水压裂缝产生的地震波散射:有限差分模拟和实验室数据

通过流体压裂形成裂缝,可以促使烃类从储集层到井中流量的增加,从而提高油气产量。考虑到具体操作的安全性和有效性,就有必要监测裂缝的大小和位置。在本文中,我们研究这种可能性:就是利用由实际震源产生的地震波来描述裂缝的特征。 首先,我们必须弄清楚地震波的散射情况,为了这个目的,我们使用了有限差分模拟法。同时,把由机械上开裂的水力裂缝用一个充满流体的薄层来代替。裂缝的宽度或口径相对地震波长来说是很小的,这就迫使我们运用非常精细的网格步长法来确定裂缝。由于等距离网格化,就出现了一个问题,即产生了大量的网格节点,且计算时间相当长。当允许在有限差分格式中网格步长有变化时,也就是在这个模型中引用大规模的网格步长变化,就可以解决上述问题。 其次,我们展示了在实验室里从小规模的水压裂缝实验中获得的超声波资料,显然,要对观测到的数据进行明确的解释是很困难的。由此,我们利用有限差分模拟法的结论对可能会在数据中显示的各种同相轴进行假定。通过比较计算出来的同相轴到达时间和实验有限差分数据,我们就可以提出这一系列同相轴合理的解释。在实验数据的基础上,我们得出一个结论:地震波能够用来确定裂缝的大小和位置。这个模型化的裂缝地震波散射例子说明了有限差分技术和网格步长

Scattering by hydraulic fractures:Finite-difference modeling and laboratory data