微地震裂缝监测技术研究.ppt.ppt

20世纪70年代　　普通井中检波器或VSP测井用检波器，其技术性能低。 20世纪90年代　　发展到高性能多级检波器串，即每口观测井中可一次安置多个三分量检波器。 今天　　多级检波器串，记录主频可达1000Hz以上，可耐150℃，承受69Mpa高压。井下检波器的连接件和电缆或光缆可满足多级（如50级）三分量检波器同时观测的高速数据流（的要求。 左图:模拟无裂缝的均匀介质中P波和S波的传播.(图中小圆圈为接收点,星号为震源-小裂缝)右图:模拟有裂缝时的波传播情况( a. 40毫秒时 b. 75毫秒时. P波和S波的速度从外部岩石向裂缝内部明显下降) 微地震采集－裂缝监测的结果 地震 地球介质的一种声发射现象.. 岩石声发射: 岩石变形时，局部地区应力集中，可能会发生突然的破坏，从而向周围发射出弹性波，这就是岩石的声发射现象 . （陈颙等，1984）。 滑动产生P和S波 (压缩波和剪切波) 速度不同 P 波 S 波 可用三分量检波器接收 压裂作业曲线 井下检波器的位置设计 射孔记录 层状均匀介质模型 假设介质呈水平层状分布，每一层内介质均匀分布，同层速度每个方向上都是相同的。 利用测井，地震以及其它方法获得目标地质体的详细速度分布，确定层状均匀模型的地层深度H,以及相对应地层P波，S波的传播速度。 反射线追踪定位的基本原理 在均匀各向同性介质假设下，微震的P波以较高速度首先到达观测点（即检波器位置），其质点运动的矢量平行于波的传播方向，即平行震源到观测点的径向矢量r，通过极化分析，故我们可以知道震源与X,Y,Z轴的方位角，如我们知道P波的速度，就可以计算出以检波器为原点，以平行于震源到检波器的径向矢量为方向的射线（如下图） 。 显示工区范围 显示震源的空间位置 显示旋转 显示破裂的主断面 微地震的频谱 频率超过1500Hz 3、压裂监测处理方法 数据处理的困难: ▼微震能量弱、频率高、持续时间短，因此容易受周围噪声影响或遮蔽。 ▼不知微震绝对能量; ▼速度场测不准:裂缝带及其周围膨胀区地震波速度降低,其速度分布随时间变化. 3、压裂监测处理方法 方位角校正 3、压裂监测处理方法 方位角校正 3、压裂监测处理方法 方位角校正结果 3、压裂监测处理方法 谱分析 3、压裂监测处理方法 带通滤波器设计 3、压裂监测处理方法 带通滤波后效果分析 3、压裂监测处理方法 低通滤波器设计 3、压裂监测处理方法 低通滤波后效果分析 3、压裂监测处理方法 高通滤波器设计 3、压裂监测处理方法 高通滤波后效果分析 3、压裂监测处理方法 带阻滤波设计 3、压裂监测处理方法 带阻滤波后效果分析 3、压裂监测处理方法 微震产生机理 数据采集 数据处理 正演地质建模 反演定位 压裂效果解释 4、正演地质建模 X Z E Z Z1 Z2 H1 H2 V0 V1 V2 4、正演地质建模 旅行时求取示意图 4、正演地质建模 正演模拟流程图 4、正演地质建模 微震波形组合及初至排列 时距曲线成双曲线状 4、正演地质建模 正演特征分析 微震产生机理 数据采集 数据处理 正演地质建模 反演定位 压裂效果解释 5、反演定位方法研究 纵横波时差法 当记录上同时存在同一微地震事件的足够高信噪比的纵波信号和横波信号，而且纵、横波速度都已知时，可采用此方法。 设点Qk(xqk,yqk,zqk)为第K次破裂时的破裂源，Pi (xpi,ypi,zpi)为第i个测点. 5、反演定位方法研究 同型波时差法 当在点记录的信号上无法确定出S波和P波的到时之差，但不同测点的P波或S波到时可以确定时（以S波到达时可以确定为例），也可以得到求解Qk(xqk,yqk,zqk)的基本方程组： 当测点数大于4时，可由上述方程组求得Qk(xqk,yqk,zqk) 。 5、反演定位方法研究 Geiger修正法 由于以上两种方法操作起来却比较困难，再加上测量误差和速度场扰动，其解通常是不稳定的。通常的做法是对方程组进行近似和简化，得到一组近似解，然后再用Geiger法进一步修正，得到震源坐标的精确解。Geiger修正法包含2步，首先利用Tayler展开建立各观测点的关于震源参数（坐标和/或到时）修正量的线性方程组： R为实测到时与初始参数计算到时之差，是已知量；a，b，c为时距函数在初始点的偏微分，也是已知量；e是二次以