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

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作者余洋洋
来源成都理工大学
出版年2019
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。

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