一種地面微地震監(jiān)測臺站分布設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水力壓裂微地震監(jiān)測領(lǐng)域，特別是涉及地面微地震監(jiān)測信號采集設(shè)計(jì)方面。
【背景技術(shù)】
[0002]水力壓裂技術(shù)是提高頁巖油氣等非常規(guī)油氣儲層采收率的主要途徑，微地震監(jiān)測是是通過采集水力壓裂致巖石破碎產(chǎn)生的信號，對破裂位置進(jìn)行定位，從而指導(dǎo)壓裂施工并對壓裂結(jié)果進(jìn)行評價(jià)。由于巖石破裂產(chǎn)生的信號極其微弱，加之實(shí)際記錄的數(shù)據(jù)中存在各種環(huán)境噪聲，如何合理的布置臺站以更有利于微地震信號的監(jiān)測具有重要意義。
[0003]在現(xiàn)有的地面微地震信號采集設(shè)計(jì)中，臺站的布設(shè)主要是室內(nèi)設(shè)計(jì)遵循盡量避開噪音源、以井口為中心環(huán)形分布的原則，實(shí)際施工中再根據(jù)工區(qū)地表?xiàng)l件進(jìn)行調(diào)整。梁北援等在《微地震壓裂監(jiān)測技術(shù)研發(fā)進(jìn)展》(地球物理學(xué)進(jìn)展，2015，30(1): 401-410)—文中指出臺站的布設(shè)應(yīng)盡量覆蓋觀測目標(biāo)，并避開地表的噪聲源，使各臺站處于測量的安靜點(diǎn)。王維波在《地面微地震監(jiān)測SET震源定位特性研究》(中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2012，36(5):46-50)—文中對臺站的幾種幾何分布對定位結(jié)果的影響進(jìn)行了分析，并分析了如何確定合理的臺站個數(shù)。
[0004]關(guān)于臺站的分布范圍及位置如何確定，未見相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表，實(shí)際應(yīng)用中也大都根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，缺少科學(xué)合理的依據(jù)，具有較大的盲目性，因此往往導(dǎo)致布設(shè)的部分臺站接收不到微地震信號或接收到的微地震信號太弱無法滿足定位要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種科學(xué)、合理的地面微地震監(jiān)測臺站分布設(shè)計(jì)方法，其包括如下步驟:
1)確定工區(qū)范圍，獲取層位數(shù)據(jù)、測井?dāng)?shù)據(jù)、壓裂數(shù)據(jù)；
2)通過層位數(shù)據(jù)和測井?dāng)?shù)據(jù)的插值和網(wǎng)格化，建立三維地質(zhì)模型；
3)對工區(qū)范圍內(nèi)的地表進(jìn)行網(wǎng)格劃分；
4)對地下空間進(jìn)行網(wǎng)格劃分；
5)以某一地下空間網(wǎng)格作為震源位置，以工區(qū)以往井中監(jiān)測的微地震信號作為震源信號，利用波動方程正演模擬出震源信號傳播到地表各網(wǎng)格的能量；
6)對地下空間所有網(wǎng)格逐個重復(fù)步驟5，最終對地表同一網(wǎng)格能量進(jìn)行疊加，做為該地面網(wǎng)格的置加能量；
7)以彩色平面圖顯示地面網(wǎng)格的疊加能量，結(jié)合實(shí)際地表情況設(shè)計(jì)臺站范圍和位置。
[0006]上述方案進(jìn)一步包括:
進(jìn)一步，所述步驟(I)中，獲取的層位數(shù)據(jù)是來源于工區(qū)最新的三維地震資料解釋成果，測井?dāng)?shù)據(jù)是工區(qū)內(nèi)所有井的測井資料解釋的層位信息。
[0007]進(jìn)一步，所述步驟(2)中，在進(jìn)行三維地質(zhì)建模時(shí)，是以測井解釋的層位和速度對三維地震解釋的層位和速度進(jìn)行約束完成的。
[0008]進(jìn)一步，所述步驟(3)中，地表網(wǎng)格是長、寬均為5m的正方形。
[0009]進(jìn)一步，所述步驟(4)中，地下空間網(wǎng)格的是長、寬、高均為5m的立方體，地下空間的范圍以壓裂位置為中心或以水平井軌跡為中軸，向周圍展開一定范圍，該范圍根據(jù)儲層地質(zhì)壓裂規(guī)模確定。
[0010]進(jìn)一步，所述步驟(5)中，微地震信號是綜合同一地區(qū)以往在井中監(jiān)測到的典型水力壓裂微地震信號得到的，波動方程正演是基于步驟2所建立的三維地質(zhì)模型。
[0011]進(jìn)一步，所述步驟(7)中，地面網(wǎng)格的疊加能量值是以不同顏色區(qū)分顯示的。
[0012]本發(fā)明中的地面微地震監(jiān)測臺站布設(shè)方法依靠接近真實(shí)的地下三維地質(zhì)模型、典型微地震信號和高精度的數(shù)值算法，較為真實(shí)地模擬壓裂產(chǎn)生的微地震信號傳播過程，所得到的地表網(wǎng)格疊加能量分布用于臺站范圍和位置的確定具有科學(xué)性和合理性。
【附圖說明】
[0013]
附圖1為依據(jù)地震資料和測井資料建立的三維地質(zhì)模型。
[0014]附圖2為地面和地下網(wǎng)格劃分示意圖。
[0015]附圖3為根據(jù)以往井中監(jiān)測到的微地震信號波形。
[0016]附圖4為計(jì)算的地表網(wǎng)格疊加能量分布及站點(diǎn)分布設(shè)計(jì)。
[0017]附圖5為實(shí)際監(jiān)測到的微地震信號。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。
[0019](I)確定工區(qū)范圍，獲取層位數(shù)據(jù)、測井?dāng)?shù)據(jù)、壓裂數(shù)據(jù)；
(2)通過層位數(shù)據(jù)和測井?dāng)?shù)據(jù)的插值和網(wǎng)格化，建立如圖1所示的三維地質(zhì)模型；
(3)以長、寬均為5m的正方形對工區(qū)范圍內(nèi)的地表進(jìn)行網(wǎng)格劃分；
(4)長、寬、高均為5m的立方體對地下空間進(jìn)行網(wǎng)格劃分，地下空間的范圍以壓裂位置為中心水平方向展開300m,上下各展開100m，形成一個長600m、寬600m、高200m的立方體空間。
[0020](5)以某一地下空間網(wǎng)格作為震源位置，圖3所示的工區(qū)以往監(jiān)測到的實(shí)際井中微地震信號作為震源信號，利用波動方程正演模擬出震源信號傳播到地表各網(wǎng)格的能量。
[0021](6)對地下空間所有網(wǎng)格逐個重復(fù)步驟5，最終對地表同一網(wǎng)格能量進(jìn)行疊加，做為該地面網(wǎng)格的疊加能量。
[0022](7)以彩色平面圖顯示地面網(wǎng)格的疊加能量，根據(jù)采集施工能力及成本投入16個臺站進(jìn)行微地震監(jiān)測，結(jié)合實(shí)際地表情況設(shè)計(jì)臺站范圍和位置，如圖4所示。
[0023](8)最后在壓裂期間記錄到了如圖5所示的微地震信號。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種地面微地震監(jiān)測臺站分布設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1:確定工區(qū)范圍，獲取層位數(shù)據(jù)、測井?dāng)?shù)據(jù)、壓裂數(shù)據(jù)； 步驟2:通過層位數(shù)據(jù)和測井?dāng)?shù)據(jù)的插值和網(wǎng)格化，建立三維地質(zhì)模型； 步驟3:對工區(qū)范圍內(nèi)的地表進(jìn)行網(wǎng)格劃分； 步驟4:對地下空間進(jìn)行網(wǎng)格劃分； 步驟5:以某一地下空間網(wǎng)格作為震源位置，以工區(qū)以往井中監(jiān)測的微地震信號作為震源信號，利用波動方程正演模擬出震源信號傳播到地表各網(wǎng)格的能量； 步驟6:對地下空間所有網(wǎng)格逐個重復(fù)步驟5，最終對地表同一網(wǎng)格能量進(jìn)行疊加，做為該地面網(wǎng)格的疊加能量； 步驟7:以彩色平面圖顯示地面網(wǎng)格的疊加能量，結(jié)合實(shí)際地表情況設(shè)計(jì)臺站范圍和位置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地面微地震監(jiān)測臺站分布設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述步驟I中，獲取的層位數(shù)據(jù)是來源于工區(qū)最新的三維地震資料解釋成果，測井?dāng)?shù)據(jù)是工區(qū)內(nèi)所有井的測井資料解釋的層位信息。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地面微地震監(jiān)測臺站分布設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述步驟2中，在進(jìn)行三維地質(zhì)建模時(shí)，是以測井解釋的層位和速度對三維地震解釋的層位和速度進(jìn)行約束完成的。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地面微地震監(jiān)測臺站分布設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述步驟3中，地表網(wǎng)格是長、寬均為5m的正方形。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地面微地震監(jiān)測臺站分布設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述步驟4中，地下空間網(wǎng)格的是長、寬、高均為5m的立方體，地下空間的范圍以壓裂位置為中心或以水平井軌跡為中軸，向周圍展開一定范圍，該范圍根據(jù)儲層地質(zhì)壓裂規(guī)模確定。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地面微地震監(jiān)測臺站分布設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述步驟5中，微地震信號是綜合同一地區(qū)以往在井中監(jiān)測到的典型水力壓裂微地震信號得到的，波動方程正演是基于步驟2所建立的三維地質(zhì)模型。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地面微地震監(jiān)測臺站分布設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述步驟7中，地面網(wǎng)格的疊加能量值是以不同顏色區(qū)分顯示的。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種地面微地震監(jiān)測臺站分布設(shè)計(jì)方法，主要解決現(xiàn)有地面微地震監(jiān)測技術(shù)中臺站分布設(shè)計(jì)缺少依據(jù)的問題。本發(fā)明根據(jù)工區(qū)已有的三維地震資料和鉆井資料建立三維精細(xì)地質(zhì)模型，對地區(qū)以往井中監(jiān)測到的微地震信號進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得到理論微地震信號波形，通過三維波動方程正演模擬計(jì)算出理論微地震信號傳播到地表的能量分布，以能量分布為依據(jù)結(jié)合工區(qū)實(shí)際地表?xiàng)l件設(shè)計(jì)臺站分布范圍和位置，使臺站盡可能分布在能量值較大處。該技術(shù)減小了地面微地震監(jiān)測中臺站布設(shè)的盲目性，增強(qiáng)了地面監(jiān)測微地震信號的能力，可用于水力壓裂地面微地震監(jiān)測的工業(yè)生產(chǎn)中。
【IPC分類】G06F17/50, G01V1/20
【公開號】CN105572725
【申請?zhí)枴緾N201610087061
【發(fā)明人】尹成, 崔慶輝, 潘樹林, 徐峰, 趙虎, 丁峰, 劉福烈
【申請人】西南石油大學(xué)
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年2月17日