本文選題：微地震勘探　切入點：初至自動拾取　出處：《吉林大學》2017年碩士論文

【摘要】：利用水力壓裂技術(shù)對低滲透型油氣藏壓裂注水時會引發(fā)變化的地下應力場,致使地下巖層錯動開裂而誘發(fā)微地震事件。目前國內(nèi)外微地震監(jiān)測技術(shù)是處理水力壓裂最為重要的手段,主要是通過在壓裂井附近排布三分量檢波器,對微地震有效事件進行連續(xù)記錄,從而實現(xiàn)開斷裂縫和油氣藏位置的實時監(jiān)測。微地震監(jiān)測技術(shù)以其獨有的優(yōu)勢能夠?qū)Φ叵铝芽p和壓裂效果進行合理的解釋與評價,進一步為利用水力壓裂技術(shù)調(diào)整改造低滲透型油氣田提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。微地震監(jiān)測技術(shù)需要實時、自動的對檢波器接收的高密度微地震勘探資料進行解釋,實現(xiàn)震源的高精度定位。而微地震初至拾取是實現(xiàn)高精度定位震源的重要環(huán)節(jié),在保證微地震記錄精度的基礎(chǔ)上,設(shè)計實時快速自動穩(wěn)定的初至拾取算法,是提高微地震資料處理速度與野外監(jiān)測分析效率的關(guān)鍵。實際微地震資料有效信號的主要特點是頻率高、能量弱、持續(xù)時間短,且受復雜強隨機噪聲的嚴重干擾,導致信噪比極低。人工拾取微地震初至效率低且不能適應實際生產(chǎn)的實時處理需求。傳統(tǒng)自動拾取微地震初至算法如能量比算法、Akaike信息準則(AIC)算法等,在拾取高信噪比微地震記錄初至時有一定的效果,但是在微地震資料質(zhì)量較差時,其拾取結(jié)果難以滿意。本文從微地震有效信號與復雜噪聲的特征差異入手,分析了微地震隨機干擾的類型和特性,并對有效信號的時間特性進行了全面系統(tǒng)的研究,并以此為基礎(chǔ)提出了基于模糊C-均值聚類(FCM)的微地震初至自動拾取算法。該算法以微地震有效信號與噪聲的特征差異為理論基礎(chǔ),通過不斷優(yōu)化目標函數(shù)得到能夠表征數(shù)據(jù)相似性程度的隸屬度矩陣。隸屬度矩陣的值大于某一預先設(shè)定的閾值時,其值對應的樣本點被劃分為有效信號類,認為微地震數(shù)據(jù)的初至時刻是有效信號類的起始時刻。此外本文還給出了所選模糊指標和隸屬度矩陣初始化參數(shù)的數(shù)值大小和原因,并詳細論證了所選參數(shù)的可行性和有效性。本文全面分析了FCM算法的拾取性能以及模擬與實際微地震資料的拾取效果。通過繪制受試者工作特征(ROC)曲線與誤差統(tǒng)計直方圖驗證了本文算法拾取初至的可靠性與準確性,最低能夠處理信噪比為-8d B的微地震數(shù)據(jù),且準確率高達86%。將該算法應用于模擬與實際微地震資料初至拾取,并與能量比算法和AIC算法進行對比,對比結(jié)果表明本文算法拾取結(jié)果的準確率優(yōu)于其他兩種算法,解決了傳統(tǒng)初至拾取算法在低信噪比時難以有效拾取微地震初至的難題。
[Abstract]:Using hydraulic fracturing technology, the underground stress field will change when fracturing water injection in low permeability reservoirs. At present, microseismic monitoring technology is the most important means to deal with hydraulic fracturing, mainly by arranging three-component geophone near fracturing wells. The effective events of microearthquakes are recorded continuously, so as to realize the real-time monitoring of fracture breaking and oil and gas reservoir location. The microseismic monitoring technology can explain and evaluate the underground fractures and fracturing effect reasonably with its unique advantages. It provides theoretical basis and technical support for the adjustment and reconstruction of low permeability oil and gas fields by hydraulic fracturing technology. Micro-seismic monitoring technology needs to interpret the high-density microseismic exploration data received by geophone in real time and automatically. To realize the high precision location of the earthquake source, and the detection of the first arrival of the micro-earthquake is an important link to realize the high-precision location of the earthquake source. On the basis of guaranteeing the precision of the micro-seismic record, a real-time, fast, automatic and stable algorithm of the first arrival pickup is designed. It is the key to improve the processing speed of microseismic data and the efficiency of field monitoring and analysis. The main characteristics of the effective signal of practical microseismic data are high frequency, weak energy, short duration and serious interference by complex and strong random noise. As a result, the signal-to-noise ratio (SNR) is extremely low. The initial arrival efficiency of manual pickup microearthquakes is low and can not meet the real time processing requirements. The traditional automatic pickup micro-seismic first arrival algorithm, such as the energy ratio algorithm and Akaike information criterion (AICI) algorithm, is used in this paper. There is a certain effect in picking up high signal-to-noise ratio (SNR) microseismic records, but when the quality of microseismic data is poor, it is difficult to obtain satisfactory results. This paper starts with the difference of the characteristics between the effective signals of micro-earthquakes and the complex noises. The types and characteristics of random interference of microearthquakes are analyzed, and the time characteristics of effective signals are studied systematically. Based on this algorithm, a fuzzy C- mean clustering algorithm for automatic pickup of microearthquakes is proposed. The algorithm is based on the differences between the characteristics of effective signals and noises of micro-earthquakes. Through continuous optimization of the objective function, a membership matrix can be obtained, which can represent the degree of similarity of the data. When the value of the membership matrix is larger than a predetermined threshold, the sample points corresponding to the values are divided into effective signal classes. It is considered that the initial arrival time of the microseismic data is the starting point of the effective signal class. In addition, the numerical value and reason of the initialization parameters of the selected fuzzy index and membership matrix are also given in this paper. The feasibility and validity of the selected parameters are demonstrated in detail. In this paper, the picking performance of the FCM algorithm and the pickup effect of simulated and actual microseismic data are comprehensively analyzed. The histogram verifies the reliability and accuracy of the algorithm. Microseismic data with a signal-to-noise ratio of -8dB can be processed at the minimum, and the accuracy is as high as 86. The algorithm is applied to the first arrival pickup of simulated and actual microseismic data, and compared with the energy ratio algorithm and the AIC algorithm. The comparison results show that the accuracy of the proposed algorithm is better than that of the other two algorithms, which solves the problem that the traditional first arrival pick-up algorithm is difficult to effectively pick up the initial arrival of micro-earthquakes at low SNR.
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TE357.1;P631.4

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙向東;陳波;姜福興;;微地震工程應用研究[J];巖石力學與工程學報;2002年S2期

2 劉建中,王春耘,劉繼民,趙玉武,劉志鵬;用微地震法監(jiān)測油田生產(chǎn)動態(tài)[J];石油勘探與開發(fā);2004年02期

3 T. Wallroth ,朱成宏;用注水激發(fā)的微地震描述裂隙儲層[J];石油物探譯叢;1996年06期

4 劉建安,馬紅星,慕立俊,邱筱琳;井下微地震裂縫測試技術(shù)在長慶油田的應用[J];油氣井測試;2005年02期

5 王亞娟;張華光;王成旺;劉利霞;鄧軍;胡淑娟;;利用微地震測繪和壓裂模擬分析進行水力裂縫增長動態(tài)研究[J];國外油田工程;2006年10期

6 朱衛(wèi)星;;相關(guān)濾波在微地震數(shù)據(jù)處理中的應用[J];勘探地球物理進展;2007年02期

7 黃今;蘇華友;沙椿;何剛;郝名揚;;錦屏電站微地震監(jiān)測儀故障分析與探討[J];科技經(jīng)濟市場;2008年11期

8 周仲禮;王琪;殷靜;范譚廣;談偉敦;;用微地震發(fā)現(xiàn)高速巖性及識別油氣[J];吐哈油氣;2008年03期

9 黃今;蘇華友;盧國勝;杜林;范波峰;;采動過程中微地震定位方法研究[J];現(xiàn)代礦業(yè);2009年02期

10 黃克獻;李利立;劉軍芳;岳琳;楊啟明;;微地震地下影像技術(shù)在注水破裂監(jiān)測和剩余油分布研究中的應用[J];內(nèi)蒙古石油化工;2009年14期

相關(guān)會議論文 前4條

1 儲仿東;王永輝;李永平;衡峰;容嬌君;;微地震井中監(jiān)測技術(shù)在致密砂巖中的應用實例[A];中國地球物理2013——第十二專題論文集[C];2013年

2 余洋洋;梁春濤;楊宜海;;微地震監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計[A];中國地球物理2013——第二十三專題論文集[C];2013年

3 張佩;張海江;M.Nafi Toksoz;;猶他州Cove Fort-Sulphurdale地區(qū)微地震震源機制研究與應用[A];2014年中國地球科學聯(lián)合學術(shù)年會——專題12：強震機理、孕育環(huán)境與地震活動性分析論文集[C];2014年

4 駱循;;礦山與大型地下工程災害監(jiān)測的微地震技術(shù)應用[A];中國地球物理學會第二十三屆年會論文集[C];2007年

相關(guān)重要報紙文章 前3條

1 特約記者 李銘　通訊員 彭樹禹;長慶井下首次實施微地震試驗成功[N];中國石油報;2009年

2 特約記者 林勇;勝利油田首次自主微地震壓裂監(jiān)測采集試驗成功[N];東營日報;2010年

3 記者 金江山 通訊員 王曉泉;井中微地震裂縫監(jiān)測技術(shù)獲重大突破[N];中國石油報;2013年

相關(guān)博士學位論文 前4條

1 江海宇;油田壓裂微地震地面監(jiān)測速度模型校正及定位研究[D];吉林大學;2016年

2 況文歡;結(jié)合地震學和地質(zhì)力學對微地震數(shù)據(jù)的研究[D];中國科學技術(shù)大學;2015年

3 張喚蘭;微地震數(shù)值模擬及震源定位方法研究[D];西安科技大學;2014年

4 逄煥東;巖體微地震的模式、定位及其失穩(wěn)預報研究[D];山東科技大學;2004年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 王超;微地震正演方法研究[D];長安大學;2015年

2 李亮;微地震信號自動檢測及震源掃描分割矩陣反演方法研究[D];長安大學;2015年

3 于子超;水力壓裂微地震信號提取與裂縫反演研究[D];長安大學;2015年

4 蔣騰飛;微地震數(shù)據(jù)去噪方法研究[D];長江大學;2015年

5 毛小波;基于PTP的多節(jié)點微地震數(shù)據(jù)懫集與傳輸技術(shù)研究[D];成都理工大學;2015年

6 王子陽;砂礫巖體人工裂縫及地層物性的微地震方法研究[D];中國石油大學(華東);2014年

7 屈敬翔;面向頁巖氣勘探的微地震采集記錄儀研制[D];中國海洋大學;2015年

8 田厚強;鄆城煤礦綜放采場微地震與應力特征研究及應用[D];安徽理工大學;2016年

9 王東鶴;基于射線理論的微地震速度模型校正方法研究[D];吉林大學;2016年

10 劉昕;基于高階累積量和Shearlet變換的微地震數(shù)據(jù)噪聲壓制研究[D];吉林大學;2016年

，

本文編號：1682034