井中微地震壓裂監(jiān)測技術(shù)在n井中的研究與應(yīng)用

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1、井中微地震壓裂監(jiān)測技術(shù)在N井中的研究與應(yīng)用中石化石油工程地球物理有限公司勝利分公司馮敏摘要：微地震壓裂監(jiān)測就是用記錄地震波的方法對壓裂作業(yè)過程產(chǎn)生的微地震信號進(jìn)行記錄、分析和處理，監(jiān)測壓裂效果的一項(xiàng)技術(shù)。N井微地震壓裂監(jiān)測項(xiàng)目采用斜井壓裂，直井監(jiān)測的方式進(jìn)行施工，文章以N井為例，分別從采集和處理解釋技術(shù)方面，對微地震壓裂監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行了研究。關(guān)鍵詞：N井；微地震壓裂監(jiān)測；處理解釋1釆集技術(shù)研究1.1采集工藝特點(diǎn)及設(shè)備要求。井中微地震壓裂監(jiān)測資料相對于地面地震具有一些特殊性[2]:（1）頻率高，主要頻率集中在100-1500HZ;（2）水力壓裂產(chǎn)生的微地震事件能量微

2、弱，且高頻成分極易被袞減吸收；（3）實(shí)時(shí)性強(qiáng)，耗時(shí)長，通常需要連續(xù)記錄。以上特點(diǎn)決定了對采集設(shè)備的如下要求：（1）多級數(shù)。采用多級數(shù)可以達(dá)到如下目的：多次覆蓋，得到更多的地震數(shù)據(jù)；提高施工效率；減少井炮數(shù)量；節(jié)約工農(nóng)費(fèi)用。（2）三分量高靈敏度高帶寬檢波器。在井中條件下，特別對于壓裂監(jiān)測施工來說，無論井下震源產(chǎn)生的能量還是微地震事件產(chǎn)生的地震能量都是非常微弱的，并且頻率非常高，要求井中使用的檢波器具有相當(dāng)高的靈敏度和測量帶寬.（3）高采樣率下的連續(xù)記錄能力。由于壓裂施工時(shí)間比較長，為了完整記錄這段時(shí)間內(nèi)發(fā)牛.的所有微地震事件，要求采集系統(tǒng)具有連續(xù)記錄和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸

3、的能力。（4）高可靠性。耐高溫、高壓，適應(yīng)井下殊環(huán)境。1.2微地震壓裂監(jiān)測采集施工（1）下井記錄射孔定位信號。作業(yè)完成后地面儀器到達(dá)監(jiān)測井場就位，井下儀器檢測合格后下井到指定層位并推靠好。錄制井下噪音。噪音合格后通知壓裂井場的射孔隊(duì)，在射孔開始前幾分鐘開始記錄，直至射孔完成并得到良好的射孔記錄?，F(xiàn)場對射孔記錄進(jìn)行處理以確定每一個(gè)檢波器的方位。需要接收兩次射孔信號對數(shù)據(jù)檢驗(yàn)與校正。（2）壓裂監(jiān)測。N井微地震壓裂監(jiān)測項(xiàng)目采用斜井壓裂，直井監(jiān)測的方式進(jìn)行施工，在壓裂作業(yè)幵始前幾分鐘幵始記錄，儀器上將同時(shí)顯示連續(xù)記錄文件與事件記錄文件，記錄過程中密切監(jiān)視儀器狀態(tài)，壓裂過

4、程持續(xù)幾個(gè)小吋，在壓裂結(jié)束后繼續(xù)記錄一段吋間以保證不漏掉微地震事件。所得數(shù)據(jù)量視壓裂規(guī)模人小與壓裂持續(xù)時(shí)間長短而定。2.處理技術(shù)研究2.1原始資料分析。儀器記錄到的定位資料信噪比較高，Z分量能量較強(qiáng)，相位一致性好，初至清晰。能夠看到明顯的事件顯示，N井的原始資料滿足地質(zhì)任務(wù)的要求。3.2處理技術(shù)研究。井中微地震事件的處理與地面地震資料處理不同，主要分三個(gè)部分，第一部分：需要搜索出微地震事件來，蘇中的難點(diǎn)是識別微地震事件，弄清哪些是微地震事件，哪些是噪音；第二部分：找到微地震事件的P波到達(dá)吋及其質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向；第三部分：利用微地震事件走時(shí)差進(jìn)行反演，得到震源的徑向、

5、縱向位置、方位，最終得到裂縫的空間分布。2.2.1監(jiān)測數(shù)據(jù)方位校正。在進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)方位校正前，要對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行合并和標(biāo)準(zhǔn)化處理，使數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為軟件可以識別的格式，轉(zhuǎn)化后對定位數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定校正的方位角。井下三分量檢波器的水平分量的方位是隨機(jī)取向的。通過定位震源P波的偏振測定檢波器旋轉(zhuǎn)的方位，將接收到的資料進(jìn)行坐標(biāo)變換，變換到基準(zhǔn)方向，進(jìn)行后續(xù)微地震處理。方位校正前監(jiān)測數(shù)據(jù)相位發(fā)生反轉(zhuǎn)，校正后相位一致，初至明顯得到改善.2.2.2事件識別。事件識別是微地震資料處理中比較重要的環(huán)節(jié)，冇效事件識別主要根據(jù)信號與噪聲間的差異實(shí)現(xiàn)，算法綜合考慮了運(yùn)算速度、實(shí)際微地震信號

6、與噪聲的特點(diǎn)。以能量比法為基礎(chǔ)，冋吋結(jié)合了偏振特性與走吋特點(diǎn)。在實(shí)際處理中通過對記錄中噪聲的分析，利用能量比偏振分析法，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了事件識別，共識別出事件65個(gè)，其中冇效事件42個(gè)。2.2.3速度建模。模擬退火法源于統(tǒng)計(jì)熱力物理學(xué)，模擬熔融狀態(tài)下物體緩慢冷卻達(dá)到結(jié)晶狀態(tài)的物理過程。生成一系列參數(shù)向量模擬粒子的熱運(yùn)動(dòng)，通過緩慢地減小一個(gè)模擬溫度的控制參數(shù)，使模擬的系統(tǒng)最終冷卻結(jié)晶達(dá)到系統(tǒng)能量最小值的過程。模擬退火法本質(zhì)上是一個(gè)啟發(fā)式的蒙特卡洛優(yōu)化過程，模仿退火物理過程，是非線性反演算法中一種最常用的算法。與傳統(tǒng)的線性反演方法相比該方法具有：不依賴初始模型的選擇

7、、能尋找全局最小點(diǎn)而不陷入局部極小等優(yōu)點(diǎn)。2.2.4初至拾取。根據(jù)地震道初至波的特殊性質(zhì)，如振幅比較強(qiáng)、能量比較大等，以這些條件為約束條件來準(zhǔn)確地拾取地震波初至吋間［3】。初至拾取可采用人機(jī)交互的方式進(jìn)行，這種方法精度高，但速度?一般；也可采用微機(jī)自動(dòng)拾取的方式，此方法速度快，但受相關(guān)噪聲的影響拾取精度低，偏差較大。綜合考慮，選取了精度較高的人機(jī)交互拾取。2.2.5微地震反演。微地震資料的應(yīng)用中，需要最終反演出微地震震源的準(zhǔn)確位置，目前的微地震反演方法包括：模擬退火法、遺傳算法、Geiger法、網(wǎng)格搜索法等，其中Geiger定位方法是一種經(jīng)典的定位方法，在實(shí)際現(xiàn)

8、場定位中應(yīng)用廣泛，效果較