作为传统油气资源的重要补充,非常规油气藏的开发利用为实现能源结构的低碳转型提供了重要支撑。非常规油气储层普遍具有低孔隙度、低渗透率的特征,通常需要水力压裂技术构建人工缝网实现油气的有效开采。水力压裂引发的微弱地震活动能揭示压裂区域的孕震机制和裂缝的空间分布,为评估压裂的增产效果提供可靠的信息支撑。 在水力压裂期间,检波器需要连续不间断地采集压裂区域的微弱地震信号。面对海量微地震数据,快速准确的初至拾取技术对水力压裂监测至关重要。本文为解决传统拾取方法效率和准确率低的问题,提出了基于模糊C均值(Fuzzy C-means,简称FCM)聚类与赤池信息(Akaike information criterion,简称AIC)准则的综合拾取方法。该方法通过FCM聚类识别出有效信号区间,结合AIC准则实现了对微地震事件的高效自动拾取。经过全面的系统性测试验证,该方法相较于传统的AIC方法展现出更高的准确率,为后续震源机制的精确反演奠定了基础。 在震源机制反演方面,本文使用矩张量模型对水力压裂诱发的微震震源进行表征。以P波初动极性、纵横波振幅比和整个波形信息为约束条件来构建目标函数,同时采用邻域算法不断迭代搜索全局最优解来求取震源机制,以波形匹配图来衡量合成数据与实际数据的误差。在数值模拟实验测试中,反演结果和合成数据的波形匹配图具有较好的一致性,验证了本文全波形震源机制反演算法的准确性。 在裂缝拟合方面,本文从得到的震源机制解出发,采用微地震方法建立离散裂缝网络模型。在基于微地震事件时空分布构建离散裂缝网络的方法中,加入震源机制解作为约束条件来进行水力压裂缝网的连接,同时定义一个分支指数指标来定性描述裂缝复杂程度。 最后以西南某特定区域水力压裂作业期间记录的微地震事件数据为基础开展了实际的数据测试。根据这些数据反演出该压裂区域的震源机制解并进行分析,同时以反演的震源机制为约束条件进行基于微地震事件时空分布的缝网拟合。结果表明该压裂区域产生的微地震事件大多是以剪切应力主导的走滑型微震为主,局部伴随着拉张和压缩破裂。裂缝整体方位为北西-南东117°,北西翼延伸比南东翼较短且构成的裂缝网络结构较简单,结合砂体图推断是砂体质量抑制了压裂液的有效扩展,导致北西翼储层改造不充分,应采取暂堵转向压裂等方法加强北西侧开发。