微破裂向量扫描在丰探15井压裂微震实时监测中的应用

浙江油田苏北采油厂于2017-07-28～29对丰探15井近4 km深的泰二段第三段进行了水力压裂,分成试压和主压.我们同时应用微破裂向量扫描(Vector Scanning,VS)实施了地面微震实时监测,目的是评估监测质量、实时监测的可行性、与压裂效果.我们严格执行了安静处布台和有效去噪等应用VS的必要条件,最大限度地提高了信噪比,平均的最小信噪比为2.35%;输出结果可靠.为今后更有效地设计和控制压裂,通过电信网和互联网,我们实施了野外采集数据的实时传输和遥控数据处理解释,观察了每分钟裂缝带的发展;实时监测系统可行.主压的最终X型破裂明显是在试压裂缝的基础上,由试压的300 m长,扩展到400～500 m,并加密了缝网;井域最大主压应力方位被限制在NE(50～80)±5°.本次压裂微震活动有明显的间歇性,较大微震群发生前积累能量所需时间,由初期的10 min内,逐渐延长到最后的百分钟.微震活动由压裂点扩展到远处的顺序清晰,这可能同此井附近的介质较为完整有关.每分钟的压裂微震活动状态一般在5～15 min内可报告给压裂施工团队.通过这次典型的水力压裂微震实时监测,我们验证了:VS的原理可行,且满足其应用的必要条件极为重要.微震实时监测有效地指导了压裂泵注程序的优化,针对监测到的缝网形态及时采取了液性变化、停泵转向等手段,实现了更大的改造体积.     

辽河油田四维地震先导试验研究与分析

辽河油田在实施SAGD技术开采稠油过程中,油层蒸汽腔几何形态的确定成为开发技术中面临的主要难题.本文从经济效益、应用地质条件、地震能力等几个方面进行了SAGD试验区四维地震可行性论证.     

微破裂向量扫描原理的研发进展

微破裂向量扫描原理是为了适应微震监测的目标特性、恶劣的地表监测环境、和对应用的一般监测要求,而逐步发展起来的.它不得不放弃记录要求较高的传统定位处理方法与可能使很多台站噪声极大的等距等角阵列,使用离散稀疏台网,处理分析完整的空间记录向量.在数学上,它计算各台记录对准各扫描点的向量间的相关性程度;在物理上,则反映了破裂释放能量的分布.选择安静处布设地震台网并在数据处理中去除和压制干扰信号以获得较小振幅的随机记录,是应用向量扫描技术的必要条件.这种条件应当数值化地由地震仪器、地震台网分布、监测环境、与去噪过程判定.一般情况下,为保证监测质量,它放弃振幅较小的纵波,而使用到达地表时携带能量较多的横波,并对扫描计算使用的台站记录附加以不同的权重;为提高性价比和使微震监测成为常规手段,在满足应用必要条件的基础上,它使用一个估计的最小扫描台站数,以及携行布设的最大台站数.利用相关性的概念,它可对速度模型引起的误差进行适度校正.微破裂向量扫描是专门针对微小破裂、三分量浅地表埋设观测、稀疏布设台阵、实时监测并4D处理解释、且考虑了微震多有剪切破裂特性的地震学监测方法;它扩展了传统定位方法的监测范围,能够在地表快速施工并"看到"微破裂,性价比高,可发展成为一种日常生产监测手段.     

储层重力密度反演后验约束正则化方法

本文针对蒸汽辅助重力泄油(SAGD)生产中开发监测问题,发展了综合应用地震及重力数据反演储层密度的联合反演算法.通过测井数据建立纵波阻抗与密度的直接关系,并推导出这种关系下重力与纵波阻抗数据联合反演的计算方法,从而计算出蒸汽腔体密度分布规律.文中应用密度反演后验约束正则化方法,采用Tikhonov正则化模型,通过波阻抗数据作为约束进行联合反演,在算法上提高了稳定性,同时得到较高的反演精度.文中对SAGD生产中的理论模型进行了方法试算,并分析了算法的误差,最终应用于SAGD生产的实际数据中,通过最终反演结果分析,该方法取得了很好的应用效果.     

腾冲火山地热区的微震观测

腾冲火山地热区的水热活动显示强烈,小震微震活动频繁。作者于1980.12.3-1981.1.9和1982.3.10-1982.4.10期间曾经对腾冲及其邻区的地震活动进行了现场观测,这是我国首次在地热区进行的微震观测。观测结果表明,腾冲地区的微震活动大多发生在水热活动显示最强烈的热海地热田的四周,震级较小,并以震群的形式释放能量;以腾冲县城为中心的地表以下可能存在一层厚仅7km左右的薄壳,厚度向四周逐渐增加,形若伞状,具备存在某些储热构造或岩浆囊的条件;小震综合断层面解所反应的应力场方向与大震的一致,也大体上呈南北向;设在热海地热田中的黄瓜箐地震台记录到直接与地下水热活动有关的微震活动。     

微地震及其监测综述——走向基于低信噪比的微破裂向量扫描

微地震是岩石的微小破裂.微地震的另一个重要特性是剪切破裂或具有很强的剪切破裂成分.通常人们感兴趣的是监测与生产生活密切相关的微震活动，为环保、安全、提高生产效率、以及一般地学科研提供参数和建议.观测微震信号，以及对其实施的数理、地质、工程等的分析研究，构成整个微震监测系统.对此系统的每一步骤，从观测仪器研制、微震台网布设、微震记录的整理和去噪、微震或其释放能量分布的定位，到分析微震时空活动规律，以及这些规律与监测目标之间关联的解释，都必须从上述微震的两个特性出发.微震监测照搬常用勘探地震学和一般小震以上的天然地震学软硬件是不恰当的．微震监测方法的研发必须严格服从地震学基本原理并进行大量实验．本文对微震及其监测进行了一般综述，说明了由于微震的两个重要特性及其监测的艰难程度，也由于微震监测成为伴随生产生活的性价比较高的常规手段的需求，而不得不研发基于微小信噪比数据记录、实施地面监测的微破裂向量扫描技术，较详细地描述了其原理、微震仪器、台网布设原则、去噪、分析解释原则、和应用中所得到的重要分析结论，以及目前存在的技术问题和展望．     

坚硬顶板诱发煤体冲击破坏的微震效应

利用TDS-6微震采集系统测试了忻州窑煤矿组合煤岩试样变形破裂直至冲击破坏过程中的微震信号,特别是冲击破坏前后微震频谱的变化规律.采用SOS微震监测系统,对忻州窑煤矿8929工作面冲击矿压的微震活动规律进行了监测,结果表明：（1）冲击前兆信号呈现低频特征,随着与主震间隔的时间越短,主频越低.主震信号频谱较宽,但低频（0～50 Hz）成份增加,余震信号呈现高频特性.（2）微震信号的频次、累积能量与主频之间呈负相关关系.尤其当工作面顶板来压以及诱发冲击矿压时,微震信号的主频达到最低值.（3）现场监测表明,冲击前兆微震信号的主频为0～50 Hz,且振幅较低.冲击主震信号频谱较宽,但较低频（0～20 Hz）成份明显增加,同时振幅达到极值.余震信号主频为0～200 Hz,呈现高频、低振幅特征.     

双树复小波变换在时移微重力监测上的应用——以辽河油田SAGD区为例

SAGD开发会引起地下介质密度产生较大的变化,进而引起地表重力值的变化.时移微重力监测技术通过测量地表重力值的变化来监测SAGD开发过程中蒸汽腔的形态变化,从而获得油藏开发动态变化信息.针对微重力监测技术的重力异常提取对于描述储层变化至关重要.本文利用双树复小波变换将微重力数据分解为不同尺度小波系数,结合软硬阈值折中法对小波域系数进行处理,实现不同尺度微重力异常分离的目的,方法应用于方向模型和通用模型,验证了其在异常分离方面的优越性.相对于常用的离散小波变换,双树复小波变换能极大地减小异常分离中的平移敏感性,改善方向选择性.新方法应用于SAGD开发区时移微重力监测中,得到了可靠的剩余重力异常场,并得到了油气生产动态数据中井温数据的验证.     

基于向量扫描法的微地震震级确定方法

对地震记录中显著可视事件震级的确定,已有如里氏震级、矩震级、不同定义的震级之间的关联、震级与能量之间的关系等成熟方法。然而,由于微地震事件记录常淹没在背景噪声中,无法实施包括确定震级在内的传统定位。为比较不同类型不同地域的微震大小、研究微震机制及诱发原因、使用其安全预警等,我们外延里氏震级到微震范畴,定义了等效里氏微震震级:根据微破裂向量扫描输出的无量纲能量或最小信噪比,估计一定时空中单位时间单位台站所接收的在时空目标一点上的等效能量和震级。文中列出了目前我们在微震监测中发现的几类微震的大小规模。      

基于微震监测的采动工程效应及矿震孕灾机理

为研究煤矿开采引发的工程效应及其对矿震的控制作用,以东滩煤矿为工程背景,基于微震监测数据,分析微震震源分布与垂直应力二次分布和超前支撑压力分布的关系,划分了顶板冒落袋和裂隙带高度.结果表明:震源点随工作面开采主要集中在裂隙带和应力升高区,且震源先是在老顶集聚,然后逐渐向上发展,开采过后又恢复到老顶附近;微震频次与支撑压力分布趋势基本一致,微震能量峰值相对支撑压力峰值具有一定的滞后性,采用公式Y_E=M_E+Δd表示;微震监测揭示的覆岩冒落带和裂隙带高度分别为37.8 m和95 m.研究结果采用了数值模拟进行验证.最后运用Burgers模型阐述了矿震孕育的应力、应变、应变速率及能量的变化机理.