本發(fā)明提供一種利用微震事件譜比值識別進液水力裂縫的方法，屬于煤礦微震事件監(jiān)測。

背景技術：

1、在水力壓裂過程中記錄的微地震事件的源機制可以大致分為剪切事件和張性事件。由于這兩種類型的機制在儲層變形中都起著重要作用，因此區(qū)分具有不同類型的破裂機制的事件對于理解水力裂縫和相應的應力場如何隨時間演化非常重要。

2、現(xiàn)有的方法中，震源機制通常通過矩張量反演(mti)來確定，這是一個計算成本高且耗時的過程。為了獲得一個良好解析的矩張量(mt)解，需要充分采樣事件的震源機制球。水力壓裂的過程中，采用井下監(jiān)測設備時，大多只能非常有限地采樣震源機制球的一部分，難以區(qū)分剪切事件和張性事件。

技術實現(xiàn)思路

1、針對上述技術問題，本發(fā)明提供一種利用微震事件譜比值識別進液水力裂縫的方法，通過對微震事件的地震熟悉進行頻譜分析，識別進液裂縫和非進液裂縫，評估水力壓裂效果，優(yōu)化壓裂施工參數(shù)。

2、本發(fā)明通過微震事件的頻譜分析和拐角頻率的計算可以區(qū)分由張性和剪切機制產(chǎn)生的事件。例如，張性事件與剪切事件相比，張性事件的頻譜具有更低的頻率成分，并且在高頻段頻譜下降更快，具備更高的s/p頻譜幅度比和更低的s/p拐角頻率比。這些頻譜特征可能是減少破裂速度和較低地震效率的反映。因此，頻譜分析可能提供一種比傳統(tǒng)震源機制反演更快、更可靠的方法來識別張性源。

3、具體技術方案為：

4、一種利用微震事件譜比值識別進液水力裂縫的方法，包括以下步驟：

5、s1、在數(shù)據(jù)采集方面，對于水力壓裂過程中的微震事件進行監(jiān)測，選擇在壓裂井附近的監(jiān)測井中布設井下三分量寬頻帶檢波器，對壓裂井的水力壓裂活動進行監(jiān)測；

6、s2、從監(jiān)測到的時間域原始波形文件中，對獲取的p波和s波進行傅里葉變換，轉(zhuǎn)換為頻域的表示方式，如公式(1)所示，對得到的x(k)計算得到位移振幅頻譜，如公式(2)所示；

7、

8、x[n]是時域信號的第n個采樣點，取值為0到n-1，x[k]是頻域信號的第k個頻率分量，是復指數(shù)，表示頻率成分的相位信息。

9、

10、做fft的結果是一個復數(shù)序列，表示頻率成分的幅度和相位，位移振幅頻譜f(ω)是復數(shù)的模，re(u(ω))是復數(shù)部分的實部，im(u(ω))是復數(shù)部分的虛部。

11、s3、選擇頻譜中的低頻范圍，計算該低頻范圍內(nèi)頻譜數(shù)據(jù)的平均值作為零頻率水平ω0，其具體計算如公式(3)：

12、

13、其中，n是選定低頻范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)點數(shù)，a(fi)是第i個頻率點的位移振幅。

14、s4、計算brune應力降使用地面速度平方的積分來進行參數(shù)化，使用在應力降的計算過程中，將地面速度平方的積分定義為j，根據(jù)parseval定理，這是功率譜的二階矩，如公式(4)；

15、

16、其中f(ω)是頻域中的位移振幅，ωf(ω)是速度的頻域表示，|ωf(ω)2是位移振幅頻譜的功率譜密度；

17、計算j的積分時，在有限頻帶內(nèi)進行積分，如公式5：

18、

19、其中，v1和v2表示用于計算j的頻帶下限和上限，即積分的起始和結束頻率，v1指零頻域的頻率上線，v2包括微地震信號在內(nèi)的頻率上限，ω＝2πv，ω1和ω2表示角頻率的上限和下限，ω0ω1表示零頻率水平下的遠場位移振幅。

20、s5、計算s波的拐角頻率，具體如公式6：

21、

22、將計算的s波拐角頻率對微震事件進行分類進行劃分，低s波拐角頻率為張性事件，高s波拐角頻率是剪切事件，最終確定微震事件是張性事件(濕事件，進液水力裂縫)或剪切事件(干事件，非進液水力裂縫)。

23、本發(fā)明技術方案具有的技術效果：

24、1、通過識別張性事件，可以確定裂縫是否有效地注入了壓裂液，有助于評估壓裂液的分布情況，確保壓裂液能夠有效地滲透到目標地層，從而更好的評估壓裂效果。

25、2、通過識別剪切事件，可以確定由于應力變化而形成的裂縫，這有助于了解地層的應力分布和變化，優(yōu)化壓裂設計，避免應力集中區(qū)域，提高壓裂效率和安全性。

技術特征：

1.一種利用微震事件譜比值識別進液水力裂縫的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種利用微震事件譜比值識別進液水力裂縫的方法，其特征在于，s2中，轉(zhuǎn)換為頻域的表示方式，如公式(1)所示，對得到的x(k)計算得到位移振幅頻譜，如公式(2)所示；

3.根據(jù)權利要求2所述的一種利用微震事件譜比值識別進液水力裂縫的方法，其特征在于，s3中計算該低頻范圍內(nèi)頻譜數(shù)據(jù)的平均值作為零頻率水平ω0，其具體計算如公式(3)：

4.根據(jù)權利要求3所述的一種利用微震事件譜比值識別進液水力裂縫的方法，其特征在于，s4中，地面速度平方的積分j，如公式(4)；

5.根據(jù)權利要求4所述的一種利用微震事件譜比值識別進液水力裂縫的方法，其特征在于，計算j的積分時，在有限頻帶內(nèi)進行積分，如公式5：

6.根據(jù)權利要求5所述的一種利用微震事件譜比值識別進液水力裂縫的方法，其特征在于，s5中，計算s波的拐角頻率fc，具體如公式6：

7.根據(jù)權利要求1或6所述的一種利用微震事件譜比值識別進液水力裂縫的方法，其特征在于，所述的張性事件包括濕事件，進液水力裂縫；所述的剪切事件包括干事件，非進液水力裂縫。

技術總結
本發(fā)明提供一種利用微震事件譜比值識別進液水力裂縫的方法，包括以下步驟：S1、數(shù)據(jù)采集；S2、對獲取的P波和S波進行傅里葉變換，轉(zhuǎn)換為頻域的表示方式，然后再計算得到位移振幅頻譜；S3、計算低頻范圍內(nèi)頻譜數(shù)據(jù)的平均值作為零頻率水平ω<subgt;0</subgt;；S4、計算Brune應力降使用地面速度平方的積分來進行參數(shù)化，使用在應力降的計算過程中，將地面速度平方的積分定義為J，是功率譜的二階矩；S5、計算S波的拐角頻率；將計算的S波拐角頻率對微震事件進行分類進行劃分，低S波拐角頻率為張性事件，高S波拐角頻率是剪切事件。本發(fā)明有助于評估壓裂液的分布情況和了解地層的應力分布和變化。

技術研發(fā)人員：劉江斌,鄭勇,林朋皓,張虎,汪傳吉,孫立強,王鵬,劉茂福,丁維波,白榮財,肖琪,王丹影,高衛(wèi)衛(wèi),趙爭光
受保護的技術使用者：陜西陜煤曹家灘礦業(yè)有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/17