水力壓裂地面微地震監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)處理方法研究

《水力壓裂地面微地震監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)處理方法研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、國博士學(xué)位論文丞左壓銎地面筮地基些捌皇數(shù)據(jù)處堡友這班宜密級(jí)作者姓名：王維渡指導(dǎo)教師：型迸鼎瞳±；揚(yáng)量壹班囂雖地廈皇地韭塑堡班囂壓學(xué)位類別：堡堂墟±學(xué)科專業(yè)：固佳地韭物理芏培養(yǎng)單位：主國抖堂醫(yī)盔堂墊廑生墊蔓塑堡班煎壓2012年11月院帥學(xué)姒科㈨國訊中?SurtaceDasedmlcroselsmlCmonltorlnganddataprocessingmetllodIordllnVnraUJlCIraCtUnngl●·ll●1l●●●●By、№iboWANGADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialf

2、ulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofsolidgeophysicsInstituteofGeologyandGeophysicsUniversityofChineseAcademyofScienceNovember,2012中國科學(xué)院大學(xué)地質(zhì)與地球物理研究所研究生學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在割迸盤!拯筮壹導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的內(nèi)容外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得生國科堂院太堂地廈皇絲蔓物理硒究逝塞墓他熬直扭撿的學(xué)位或證書而使用過的材料

3、。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中做了明確的說明并表示謝意。論文與資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。學(xué)位論文作者簽名：莖』警』盆廣簽字日期：訪，)年／／月，廠日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解主國型堂暄太堂墊廈墨墊遂物理硒塞壓有關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的規(guī)定，研究所有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交本論文及論文的復(fù)印件和電子文檔，允許論文被查閱和借閱；生國科堂院太堂絲廈皇絲墼物堡嬰究壓可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索和傳播，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文(保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書)。保密論文注釋：本學(xué)位論文屬于保密范疇

4、，保密期限年，解密后適用本授權(quán)書。學(xué)位論文作者簽名：互準(zhǔn)?攻簽字日期：■tJ-年／f月J7-Et導(dǎo)師簽名：h

5、節(jié)移磅簽字日期：二，2年，f月Ⅸ日摘要油氣井壓裂裂縫監(jiān)測(cè)是微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)在油氣田的一個(gè)主要應(yīng)用。通過在井下或地面布設(shè)檢波器可接收壓裂過程中巖石破裂釋放的微地震信號(hào)，對(duì)微震信號(hào)進(jìn)行震源定位計(jì)算可確定一系列微震事件點(diǎn)的三維坐標(biāo)，通過這些事件點(diǎn)的三維分布可以描述壓裂產(chǎn)生裂縫的長度、方位、高度等參數(shù)，事件點(diǎn)分布隨時(shí)間變化的過程可以動(dòng)態(tài)描述裂縫的延伸擴(kuò)展過程。微地震監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)于壓裂裂縫描述、壓裂波及體積確定具有重要意義。油氣井水力壓裂微地震監(jiān)測(cè)有井下監(jiān)測(cè)和地面監(jiān)測(cè)兩種方式。地面監(jiān)測(cè)因?yàn)闊o需在壓裂

6、井附近找鄰井作為監(jiān)測(cè)井而更易于應(yīng)用。本文首先研究對(duì)比了井下和各種地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特點(diǎn)，制定了一種地面微地震監(jiān)測(cè)方案。該方案采用30～50個(gè)地面監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，各站點(diǎn)獨(dú)立采集與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，通過采用高靈敏度檢波器，檢波器埋深1-5米的方式提高采集信號(hào)信噪比。研制了一種高性能的單通道微地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集器。該采集器使用32位ADC進(jìn)行檢波器信號(hào)的數(shù)字化轉(zhuǎn)換，并在一個(gè)電路板上集成了GPS芯片和U盤讀寫芯片，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立采集和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。它還采用高精度晶振保證信號(hào)采樣頻率的精度，這對(duì)于后期數(shù)據(jù)處理中的多道信號(hào)同步非常重要。采用Delphi和Matlab混合編程開發(fā)了一個(gè)集成的數(shù)據(jù)處理軟件。Delphi用于編寫軟件界面和功能

7、集成，Access數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)每口井的相關(guān)數(shù)據(jù)。涉及科學(xué)計(jì)算的功能都通過調(diào)用Matlab工具箱函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，保證了計(jì)算的準(zhǔn)確性。震源定位是微地震數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵問題，傳統(tǒng)的方法是提取多站點(diǎn)信號(hào)的微震信號(hào)初至?xí)r間，求解一個(gè)方程組來確定震源。這種方法不適用于地面監(jiān)測(cè)的低信噪比信號(hào)，因?yàn)槌踔習(xí)r間難以提取。本文采用適用于地面微地震監(jiān)測(cè)信號(hào)特點(diǎn)的地震發(fā)射層析成像(SeismicEmissionTomography，SET)震源定位方法，并通過數(shù)值模擬研究了SET算法的特性，如定位準(zhǔn)確性與站點(diǎn)個(gè)數(shù)、信號(hào)信噪比、站點(diǎn)分布拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的關(guān)系。指出對(duì)于某個(gè)確定個(gè)數(shù)的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)分布結(jié)構(gòu)，SET成像存在一個(gè)可識(shí)別信號(hào)信噪比閾值

8、，只有信號(hào)信噪比大于這個(gè)閾值才可以準(zhǔn)確成像并定位。而對(duì)于特定信噪比的信號(hào)，站點(diǎn)個(gè)數(shù)滿足信噪比閾值后再繼續(xù)大幅增加站點(diǎn)個(gè)數(shù)對(duì)震源定位準(zhǔn)確性的改善并不是很大。SET成像法需要地層速度模型計(jì)算地下各網(wǎng)格點(diǎn)至地面監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的理論走時(shí)，本文根據(jù)實(shí)際情況采用一種等效速度模型，建立了等效速度模型求解的優(yōu)化問題數(shù)學(xué)模型并用遺傳算法求解。利用壓裂段射孔信號(hào)或壓裂初始破裂信號(hào)對(duì)等效速度模型進(jìn)行求解，實(shí)際應(yīng)用表明這種處理