微地震定位与震源机制联合反演算法的优化加速 ——在水力压裂监测中的应用

论文摘要

在页岩气开发中,通过水力压裂产生人工裂缝,以提高这些低渗透、致密储层中的油气的开采效率。对水压裂效果的评估一般是通过监测所产生的微地震来实现的,微地震监测是目前储层压裂中最精确、最及时、信息最丰富的监测手段之一。通过微地震定位技术,以及事件震源机制的反演结果,能够较好地对工区裂缝发育情况和应力分布状态做出合理的解释,以达到评价压裂效果,指导压裂施工的目的。根据井中微地震监测与地面微地震监测的特点,本文选取地面监测系统为研究对象。针对地面采集信号能量弱,事件拾取难度大的特点,本文采用基于震源空间位置（x,y,z）和震源机制（走向,倾角,滑动角）的六参数联合反演算法（Joint Source Scanning Algorithm,简称JSSA）,能够同时反演微地震事件的震源位置和震源机制信息。对比传统的震源扫描算法（Source Scanning Algorithm,简称SSA）,JSSA算法除了能够得到震源机制信息,还能够识别到更多的微地震事件,且得到的定位精度更好。但由于JSSA算法需要进行六参数的联合反演,计算量巨大,计算效率较低。对比不同的扫描方式,最终采用多次扫描的加速方式进行联合反演。通过对不同震源深度,不同信噪比水平,不同震源位置以及不同震源机制的理论合成数据测试,验证了优化加速后JSSA算法本身的准确性和稳定性。对于昭通页岩气示范工区的YSH1-1井和长宁-威远页岩气示范工区的威H3-1井的的实际数据进行联合反演,根据微地震事件的空间分布,由震源机制信息计算的P轴的分布统计,结合其他地质资料,对不同裂缝的触发机制进行解释分析,进而评价压裂效果,指导压裂施工。通过两口页岩气井实际数据的应用,验证了优化加速后JSSA算法的适用性和反演结果的合理性。另外,针对威H3-1井工区应力状态复杂的情况,结合天然地震中区域应力反演的方法,将微地震事件分布的空间网格化,计算统计每个子区域的最大应力方法,能够得到较好的工区应力状态分布结果。最后,本研究对优化加速后JSSA算法的理论测试结果和实际应用进行了总结分析,说明了方法本身有较好的准确性,稳定性和适用性。能够普遍应用于压裂生产的微地震监测工作中,对压裂效果的评价分析和压裂施工具有重要的指导意义。采用多次扫描的加速方式,能够在确保精度的前提下,显著提高JSSA算法的计算效率,该方法为本研究的核心技术。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
•   1.1 选题依据的及意义
•     1.1.1 微地震监测技术
•     1.1.2 微地震监测定位与震源机制
•     1.1.3 压裂效果的评价
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 主要研究内容及创新点
•     1.3.1 主要研究内容
•     1.3.2 研究的技术路线
•     1.3.3 本研究的创新点
• 第2章 震源扫描算法与地面监测系统的优化设计
•   2.1 引言
•   2.2 震源扫描算法
•   2.3 等效均匀速度模型建立
•   2.4 地面监测系统的优化设计
•     2.4.1 布设方式分析
•     2.4.2 基于实际噪声的实际监测系统的定位分析
•     2.4.3 误差分析
•   2.5 小结
• 第3章 微地震定位与震源机制联合反演算法的优化加速
•   3.1 引言
•   3.2 联合反演算法方法原理
•   3.3 联合反演算法的优化加速
•     3.3.1 合成剪切源的地震记录
•     3.3.2 多次扫描的加速方式
•     3.3.3 联合反演算法与震源扫描算法对比
•     3.3.4 多次扫描的联合反演算法得到的震源机制对比
•   3.4 小结
• 第4章 JSSA算法的精度和稳定性测试
•   4.1 点震源反演的精度和稳定性
•   4.2 列震源反演的精度和稳定性
•     4.2.1 滑动角变化的列震源
•     4.2.2 走向变化的列震源
•     4.2.3 倾角变化的列震源
•   4.3 测试结果分析
•   4.4 小结
• 第5章 YSH1-1 井实际资料的应用
•   5.1 YSH1-1 井的工区背景
•   5.2 YSH1-1 井数据预处理
•   5.3 YSH1-1 井联合反演结果分析
•     5.3.1 空间定位结果分析
•     5.3.2 震源机制结果分析
•   5.4 YSH1-1 井的综合解释分析
•     5.4.1 综合天然地震事件分析
•     5.4.2 微地震事件随时间的变化
•     5.4.3 天然裂缝的解释分析
•     5.4.4 结合压裂曲线分析
•   5.5 小结
• 第6章 威H3-1 井实际资料的应用
•   6.1 威H3-1 井的工区背景
•   6.2 威H3-1 井反演参数选取
•   6.3 威H3-1 井联合反演结果分析
•     6.3.1 空间定位结果分析
•     6.3.2 震源机制结果分析
•   6.4 区域应力反演与分析
•     6.4.1 区域应力反演原理
•     6.4.2 区域应力反演理论测试
•     6.4.3 区域应力反演的实际应用
•   6.5 威H3-1 井的综合解释分析
•     6.5.1 综合天然地震事件分析
•     6.5.2 各个压裂段的分析
•     6.5.3 天然裂缝的解释分析
•   6.6 小结
• 第7章 结论与建议
•   7.1 结论
•   7.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果

文章来源

类型: 博士论文

作者: 余洋洋

导师: 梁春涛

关键词: 微地震监测,震源定位,震源机制

来源: 成都理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,地球物理学,石油天然气工业,矿业工程

单位: 成都理工大学

分类号: P631.4;TE37

DOI: 10.26986/d.cnki.gcdlc.2019.000009

总页数: 124

文件大小: 8257K

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