一種井中壓裂微地震事件識別方法
【專利摘要】本發(fā)明是應(yīng)用于水力壓裂微地震監(jiān)測的微地震事件識別方法，利用井中檢波器在水力壓裂過時(shí)采集記錄，對三分量數(shù)據(jù)進(jìn)行極化旋轉(zhuǎn)，在時(shí)間域計(jì)算給定前后時(shí)窗的能量比，綜合時(shí)間域徑向分量和垂直分量的能量比、頻率域的主頻段內(nèi)前后時(shí)窗的能量比和多道射孔信號時(shí)差拉平疊加曲線，識別出具有不同能量級別的壓裂過程中產(chǎn)生的微地震事件，本發(fā)明有效的提高了現(xiàn)場微地震有效事件的識別效率，同時(shí)避免了單個(gè)分量上微地震事件沒有振幅響應(yīng)使有效事件識別失敗的情況，有效去除強(qiáng)能量噪聲干擾，設(shè)置不同的門檻兒值，有利于對不同級別和不同類型的事件進(jìn)行分類篩選。
【專利說明】一種井中壓裂微地震事件識別方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及地球物理勘探中地震數(shù)據(jù)處理技術(shù)，是一種利用三分量微地震記錄能 量比，并通過分析已接收到的射孔信號來進(jìn)行空間旋轉(zhuǎn)、確定微地震事件的頻率和周期，用 不同門檻兒值和多種信號特征曲線來識別和標(biāo)識不同類型的微地震信號，提高壓裂過程中 微地震事件識別效率和效果的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 為了提高低滲透率低孔隙度地層的采收率，石油開采過程中的常采用水力壓裂操 作，利用井中微地震監(jiān)測技術(shù)，對水力壓裂增產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行診斷，實(shí)時(shí)調(diào)整施工規(guī)模、設(shè)計(jì)方 案和裂縫描述，高效利用壓裂液，增加與儲層的接觸面積并提高壓裂資源的使用效率。通過 實(shí)時(shí)的壓裂微地震定位技術(shù)描述裂縫生成過程，繪制裂縫縫網(wǎng)三維形態(tài)，可以在作業(yè)過程 中快速?zèng)Q策，確保壓裂資源能夠有效利用。更好地了解本區(qū)儲層對壓裂的響應(yīng)，不斷改善未 來的壓裂設(shè)計(jì)和油藏管理，利用實(shí)時(shí)監(jiān)測技術(shù)對未來改儲層與其他井完井提供增產(chǎn)優(yōu)化建 議。
[0003] 如何實(shí)時(shí)高效的從連續(xù)不間斷采集的海量數(shù)據(jù)中識別出具有一定能量級別的微 地震事件是進(jìn)行實(shí)時(shí)定位并確定裂縫擴(kuò)展過程和縫網(wǎng)形態(tài)描述的前提。
[0004] 天然地震定位過程中對于微地震事件的識別常采用STA/LTA前后時(shí)窗能量比掃 描的方法，天然地震的臺站常采用單分量檢波器，因此這種方法很適用，由于水力壓裂復(fù)雜 的震源機(jī)制和井中三分量檢波器的水平分量方向隨機(jī)性，導(dǎo)致水力壓裂過程中產(chǎn)生的微地 震事件在各級檢波器不同分量上振幅響應(yīng)不一致或可能沒有響應(yīng)，單獨(dú)對各級檢波器不同 分量進(jìn)行STA/LTA前后時(shí)窗能量比掃描，有可能會(huì)漏掉在有的分量上沒有振幅響應(yīng)的微地 震事件，最終影響壓裂產(chǎn)生裂縫方位和縫網(wǎng)形態(tài)的描述。
[0005] 在監(jiān)測距離相對較遠(yuǎn)，壓裂微地震事件能量相對較弱的情況下，壓裂微地震事件 的能量與背景噪聲相近，很難選取合適的能量比門檻值從背景噪聲識別有用的壓裂微地震 事件，如何放大壓裂微地震事件與背景噪聲的能量比差異，去除高低頻背景噪聲的干擾，突 出壓裂微地震事件，常規(guī)微地震事件識別方法難以實(shí)現(xiàn)。
[0006] 盡管在壓裂過程中采用各種方法來避免來自地面和井中的各種干擾，如井筒波、 氣體和井周圍液體流動(dòng)，而且這些擾動(dòng)往往能量很強(qiáng)，常規(guī)方法很難將其與壓裂過程中產(chǎn) 生的壓裂微地震事件加以區(qū)分。
[0007] 水力壓裂的震源機(jī)制決定了大多壓裂微地震事件的橫波能量要強(qiáng)于縱波能量，能 量相對較弱的縱波難于識別，但其良好的極化信息在壓裂微地震事件的定位過程中又非常 重要，如何從壓裂微地震事件中識別出不同能量級別的縱波事件并加以標(biāo)識，對于后期選 擇不同的方法進(jìn)行定位尤為關(guān)鍵。
[0008] 壓裂微地震事件的識別是整個(gè)壓裂微地震實(shí)時(shí)監(jiān)測的首要步驟，也是微地震事件 定位的關(guān)鍵步驟之一，只有高效可靠地從連續(xù)采集的海量微地震記錄里識別出壓裂微地震 事件，并對事件的類型加以標(biāo)識，后期采用不同的定位算法對事件進(jìn)行精確定位，提高事件 的定位效率，才能最終實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位的目標(biāo)，給予壓裂過程產(chǎn)生的裂縫方位和縫網(wǎng)形態(tài)精 確的描述。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明針對以上問題，提供一種滿足現(xiàn)場實(shí)時(shí)定位要求，將不同能量級別和類型 的事件識別并標(biāo)識，并去除能量強(qiáng)的干擾事件的井中壓裂微地震事件識別方法。
[0010] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，首先利用三分量檢波器排列在井中連續(xù)采集鄰井水力 壓裂過程中產(chǎn)生的原始記錄，進(jìn)行三個(gè)分量的實(shí)時(shí)極化旋轉(zhuǎn)，并由射孔信號分析給定時(shí)窗 的大小，計(jì)算限定前后時(shí)窗內(nèi)的能量比，選取合適的門檻兒值，綜合分析時(shí)間域徑向分量和 垂直分量的能量比、頻率域的主頻段內(nèi)前后時(shí)窗的能量比和多道射孔信號時(shí)差拉平疊加曲 線，對事件進(jìn)行分類標(biāo)識，最終將壓裂過程中產(chǎn)生的壓裂微地震事件從背景噪聲中識別出。 [0011] 本發(fā)明特征是具體采用了以下步驟：
[0012] 1)分別讀取原始記錄中各級檢波器的三分量原始數(shù)據(jù)；
[0013] 2)根據(jù)對射孔信號的分析計(jì)算各分量空間方位角，實(shí)時(shí)對記錄中各分量進(jìn)行旋 轉(zhuǎn)，得到徑向分量和垂直分量，使各分量數(shù)據(jù)極性保持一致；
[0014] 3)根據(jù)射孔信號確定壓裂微地震事件的頻率和周期；
[0015] 4)對于能量相對較強(qiáng)的微地震事件，根據(jù)頻率和周期實(shí)時(shí)計(jì)算三分量數(shù)據(jù)前后時(shí) 窗內(nèi)的信號能量比：
[0016]

【權(quán)利要求】
1. 一種井中壓裂微地震事件識別方法，特點(diǎn)是采用以下步驟實(shí)現(xiàn)： 1) 安置并讀取原始記錄中各級檢波器的三分量原始數(shù)據(jù)； 2) 根據(jù)對射孔信號的分析計(jì)算各分量空間方位角，實(shí)時(shí)對記錄中各分量進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，得 到徑向分量和垂直分量，使各分量數(shù)據(jù)極性保持一致； 3) 根據(jù)射孔信號確定壓裂微地震事件的頻率和周期； 4) 對于能量相對較強(qiáng)的微地震事件，根據(jù)頻率和周期實(shí)時(shí)計(jì)算三分量數(shù)據(jù)前后時(shí)窗內(nèi) 的信號能量比： 5) 對于觀測距離遠(yuǎn)能量相對較弱的微地震事件，計(jì)算前后時(shí)窗內(nèi)的信號能量比的平方 R (j)2,放大比值的差異； 6) 采用步驟4)和5)對正式施工實(shí)時(shí)三份量數(shù)據(jù)計(jì)算能量比R (i)值，大于3小于5 的事件為一般強(qiáng)度微地震事件，能量比大于5的為較強(qiáng)微地震事件； 7) 在時(shí)間域?qū)崟r(shí)計(jì)算垂直分量和徑向分量的能量比； 8) 在頻率域?qū)崟r(shí)計(jì)算主頻段內(nèi)前后時(shí)窗的能量比； 9) 用射孔信號各道的時(shí)差將各道數(shù)據(jù)拉平疊加； 10) 用步驟6)得到的較強(qiáng)的微地震事件，通過步驟7)確定垂直分量和徑向分量的能量 t匕，當(dāng)步驟7)垂直分量和徑向分量的能量比大于5時(shí)，求取下一級檢波器時(shí)間延遲間隔為 t的信號能量比，當(dāng)下一級檢波器時(shí)間延遲間隔為t的能量比也大于5時(shí)，識別為井筒波噪 聲干擾； 用步驟6)識別出的一般強(qiáng)度微地震事件，通過步驟5)將能量比值放大進(jìn)行進(jìn)一步識 另IJ，或通過步驟9)將該時(shí)刻的各道數(shù)據(jù)按射孔時(shí)差進(jìn)行疊加，疊加后能量比大于5時(shí)識別 為壓裂微地震事件； 對背景噪聲監(jiān)測中存在強(qiáng)低頻或高頻干擾的資料，通過步驟8)將信號進(jìn)行傅里葉變換 到頻率域后，取《1到ω2主頻段，通過帶通濾波濾掉低頻或高頻信號，計(jì)算信號能量比，當(dāng) 能量比大于3小于5時(shí)，識別為一般強(qiáng)度事件，當(dāng)能量比大于5時(shí)識別為較強(qiáng)微地震事件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特點(diǎn)是步驟4)所述的計(jì)算三分量數(shù)據(jù)前后時(shí)窗內(nèi)的信號能 量比采用下式：
式中R (i)為i時(shí)刻前后時(shí)窗內(nèi)的信號能量比，h為i時(shí)刻前短時(shí)窗長度，12為i時(shí) 刻后長時(shí)窗長度，Exyz (j)為在j時(shí)刻三分量振幅絕對值之和。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特點(diǎn)是步驟7)計(jì)算垂直分量和徑向分量的能量比采用下 式：
式中R (i)為i時(shí)刻垂直和徑向分量能量比，1為i時(shí)刻時(shí)窗長度，ampz (j) 2和ampx (j) 2分別為j時(shí)刻垂直分量和徑向分量振幅的平方。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特點(diǎn)是所述的步驟8)計(jì)算主頻段內(nèi)前后時(shí)窗的能量比采用 下式：
式中R (i)為i時(shí)刻垂直和徑向分量能量比，h為i時(shí)刻前短時(shí)窗長度，12為i時(shí)刻 后長時(shí)窗長度，ω2為頻率范圍，Χι ( ω )2為i時(shí)刻前后時(shí)窗傅里葉變換后到ω2主 頻段的功率譜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特點(diǎn)是步驟10)所述的下一級檢波器時(shí)間延遲間隔為 t=d/1500m/s，d為相鄰兩級檢波器的距離。
【文檔編號】G01V1/40GK104216008SQ201310219954
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月5日
【發(fā)明者】李飛, 李彥鵬, 徐剛, 儲仿東, 容嬌君, 劉博 , 衡峰, 劉騰蛟 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司