利用连续的微地震记录研究水力裂缝及其破裂机理

连续微地震记录的利用是一项全新的技术,可用于更好地认识水力压裂过程中裂缝网络发育的力学机理,并对微地震资料进行深入的评价和分析。为了提高油气产量和开采速度,在完井中广泛应用水力压裂增产处理技术。现在微地震监测已经发展成为一种常规的监测方法,用于在压裂过程中评价水力裂缝的位置及其发育过程,主要手段是确定微地震的震源位置,并结合压裂作业的范围（treatment volume）及作业条件（project infrastructure）实现震源位置的可视化。连续的微地震振幅记录包括检波器所记录的岩石对地震能量响应的整个过程。实例研究说明,这项技术能够辅助微地震事件的定位,有助于更好地了解裂缝的发育过程和确定给定数据集的质量,改善不连续微地震事件的处理效果。     

美国俄克拉何马州阿科马盆地减阻水和氮气压裂增产处理的地表微地震监测

通过地表微地震监测,评价了俄克拉何马州阿科马盆地一口水平井筒长度为3500ft的水平井减阻水（slick-water）和氯气压裂增产处理的有效性。根据开展压裂作业的页岩层的产水情况以及微地震监测所确定的微地震事件的位置判断,水力裂缝的生长并没有局限于生产层内,而是与其他含水层有沟通。微地震事件分布的观测结果表明,压裂作业产生了复杂程度各异的面状裂缝。根据所产生裂缝的方位判断,原有的天然裂缝对诱发裂缝的生长方向有强烈的影响。对减阻水压裂和氮气压裂的结果进行了直接对比,后者具有多种优势,例如产层内的微地震事件数量更多,单个微地震事件的能量更强,而且所产生的裂缝更复杂。     

新墨西哥Fenton Hill地区水压裂缝带增长的地震监测

水压裂缝技术是一种重要的强化油气采收、地热能开发和固体废料处置的方法。而水压裂缝带几何形态和增长过程的确定对于监测和评价地下裂缝是很重要的。为了估计劳斯阿拉摩斯热干岩(HDR)地热工地水压裂缝引起的一串157个微地震的相对震源位置,我们研究了一种基于波形相干和网格搜索法的相对震源定位方法。在157个事件中,147个微地震在40m长的范围内以致密的一串出现,大致定义了垂直水压裂缝带的方位为N40°W。估计裂缝带的长、高和宽分别为40m、35m和5m。对诱发微地震的时—空模式所作的分析揭示,裂缝带在两个小时内以每分钟0.2m的平均速度沿裂缝带走向朝着北西方向增长。     

为何各向异性对确定页岩的微震事件有意义？

本文分析了在用对应的各向同性速度模型代替各向异性模型时,在均质页岩中所产生的微地震事件位置（震源）的误差。这里的震源位置是由布设于一口垂直井内的12个测点的检波器串来确定的,而检波串和震源的距离约为1500英尺。文中考虑了检波串与震源之间的相对高程。可以发现随着检波串高程的不同,有关误差可达到1000英尺。根据有效介质理论进行的理论模拟指出,震源位置误差基本上是随定向排列粘土含量的增加而加大的。在富含伊利石的页岩中,纵波和横波的各向异性系数之比可以用作页岩各向异性成因（粘土片晶定向排列或缝缝的存在）的指标,同时也可用于区分充气裂缝和充水裂缝。     

基于微地震定位和速度成像的页岩气水力压裂地面微地震监测

在非常规油气开发中,水力压裂技术可以极大地提高油气开采的效率。在压裂过程中,伴随着新的裂缝产生或已经存在裂缝的重新激活,会诱发大量微地震事件。对我国西南地区某垂直页岩气井水力压裂地面微地震监测数据进行了处理和分析。与常规微地震数据处理过程相比,在进行微地震事件定位的同时,利用微地震信号对储层由于压裂导致的速度变化进行了成像分析。采用双差地震成像算法,利用绝对到时和波形互相关得到的相对到时数据联合反演速度结构及震源位置。反演结果显示,微地震定位精度与传统网格搜索法相比有较大改善。对于不同的压裂深度,微地震空间分布和速度异常呈现出不同的特点。整体上由于裂缝的存在,微地震位于低v_P区域。而对于v_S来说,在深部微地震位于低速异常区域,但在浅部则位于高速异常区域。结合岩石物理实验结果和波形分析,推测在浅部微地震和高v_S关联是由于该区域天然裂缝发育并且气体处于饱和状态。研究结果表明,综合微地震定位和速度成像可以更加全面地刻画页岩气水力压裂过程和裂缝分布。     

根据微地震活动估算页岩的渗透率

利用微地震事件的空间-时间分布,为一套产油气的密西西比系页岩估算了压裂作业前、后的渗透率。在压裂作业开始时,微地震事件的空间和时间分布,指明了可导致水力裂缝发育的非线性孔隙压力松驰。这样就有可能应用Dinske等（2008）的方法来估算压裂作业前、后这套页岩的渗透率。水力裂缝周围这一原始页岩层的渗透率约为4×10^-5达西,而水力裂缝自身的渗透率约为1达西。对于水力裂缝的长度和宽度也作了估算。微地震事件位置与能量的比较表明,产生了水力裂缝的微地震事件其能量要大于在压力向围岩扩散时所发生的事件。孔隙压力扩散微地震事件的空间分布与天然裂缝的方位十分一致。     

采用自适应F—K滤波器改善非人工震源地震资料的信噪比

自适应F-K滤波器可以改善非人工震源地震资料的信噪比。这种方法综合了独特的地面地震组合样式和水力压裂诱发的微地震事件的分布。在合成数据和现场数据上的应用结果都表明，这种方法能够明显改善地面地震记录中微地震事件的可识别性。与包络叠加（envelop stacking）结合使用，这种方法可以有效地确定不同震源机制（focal mechanism）的微地震事件的位置。     

利用相邻监测井中3分量检波器观测系统自动检测和定位水力压裂所诱发的微地震事件

文中介绍了开发水力压裂微地震事件定位算法的思路以及所开发软件的应用效果，简要讨论了各向异性对压裂微地震事件定位精确度的影响。基于射孔点和早期的压裂微地震事件定位资料，开发了确定检波器水平分量的方法。所开发的软件具有实时和自动的特点。     

单个和分布式井下检波器微地震事件定位的准确度

要正确解释微地震事件云（microseismic event clouds）,必须很好地了解单个微地震事件定位的准确度、误差直方图和置信度。最近,引入了质量控制（QC）报告,以便更加详细地了解微地震事件信息,例如信噪比、旅行时残差（travel time residual）和总体置信度等。这样的信息使研究人员能够识别位置不确定的微地震事件,从而避免根据这些事件做出详细的解释。通过说明旅行时残差分布在速度模型不同部分的定位准确度预测中的应用,拓展了一般质量控制参数的概念。虽然时距曲线（hodogram）信息对提高定位准确度也有一定的作用,但这里讨论的重点是检波器几何形态、速度模型以及旅行时估算值的作用。以四边形排列为例,说明了多检波器组合记录方式对定位准确度的影响。     

微地震监测技术及其在油田开发中的应用

微地震监测是指将井下地震技术用于探测由于岩石内应力发生变化而引起的微地震事件，即将高灵敏度的地震传感器布放于压裂邻近的井中，连续记录因压裂引起的油气藏物理特性改变而产生的微地震活动。该技术用于油藏和气藏水力压裂裂缝的成图，通过对压裂过程中的微地震数据连续采集记录并实时处理，标定出微地震事件即压裂裂缝的位置。借助于微地震裂缝诊断，在压裂作业过程中可以有效地优化压裂和压裂方案设计，提供油气藏资源评价、油气藏趋替信息和未来钻井位置图，达到增产目的，并为二次勘探的规划提供依据。     

压裂改造裂缝网络构建技术及其应用

微地震监测技术通过接收储层压裂改造时岩石破裂的震源信号获取破裂点的空间位置,但是如何基于监测结果刻画裂缝的空间展布形态则是微地震解释面临的一个技术难题。为此,首先研究了基于时距交会分析的无效压裂事件识别和基于"点缝"连接准则的裂缝网络构建技术,在此基础上建立了裂缝网络构建技术流程,并利用某压裂段的监测资料进行了方法测试,最后,利用该方法对某工区压裂井进行了裂缝网络构建,并结合地层属性特征对压裂改造效果进行了评价。最终形成了压裂改造裂缝网络构建技术,建立了微地震定位结果与裂缝网络之间的桥梁,通过无效事件识别,提高了裂缝网络的合理性。四川盆地某微地震地面监测资料裂缝网络构建应用结果表明,利用压裂改造裂缝网络构建技术所构建的裂缝网络能够直观展示裂缝空间展布形态及其复杂度,揭示裂缝生长发育过程,为结合储层特征进行压裂改造效果评价提供了可靠依据。     

利用微地震监测成果判断砂砾岩油藏压裂裂缝井间连通性——以准噶尔盆地玛湖油田为例

现阶段离散的微地震事件点刻画的裂缝形态仅代表压裂裂缝网络的包络范围,很难精细刻画缝网包络中人工裂缝的真实形态,而且受速度模型、初至拾取等因素影响,微地震事件定位结果存在一定误差,因此仅靠离散的微地震事件点分布位置信息无法判断裂缝井间连通性。为此,以准噶尔盆地玛湖油田玛131示范区示踪剂检测结果作为判断井间人工改造裂缝是否连通的依据,总结未受天然裂缝影响情况下微地震事件点与邻井事件点最小距离规律,形成一种新的利用微地震监测结果定量评价砂砾岩油藏压裂裂缝井间连通性的方法。玛湖砂砾岩油藏在未受天然裂缝影响情况下,相邻井微地震事件交叉,且微地震事件距邻井事件最小距离小于10m,代表两井压裂裂缝连通;反之,微地震事件距邻井事件最小距离大于10m,代表两井压裂裂缝未真正连通。应用判断玛湖凹陷砂砾岩油藏井间裂缝连通性方法可以评价玛湖区块井间距与施工规模的合理性,也可推广到其他地区。     

水力压裂过程中裂缝相互作用量化的微地震分析

水力压裂过程的微地震活动所产生的连通破裂作用可以形成流体传输的通道，而聚类指数为识别这种微地震活动提供了一种方法。所诱发微地震事件的定位可以与根据频谱成分解释的震源大小结合在一起，以便解释诱发裂缝之间的相互作用强度。由聚类指数可以得出这种相互作用强度的空间和时间演化，据此可以按潜在的相互作用能力描述微地震事件。对于四口井的压裂作业实例进行了这方面的分析，同时描述了破裂演化两类截然不同的特征型式。一种是先发育连通裂缝，然后形成分散的孤立裂缝；另一种则是先产生分散裂缝，然后是主导破裂作用的连接和发育。     

利用LoFS永久地面传感器排列检测诱发的地震活动

这里我们使用“现场地震寿命”（LoFS）地面排列所获得的数据并结合一种偏移形式的方法，对Valhall油气田6．5小时水力压裂作业过程的微地震事件进行了定位。该方法完全是自动的，而且所需的用户输入数据很少。这使它应用于LoFS这样的地面排列数据十分理想，因为单一检波器的记录无法检测各个微地震事件的信号。我们首先在偏移结果中确定了1111个事件，其中包括震源在储层内部及其上方的一个重要事件组，它形成了一个倾角近于垂直的平面形态。应用聚类分析将形成这一平面的361个事件从原始数据组中分离了出来。在整个压裂注水过程中都记录了微地震事件，同时在大约4．75小时之后出现了一个很大地震活动高峰，它与井底压力的增加是同步的。利用各种合成测试检查了所得出结果的分辨率和可靠性。用于定位微地震事件的三维速度模型的适度干扰（±5％），主要使微地震事件的深度产生了静态移动。但使用一个均质模型会使成像能力有相当大的下降。为了确定微地震事件检测所要求的最低信噪比，我们还做了一系列半合成测试（有真实噪声的合成数据）。我们的检测方法可以检测出信噪比大于0．25的事件，此极限值与数据的相干噪声性质有关。双偶震源的实验显示，我们的研究步骤不可能检测到与平面事件分布一致的断层运动。因此我们认为观测到的震源不具有与平面分布一致的机理，同时／或者它们含有明显的非双偶分量。这些事件的一种可能解释是，井下激发的弹性或压力波前在储层内和附近排列的断层上引发了微地震活动，而那里的原地应力已接近于破裂所要求的水平。     

基于天然裂缝破坏行为的页岩储层压裂微地震事件预测

微地震事件的分布范围和密度与页岩气井的产量有较好的正相关关系,经济、高效地进行微地震事件的压前预测和压后评估,对压裂增产优化设计具有重要的指导意义。针对微地震监测技术成本高和施工受限的问题,基于渗流力学和岩石力学理论,结合天然裂缝张性和剪切破坏准则,建立了水力裂缝动态扩展过程中微地震事件模拟预测的流固耦合数学模型,给出了数值求解方法。采用涪陵页岩气示范区HF-X水平井的储层地质参数和施工参数,对页岩储层压裂过程中剪切和张性微地震事件的动态演化和展布进行数值模拟,模拟结果与实时监测的微地震数据吻合度高于80%。结果表明,该理论方法能够经济、高效和可靠地预测微地震事件的展布。     

利用微地震识别水力压裂井旁天然裂缝

页岩各向异性强、天然裂缝发育,水力压裂时容易发生套管形变而影响施工进度,利用微地震监测技术可识别造成套管形变的天然裂缝的空间位置,采取工程技术措施,降低施工风险。本文介绍了天然裂缝触发微地震事件的震级、能量、时空分布特征,分析了四川页岩气一口水平井开发水力压裂诱发的微地震事件,施工现场准确地定位出井旁微小天然裂缝的走向和位置,压裂技术人员及时调整施工参数,避免了套管严重形变影响水力压裂进程,为页岩气开发发挥了较好的现场指导作用。     

基于地面微地震监测定位和成像的煤层气水力压裂效果评价研究

水力压裂技术已经广泛应用于煤层气抽采以提高抽采效率。水力压裂产生裂缝的空间分布评价对于提高资源的利用率和降低潜在的瓦斯突出风险至关重要。在水力压裂过程中，裂缝的产生会伴随微地震的产生，因此微地震监测可以用于水力压裂效果的评价。目前煤层气水力压裂微地震监测主要是依赖微地震定位得到的空间分布，不能准确和全面评价储层的改造效果。为此，提出综合利用微地震定位和速度成像综合评价煤层气水力压裂改造效果。针对中国山西的两口煤层气水力压裂井地面微地震监测数据，利用双差地震成像算法确定了更精确的地震定位和目标煤层附近的速度异常分布。定位结果显示微地震主要分布在压裂井附近并且呈簇状分布，和传统定位相比双差成像给出了更精确的微地震空间分布。根据微地震的空间分布，估算了储层的压裂改造区域。双差地震速度成像显示微地震位于相对低的v_P异常、高的v_S异常和低的v_P/v_S异常区域。结合前人岩石物理实验结果，推测在微地震刻画的储层改造区，裂缝中的煤层气处于饱和状态，表明水力压裂有效释放了煤层气。因此综合通过微地震定位和速度成像可以更...     

基于构造导向的高清似然属性在白云凹陷深层断裂预测中的应用

白云凹陷深层断裂发育复杂。研究区位于断裂转换带，深层地震资料品质差，常规的相干及其改进技术难以准确刻画研究区内断裂的展布规律，不能有效指导裂缝性储层发育区的预测。针对研究区断裂发育特征，采用增强断裂构造滤波和构造导向滤波降低背景噪声。综合利用似然属性和地震剖面确定背景噪声值，计算最大似然属性，在大断裂或者小、微断裂不同倾角、走向控制下，采用边缘增强迭代技术计算得到适用于主干断裂和微、小断裂预测的两个不同高清似然属性数据，与相干、方差及基于方差的蚂蚁体相比，其背景噪声明显降低，主干断裂分布规律清晰明确，微、小断裂发育区更加聚焦，预测结果与已钻井和地震剖面特征相一致，符合构造转换带、断裂交汇位置为裂缝密集发育区的地质认识，有效指导了研究区断裂精细解释和圈闭落实，指导构造裂缝发育优势区优选及井位优化设计。     

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。     

毫微地震监测填补了微地震网络与无源地震之间的空白

本文描述了毫微地震（nanoseismic）监测概念，这项技术是作为微地震网络与无源地震之外的第三种方法介绍的，以记录上部地壳或表面层的裂缝信号，并从时间、空间上对其进行定位。低信噪比的震后监测最初是用于对核武器的控制，并对它的方法和潜在价值进行了验证。