水力壓裂是一種有效的非常規(guī)油氣開發(fā)工程技術(shù),通過在目標(biāo)儲層產(chǎn)生裂縫以改善低滲透性儲層,可以更有效地從儲層中采收油氣。在水力壓裂過程中,高壓流體通過壓裂井注入到儲層中,地下應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變,進(jìn)而誘發(fā)微地震事件,微地震事件則可能被安置在地表或監(jiān)測井中的地震臺站記錄下來。對檢測到的微地震事件進(jìn)行定位,并且根據(jù)其分布可以用來評估誘發(fā)裂縫的發(fā)育情況和儲層改造體積。通常認(rèn)為,檢測到的事件越完整,對微地震事件的定位越準(zhǔn)確,則越有利于準(zhǔn)確評估地下裂縫網(wǎng)絡(luò)的發(fā)育情況以及儲層改造體積。但是由于微震信號能量弱,很難完備地檢測到微震信號,而且在某些情況下裂縫的產(chǎn)生不一定會伴隨微地震的產(chǎn)生,因此只根據(jù)微地震事件的分布來描述水力壓裂造成的裂縫區(qū)域存在偏差。對于壓裂產(chǎn)生的裂縫,它們對入射地震波來說是一個強(qiáng)散射體�；诖�,本論文提出了一種表征壓裂產(chǎn)生裂縫分布的新方法,即利用微地震事件波形中的散射波進(jìn)行逆時偏移,從而直接對裂縫區(qū)域進(jìn)行成像。對于多級水力壓裂系統(tǒng),前面壓裂段誘發(fā)產(chǎn)生的裂縫,可以充當(dāng)后續(xù)壓裂產(chǎn)生微地震波場的強(qiáng)散射體,因此后段壓裂誘發(fā)的微震事件的波形則可能包含前段裂縫引起的散射波。因此,對某段壓裂的微地震波形進(jìn)行逆時偏移成像,通過對波形中強(qiáng)散射波進(jìn)行成像,則可以描述前段壓裂誘發(fā)的裂縫以及天然存在的裂縫�；谝粋�井下微地震監(jiān)測系統(tǒng),發(fā)展了基于聲波方程的井下微地震逆時偏移算法并基于正演模型進(jìn)行了算法的驗(yàn)證。微地震逆時偏移的成像結(jié)果不僅會受到微地震監(jiān)測系統(tǒng)的影響,也可能受到周圍地下結(jié)構(gòu)的成像干擾,從而無法較好的照明目標(biāo)裂縫區(qū)域。因此,本論文提出基于染色算法的針對目標(biāo)成像的微地震逆時偏移算法。通過對目標(biāo)成像區(qū)域進(jìn)行染色標(biāo)記,可以創(chuàng)建一個僅與被標(biāo)記的地下結(jié)構(gòu)及其周圍結(jié)構(gòu)有關(guān)的虛波場,從而獲得一個僅與被標(biāo)記結(jié)構(gòu)及其周圍結(jié)構(gòu)有關(guān)的成像結(jié)果,實(shí)現(xiàn)改善目標(biāo)壓裂段的成像照明情況,提高目標(biāo)區(qū)域的成像效果。上述發(fā)展的微地震偏移成像算法基于聲波波動方程,需要對臺站接收到的波場進(jìn)行反傳和對震源產(chǎn)生的波場進(jìn)行正傳,通過P波或者S波的波形互相關(guān)為成像條件對地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像,因此在某種程度上受震源函數(shù)和輻射花樣的影響。為了消除震源對成像結(jié)果的影響,本論文進(jìn)一步發(fā)展了基于彈性波動方程的微地震逆時成像算法,只對臺站記錄的波形沿著時間反方向傳播,并對分離的P、S波場實(shí)施成像條件就可以實(shí)現(xiàn)。這種基于逆時成像的算法不需要知道微震的位置、震源函數(shù)和震源機(jī)制,可以確定微震的位置和結(jié)構(gòu)。為了提高成像的分辨率,本論文提出分組成像條件來提高成像的能量聚焦。與自相關(guān)/互相關(guān)成像條件相比,分組成像條件能夠較好的壓制空間采樣不足造成的成像噪聲,也能更好的適應(yīng)稀疏的臺站分布。與幾何平均成像條件相比,分組成像條件對臺站數(shù)據(jù)的要求更低,不容易產(chǎn)生不穩(wěn)定的成像結(jié)果,更適合實(shí)際地震數(shù)據(jù)處理。論文基于合成和實(shí)際數(shù)據(jù),進(jìn)行了算法的測試,發(fā)現(xiàn)基于分組成像條件的微地震成像算法,一方面可以對微震進(jìn)行定位,另一方面也可以對結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TE357.1
【部分圖文】：

邐０．３邐０．６邐０．９邐１．２邐１．５逡逑Ｘ（ｋｍ）逡逑圖２．１二維井中微地震監(jiān)測的觀測系統(tǒng)與Ｐ波速度模型。Ｐ波背景速度為４２００ｍ／ｓ，逡逑在Ｘ邋＝邋１０００邋ｍ處有斷裂帶，斷裂帶設(shè)置為比背景速度低１５％的低速異常。監(jiān)測井位于Ｘ邋＝逡逑４４５米處，井中安置３６級檢波器，在深度上自Ｚ＝９７５邋ｍ分布到Ｚ＝２０２５邋ｍ，檢波器間距為逡逑３０ｍ，由白色三角形表示。８個微地震事件分別位于（８５０邋ｍ，邋２１２０邋ｍ），邋（８５０邋ｍ，邋１９７５邋ｍ），邋（８５０逡逑ｍ，邋２２６０邋ｍ），邋（８６２邋ｍ，邋２０４８邋ｍ），邋（８６２邋ｍ，邋２１７０邋ｍ），邋（８３０邋ｍ，邋２１０７邋ｍ），邋（８４３邋ｍ，邋２０４１邋ｎｒ）和（８４２邋ｍ，逡逑２２３５邋ｍ），用白色星號表示。逡逑（ａ）邐（ｂ）逡逑。．２５逡逑３０－５邋－ｆ＇逡逑Ｉ逡逑０邐０．３邐０．６邐０．９邐１．２邐１．５邐０邐５邐１０邐１５邐２０邐２５邐３０邐３５逡逑Ｘ（ｋｍ）邐Ｒｅｃｅｉｖｅｒ邋ｎｕｍｂｅｒ逡逑圖２．２位于（８５０ｍ，邋１９７５ｍ）的地震事件的Ｐ波波場快照與臺站記錄。（ａ）通過有限差逡逑分法正演Ｐ波波場在傳播了邋ｔ邋＝邋０．１７８６ｓ時的波場快照。（ｂ）井中３６級檢波器的記錄，時逡逑間采樣間隔為０．５９５ｍｓ。模型設(shè)置如圖２．１所示。逡逑１３逡逑

Ｘ（ｋｍ）邐Ｒｅｃｅｉｖｅｒ邋ｎｕｍｂｅｒ逡逑圖２．２位于（８５０ｍ，邋１９７５ｍ）的地震事件的Ｐ波波場快照與臺站記錄。（ａ）通過有限差逡逑分法正演Ｐ波波場在傳播了邋ｔ邋＝邋０．１７８６ｓ時的波場快照。（ｂ）井中３６級檢波器的記錄，時逡逑間采樣間隔為０．５９５ｍｓ。模型設(shè)置如圖２．１所示。逡逑１３逡逑

邐０．３邐０．６邐０．９邐１．２邐１．５逡逑Ｘ（ｋｍ）逡逑圖２．４疊后成像結(jié)果。將圖２．３所示的８個事件的逆時偏移成像結(jié)果歸一化并且疊加逡逑得到疊后成像結(jié)果。逡逑（ａ）逡逑０邐—ｒ—，邋ｉｉ１逡逑0．６邋１０－６逡逑0．９邐０４逡逑：：：Ｂ邋＿邋ｎ邋：：逡逑０邐０．３邐０．６邐０．９邐１．２邐１．５逡逑Ｘ（ｋｍ）逡逑（ｂ）逡逑０邋卜二＿＊＇＇—ｎｉ１逡逑ｏ．３邐Ｉ邋°－８逡逑。６邋■。６逡逑！；：｜＾Ｈ：：逡逑￡卜逡逑壚邋Ｔ邋＊邐Ｉ－０－４逡逑ｚ－１？邋ｉ＂邋Ｗ－１＾．６逡逑：；ＨＩＫｈＨＩ：８逡逑０邐０．３邐０．６邐０．９邐１．２邐１．５逡逑Ｘ（ｋｍ）逡逑圖２．５傳感器分布在不同深度時逆時偏移成像結(jié)果的對比。（ａ）當(dāng)３６級傳感器分布逡逑從Ｚ＝１５７５邋ｍ到２６２５邋ｍ時的８個事件的疊后成像結(jié)果；（ｂ）當(dāng)３６級傳感器分布從Ｚ＝７７５逡逑ｍ到１８２５邋ｍ時的８個事件的疊后成像結(jié)果。逡逑１６逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 孫文博;孫贊東;朱興卉;;相對保幅的角度域VSP逆時偏移(英文)[J];Applied Geophysics;2011年02期

2 馬德堂,朱光明;彈性波波場P波和S波分解的數(shù)值模擬[J];石油地球物理勘探;2003年05期

本文編號：2816967