基于儲(chǔ)層地質(zhì)力學(xué)參數(shù)的微地震事件正演模擬方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于儲(chǔ)層地質(zhì)力學(xué)參數(shù)的微地震事件正演模擬方法，該基于儲(chǔ)層地質(zhì)力學(xué)參數(shù)的微地震事件正演模擬方法包括：為初始水力壓裂的壓力賦值，使用有限元素法進(jìn)行模型模擬；根據(jù)時(shí)間變化進(jìn)行每一特定時(shí)刻的巖石單元應(yīng)力計(jì)算；根據(jù)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果，結(jié)合巖石破裂準(zhǔn)則，判斷當(dāng)前巖石單元是否發(fā)生破裂；計(jì)算孔隙度參數(shù)；若巖石單元發(fā)生破裂，結(jié)合微震震源機(jī)制計(jì)算震源震級(jí)；以及完成所有時(shí)刻的模擬。該基于儲(chǔ)層地質(zhì)力學(xué)參數(shù)的微地震事件正演模擬方法計(jì)算結(jié)果能夠真實(shí)的反映出地下儲(chǔ)層的實(shí)際變化情況，可以用該方法進(jìn)行地下裂縫及壓裂過程中微震事件的預(yù)測(cè)。
【專利說明】基于儲(chǔ)層地質(zhì)力學(xué)參數(shù)的微地震事件正演模擬方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油工程中水力壓裂模擬及地震勘探方法中的微地震模擬，特別是涉及到一種基于儲(chǔ)層地質(zhì)力學(xué)參數(shù)的微地震事件正演模擬方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水力壓裂是提高致密油氣、頁巖氣等非常規(guī)油氣資源產(chǎn)量的重要手段。在壓裂的過程中，監(jiān)測(cè)壓裂效果，對(duì)壓裂方案提出完善，對(duì)于提高產(chǎn)量，降低成本有著重要的意義。微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)是目前被認(rèn)可的用來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓裂效果的唯一有效手段。在向低滲透率儲(chǔ)層注水或注氣的過程中，會(huì)引起流體壓力前緣的移動(dòng)和孔隙流體壓力的變化，從而引發(fā)微地震事件。通過微地震監(jiān)測(cè)，可以實(shí)時(shí)地調(diào)整、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，有效地提高油氣采收率，實(shí)現(xiàn)油田的整體開發(fā)的科學(xué)化管理。通過水力壓裂下的微地震監(jiān)測(cè)，可以對(duì)壓裂范圍、裂縫發(fā)育方向和大小進(jìn)行有效的追蹤，定位，客觀的評(píng)價(jià)壓裂工程的效果，尤其通過一系列裂縫屬性分析，定位主裂縫的構(gòu)造走向，以及次生裂縫的分布，近似計(jì)算出裂縫的長度、寬度、高度；通過微地震監(jiān)測(cè)，可以對(duì)巖石內(nèi)部流體前緣進(jìn)行成像。油藏工程師通過對(duì)裂縫成像和驅(qū)動(dòng)前緣波及狀況的分析，對(duì)下一步的生產(chǎn)開發(fā)提供有效的指導(dǎo)。對(duì)于一次開發(fā)而言，準(zhǔn)確的裂縫方位和分布范圍將有助于從井中最有效地開發(fā)出移動(dòng)油氣。對(duì)儲(chǔ)層的二次開發(fā)而言，有助于確定采油井位，提高采油率，節(jié)約成本，增加效益。
[0003]目前對(duì)于微地震產(chǎn)生的機(jī)理了解不夠，使得微地震資料在實(shí)際應(yīng)用中效果有待進(jìn)一步完善。常規(guī)的微地震正演技術(shù)是假設(shè)震源和傳播介質(zhì)已知，研究其走時(shí)以及振幅和頻率等傳播規(guī)律的方法，沒有結(jié)合儲(chǔ)層地質(zhì)力學(xué)參數(shù)。為此我們發(fā)明了一種新的基于儲(chǔ)層地質(zhì)力學(xué)參數(shù)的微地震事件正演模擬方法，解決了以上技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種可以進(jìn)行地下裂縫及壓裂過程中微震事件的預(yù)測(cè)的基于儲(chǔ)層地質(zhì)力學(xué)參數(shù)的微地震事件正演模擬方法。
[0005]本發(fā)明的目的可通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn):基于儲(chǔ)層地質(zhì)力學(xué)參數(shù)的微地震事件正演模擬方法，該基于儲(chǔ)層地質(zhì)力學(xué)參數(shù)的微地震事件正演模擬方法包括:步驟1，為初始水力壓裂的壓力賦值，使用有限元素法進(jìn)行模型模擬；步驟2，根據(jù)時(shí)間變化進(jìn)行每一特定時(shí)刻的巖石單元應(yīng)力計(jì)算；步驟3，根據(jù)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果，結(jié)合巖石破裂準(zhǔn)則，判斷當(dāng)前巖石單元是否發(fā)生破裂；步驟4，計(jì)算孔隙度參數(shù)；步驟5，若巖石單元發(fā)生破裂，結(jié)合微震震源機(jī)制計(jì)算震源震級(jí)；以及步驟6，重復(fù)步驟2、步驟3、步驟4和步驟5，完成所有時(shí)刻的模擬。
[0006]本發(fā)明的目的還可通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn):
[0007]該基于儲(chǔ)層地質(zhì)力學(xué)參數(shù)的微地震事件正演模擬方法還包括，在步驟I之前，建立地下儲(chǔ)層的滲流-應(yīng)力-損傷耦合模型，為模型賦儲(chǔ)層地質(zhì)力學(xué)參數(shù)。
[0008]在建立地下儲(chǔ)層的滲流-應(yīng)力-損傷耦合模型的步驟中，該滲流-應(yīng)力-損傷耦合模型采用的儲(chǔ)層參數(shù)控制方程為:
【權(quán)利要求】
1.基于儲(chǔ)層地質(zhì)力學(xué)參數(shù)的微地震事件正演模擬方法，其特征在于，該基于儲(chǔ)層地質(zhì)力學(xué)參數(shù)的微地震事件正演模擬方法包括: 步驟1，為初始水力壓裂的壓力賦值，使用有限元素法進(jìn)行模型模擬； 步驟2，根據(jù)時(shí)間變化進(jìn)行每一特定時(shí)刻的巖石單元應(yīng)力計(jì)算； 步驟3，根據(jù)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果，結(jié)合巖石破裂準(zhǔn)則，判斷當(dāng)前巖石單元是否發(fā)生破裂； 步驟4，計(jì)算孔隙度參數(shù)； 步驟5，若巖石單元發(fā)生破裂，結(jié)合微震震源機(jī)制計(jì)算震源震級(jí)；以及 步驟6，重復(fù)步驟2、步驟3、步驟4和步驟5，完成所有時(shí)刻的模擬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于儲(chǔ)層地質(zhì)力學(xué)參數(shù)的微地震事件正演模擬方法，其特征在于，該基于儲(chǔ)層地質(zhì)力學(xué)參數(shù)的微地震事件正演模擬方法還包括，在步驟I之前，建立地下儲(chǔ)層的滲流-應(yīng)力-損傷耦合模型，為模型賦儲(chǔ)層地質(zhì)力學(xué)參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于儲(chǔ)層地質(zhì)力學(xué)參數(shù)的微地震事件正演模擬方法，其特征在于，在建立地下儲(chǔ)層的滲流-應(yīng)力-損傷耦合模型的步驟中，該滲流-應(yīng)力-損傷耦合模型采用的儲(chǔ)層參數(shù)控制方程為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于儲(chǔ)層地質(zhì)力學(xué)參數(shù)的微地震事件正演模擬方法，其特征在于，在步驟3，在模型中，儲(chǔ)層巖石受應(yīng)力作用后的過程可以描述為彈性形變和破裂兩個(gè)階段；受較小應(yīng)力時(shí)，巖石發(fā)生彈性形變，這一階段巖石內(nèi)部不發(fā)生破裂；而當(dāng)巖石受力增大達(dá)到巖石的破壞準(zhǔn)則時(shí)，巖石開始破裂，隨著破裂的不斷發(fā)展，最終形成裂縫。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于儲(chǔ)層地質(zhì)力學(xué)參數(shù)的微地震事件正演模擬方法，其特征在于，在步驟3，在彈性形變-破裂機(jī)制中，彈性模量的減小代表了巖石發(fā)生破裂的過程， E=(l-d)E0 (13) d表示巖石內(nèi)部發(fā)生破裂的程度，可以稱為巖石破裂系數(shù)，Etl表示巖石的初始巖性模量，E為當(dāng)前巖性模量；如果巖石受壓力發(fā)生了破裂，巖石破裂系數(shù)可以通過巖石的剩余壓力來表述:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于儲(chǔ)層地質(zhì)力學(xué)參數(shù)的微地震事件正演模擬方法，其特征在于，在步驟4，獲得某一時(shí)刻各個(gè)地下單元的實(shí)際受力情況，并且對(duì)比實(shí)際受力大小和巖石單元保持不破裂所承受的最大應(yīng)力，進(jìn)行是否破裂的判斷，如果未發(fā)生破裂，則巖石單元發(fā)生形變，孔隙度參數(shù)根據(jù)形變發(fā)生改變；如果巖石破裂，則孔隙度發(fā)生突變，轉(zhuǎn)化為一個(gè)較大的數(shù)值，該數(shù)值為常數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于儲(chǔ)層地質(zhì)力學(xué)參數(shù)的微地震事件正演模擬方法，其特征在于，在步驟5，如果發(fā)生破裂則根據(jù)應(yīng)力的變化情況模擬出微震事件的強(qiáng)度，微震事件震源位置為當(dāng)前計(jì)算單元位置，震動(dòng)時(shí)刻為當(dāng)前時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于儲(chǔ)層地質(zhì)力學(xué)參數(shù)的微地震事件正演模擬方法，其特征在于，該基于儲(chǔ)層地質(zhì)力學(xué)參數(shù)的微地震事件正演模擬方法還包括，在步驟5之后，將所有模擬結(jié)果輸出，作為分析和解釋儲(chǔ)層壓力的依據(jù)。
【文檔編號(hào)】G01V1/28GK103913772SQ201410131339
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】潘樹林, 尹成, 吳波, 高磊, 朱仕軍, 丁峰, 趙虎, 廖細(xì)明 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)