测数据的SET数据进行处理,实现微地震事件自动识别。首先,利用合成数据和实际油井的水力压裂地面微地震监测数据进行SET,构建SET图像样本数据集;然后对残差网络进行训练和测试,得到事件识别准确率最高的残差网络模型;再使用训练好的残差网络对不同信噪比的合成信号,以及多口油气井的地面微地震监测信号的SET数据进行事件检测。测试结果表明,基于残差网络和SET的方法能够有效检测微地震事件,且具有较强的抗噪能力和泛化能力。     

微地震事件解释实例

微地震事件是储层对水力压裂的响应,其分布特征与压裂工艺、储层性质、区域构造应力等密切相关。因此,微地震事件解释须结合地质、油藏、工程等信息才能全面、准确地理解水力压裂裂缝延伸过程,提高压裂改造效果评价的可靠性及对储层和压裂工艺的认识,以指导井位部署和压裂设计。针对辽河探区Q1块和S268块三个微地震事件监测实例,利用微地震联合测井岩性分层、三维地震剖面以及三维地震数据相干体属性,探讨了影响微地震事件分布特征的因素,得到以下认识：1天然裂隙是影响微地震事件分布的重要地质因素,储层天然裂隙发育表现为微地震事件重叠,易于形成复杂的裂缝网络,储层天然裂隙不发育表现为微地震事件不重叠且集中分布,也可实现造长裂缝的目的,形成对称缝网;2对致密砂岩储层进行水力压裂时可将在全区稳定分布的煤层作为稳定隔挡层,控制缝高,提高改造效果;3进行井位部署时,要考虑邻近井的影响,采用合理的井间距和压裂工艺,最大限度地降低邻近井对压裂造成的影响;4地层变形形成的局部高应力区域可对水力压裂裂缝形成阻挡,影响改造效果,结合地震资料综合解释有助于微地震监测识别地层变形对压裂的影响。     

基于井中微地震监测方法的压裂效果评价——以吉林探区Y22井为例

储层水力压裂效果评价对指导油气田精细开发具有重要意义,为准确评价压裂效果,提出了一套井中微地震监测压裂效果评价方法,在准确定位微地震事件基础上,分析微地震事件时空分布特征,剔除无效事件,利用有效事件定量描述缝网长、宽、高、走向、改造体积等,再结合储层性质、压裂施工参数等解释裂缝产生的原因,客观地评价压裂效果。该方法在吉林探区Y22井的应用结果表明：压裂裂缝走向与其周边小断层或天然裂隙走向一致;测井解释成果和微地震监测结果具有相关性,测井解释好的压裂段储层改造体积相对较大、微地震事件数量相对较多、裂缝复杂度更高;压裂过程中产生的离散微地震事件为压力传导造成低应力区应力释放产生的事件,不是由压裂窜层造成;Y22井周边的生产井因前期压裂改造和后期油气排采引起的地层能量亏空,造成了压裂裂缝的不对称性。该研究成果在解释微地震事件时空分布特征,提高对压裂和储层性质认识,客观、准确地评价压裂效果等方面具有指导作用。     

井间微地震监测技术现场应用效果分析

井间微地震监测技术的现场应用是通过监测注水过程中产生的微震波,可以确定出水驱前缘位置、优势注水方向、注水波及面积等资料;在水力压裂时,进而还可确定出裂缝分布的方位、长度、高度及地应力方向等地层参数.为油藏工程师进行方案优化、提高整体开发效果和采收率等提供依据.在简要介绍了井间微地震监测技术基本原理的基础上,结合地质动、静态资料,对微地震法在水驱前缘测试及压裂裂缝监测两方面在大庆油田的应用效果进行了分析.现场应用证明,井间微地震监测技术在油田动态分析及压裂效果评价等领域具有良好的应用前景.