微地震监测技术及应用

微地震监测技术涉及近震分析的定位和地壳结构成像, 微地震监测各种定位方法要构造不同目标函数, 地震定位问题的实质是求目标函数的极小值。 全局定位邻近算法(NA)具有不依赖于模型初始值选择, 不会收敛于局部极小值, 比传统线性近似方法有更高的精度和可靠性。 通过地震数据的震相分析, 走时拾取反演可以获得地震影响区的地震波速度结构, 目前已广泛应用于油、 气田勘探开发, 以及页岩气开发中; 矿山开采中矿震、 岩爆, 煤与瓦斯突出, 承压水突水预测; 水利工程建设坝址、 边坡稳定性和天然滑坡监测等多个领域。     

国内外微地震监测技术综述

微地震监测技术是以声发射学和地震学为基础的一种通过观测、分析生产活动中产生的微小地震事件来监测生产活动的影响、效果及储层状态的地球物理技术.与传统地震勘探不同,微地震监测中震源的位置、震源的强度和地震发生时刻都是未知的,确定这些未知因素正是微地震监测的首要任务.作为基于地球物理发展起来的一种可以对岩石微断裂发生位置进行有效监测的技术,微地震监测技术已经被广泛应用于矿山动力灾害监测、水力压裂等领域.本文概述了微地震技术的国内外研究历史及研究进展.     

页岩气压裂微地震监测技术及其在四川盆地威远地区X平台的应用

四川盆地威远地区志留系龙马溪组页岩气压裂过程中存在压裂井套管变形和周边井受压裂干扰产量波动的问题.为了有效评价页岩气压裂效果,查明压裂井套管变形、周边井产量波动的原因,以四川盆地威远地区X平台微地震监测为例,开展了页岩气压裂微地震监测技术研究与应用.结果表明：(1)基于微地震事件计算的储层改造体积可定性评价压裂效果,一般压裂规模越大,压裂改造体积越大,压后产量也越高;(2)根据微地震监测结果实时调整暂堵剂加入时机和尝试多次暂堵,可提高人工压裂裂缝的复杂度,同时降低可能引起套管变形的天然裂缝活化;(3)与人工压裂裂缝方向一致的天然裂缝不易引起套管变形,与人工压裂裂缝方向不一致的天然裂缝的剪切滑移是套管变形的重要因素;(4)压裂液在压裂层段积累,形成高压力带,逐渐驱动压裂液沿着天然裂缝或储层孔隙通道向周边井的低压力带渗流,造成X平台周边井产量波动.以上认识,对页岩气高效开发具有一定指导意义.     

水力压裂微地震实验研究

微地震震源机制解包含储层及裂缝特征信息,对于地质力学建模和水力压裂储层评价都有十分重要意义.然而,目前微地震震源机制类型仍存在争议,该方面的基础实验仍需要进一步的研究.本文针对花岗岩和页岩两类岩石,开展了水力压裂微地震实验研究.在实验进行前,分析了实验条件和数据采集方式.根据实验室测定的岩石物性参数和各级检波器微震事件的P波初动信息等,利用射线追踪进行微震事件的反演定位.定位的结果同岩石CT扫描观测到的裂缝有较高吻合度.利用微震事件在各级检波器处的P波初动极性及检波器在岩石表面的位置信息,进行微地震事件的震源机制反演,得出了水力压裂实验下微地震震源机制以剪切型占优的结论.结合微地震事件定位结果,震源机制反演结果和岩石CT扫描裂缝结果等,进行对比和分析,得出了一些新的结论和认识,为今后的实际微地震监测裂缝解释提供指导意见.     

矿山地震监测技术的进展及最新成果

回顾了矿山地震监测的简史,介绍了近期矿震监测技术改造情况．抚顺小孔径矿山地震台网的监测取得了比较完整的观测资料．矿震定位结果表明了矿震与开采进程的相关性．用岩石断裂力学和损伤理论的研究成果对于两类不同矿震的成因给出了最新解释．观测资料证实了矿震与瓦斯溢出的相关性．这些结果表明．在一定条件下．矿震可能成为瓦斯溢出的预警信号．由此证明,实现矿震与瓦斯浓度的联合监测是重要的,也是可行的．矿山地质灾害的综合地球物理监测对于地震成因的研究具有重要的中尺度实验意义,同时对于煤矿安全生产也将带来重要效益．     

微地震压裂裂缝网络分形混沌优化

为了对监测结果进行可靠的结果解释和应用,针对微地震监测定位结果的不确定性和多解性问题,根据压裂裂缝生长发育的随机模糊性,应用具有随机模糊特征的混沌分形理论,进行裂缝网络的优化.在系统讨论裂缝网络分形混沌基本理论基础上,开展裂缝网络的分形生成和混沌优化及优化控制问题研究,围绕裂缝分形生成的关键问题,研究了适合裂缝网络生成的迭代函数系统,应用布朗随机分形插值技术实施网络优化.为了得到符合实际的优化结果,采用局部裂缝带生长发育和构造发育的优势方向进行网络优化控制.根据理论进行实际资料分析应用,取得了明显的效果.     

水力压裂微地震事件定位方法综述

随着国内外页岩气勘探开发的不断深入,水力压裂微地震监测技术重要性越来越大,而该技术的核心是微地震事件定位.近些年前人对微地震事件的定位方法做了比较深入的研究,形成了众多定位方法.为此,依据目标函数构造及其求解方式对微地震事件定位方法进行了分类,主要介绍了两大类具有代表性的微地震事件定位方法:(1)基于走时的射线追踪定位方法;(2)基于波形的偏移定位方法.然后对其算法思路流程、优缺点等方面进行了归纳总结,分析了各类算法的研究现状及两种典型算法的应用实例,最后对微地震事件定位方法的发展趋势进行了展望.     

水力压裂微地震井地联合监测系统及仪器

水力压裂技术是油气田增产和低渗透油田开发的有效技术手段,通过监测油层裂缝延展过程中产生的微地震事件,能够有效地判断裂缝走向.现有的井中监测方法存在成本较高、施工难度大的问题;地面监测存在信号信噪比低、垂向分辨能力差等问题.本文采用井地联合微地震监测的方法,在地面布置采集仪器的同时,选择邻近的单口监测井放置井中仪器,对微地震事件进行联合监测定位.采用联合监测的方法,在水平方向和垂直方向上都能够获得较好的监测视角,对比单一监测方法提高了微地震事件的定位精度.在此方法的基础上研制的井地联合微地震监测仪器系统,解决了现有仪器系统在进行联合监测时通讯链路不通的问题,实现了在压裂施工现场对微地震联合监测数据的实时回收、处理及结果呈现.应用本系统在大庆油田进行现场监测,获取的微地震事件对压裂裂缝进行了有效评价;通过对已知射孔点进行反演定位,采用井地联合监测将定位误差由地面监测的32 m降低至14 m,验证了本文技术的有效性.     

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.     

水力压裂对速度场及微地震定位的影响

水力压裂是页岩气开发过程中的核心增产技术,微地震则广泛用于压裂分析、水驱前缘监测和储层描述.微地震反演过程中,用于反演的速度模型往往基于测井、地震或标定炮资料构建,忽略了压裂过程中裂缝及孔隙流体压力变化对地层速度的影响.本文首先基于物质守恒、渗流理论和断裂力学模拟三维水力压裂过程,得到地下裂缝发育特征和孔隙压力分布.继而根据Coates-Schoenberg方法和裂缝柔量参数计算裂缝和孔隙压力对速度场的影响,得到压裂过程中的实时速度模型.最后利用三维射线追踪方法正演微地震走时和方位信息,并采用常规微地震定位方法反演震源位置及进行误差分析.数值模拟结果表明,检波器空间分布影响定位精度,常规方法的定位误差随射线路径在压裂带中传播距离增加而变大,且不同压裂阶段的多点反演法与单点极化法精度相当.     

数字化地震监测技术优化策略

<正>1研究背景数字化时代人们能够利用各种新兴技术对有利用价值的海量数据进行快速获取,在传统模式中,各种信息处理工具对各种数据的利用比较有限,而信息化时代,人们则可以有效利用多样化的软件工具,对需要获取的数据进行全方位采集,并为接下来的预测和决策工作提供有效参考。     

地震电离层前兆综合监测技术

地震前后对电离层进行观测的方法正在逐渐发展成为一种新的地震前兆观测方法。应用多手段地基无线电遥感探测技术,通过软件无线电形式,实现一机多能,对电离层状态的综合探测,获取地震前电离层变态的多参数数据,结合对地震电离层前兆物理机制的研究,将能大大提高地震电离层前兆预报分析的可信度、可靠性,有助于对地震电磁现象机制的识别和前兆信息的提取和强震预报预测。     

我国油气开发监测技术进展

文章介绍了油气开发中主要关心的油气藏、井场设备及套管的监测技术和运用效果,油气藏监测主要是剩余油和油藏储藏物性的监测,套损直接影响油、水井的使用寿命、油、气产量和注水效果,井场设备运行的好坏直接关系油、气产量和注水效果,输油（注水）管道泄漏造成资源的浪费、人身伤害和环境污染事故.通过地球物理、地球化学及油气藏工程等检测和监测技术认识油气藏流体分布、性质、运动状态,评价套管、管线及井场设备的健康状况,为油田优化开发方案的制定、管理及实施提供依据.     

地震阈值监测技术中的震级校正

地震阈值监测技术能够实现对台网监测能力的实时评估,该方法利用短时平均值(STA)代替A/T来计算震级.为了使STA计算的震级跟传统震级计算结果一致,需要对利用STA计算的震级进行校正.本文通过分析台站检测到的历史事件,选择最优的滤波频带计算log(A/T)与log(STA)之差,得到利用STA计算震级的校正系数.利用新疆地震台网部分台站的数据,分析了阈值监测技术计算的台网监测能力,结果跟实际值基本一致.     

中国地震局地震监测技术考察团访问美国

为了解和借鉴美国地震研究和地震监测的成果、先进技术和经验，中国地震局地震监测技术考察团于2001年7月12－25日赴美进行了学术考察和交流活动。文章介绍了这次考察活动的概况及美国地质调查局、美国国家地震信息中心、帕克菲尔德地震实验场和美国地震学合作研究会等科研单位近期的研究工作和计划，重点介绍了即将在帕克菲尔德进行的深部钻孔计划、美国地震学合作研究会的地球透镜计划及美国地质调查局即将建设的先进的国家地震系统。     

利用水平井分段压裂微地震裂缝方位监测确定最大水平主应力方位

<正>水平井是石油钻井技术进步的产物,因其水平段在深度方向起伏很小,可以简化为地下几百米至几千米深度处的一个完全水平的空心管线,管线壁称为套管;在套管壁上射出若干簇孔,称为射孔;射孔使管线内外的流体可以进行交换,深度通常大于1m;射孔指向方向垂直于套管壁及水平段走向,人工压裂裂缝沿着最大水平主应力方向扩展,这是由人工裂缝方向判断最大水平主应力方向     

数字化地震监测技术优化策略的思考

主要采用了优势分析、问题探究以及策略探究等方法,对数字化发展时代的地震监测技术的技术应用、数据搜集以及数据传输等问题进行了深入性分析。分析结果表明,数字化技术对地震监测技术的优化效果非常显著,不仅能够有效提高地震监测数据的准确性和全面性,实现更加精准的地震预测,而且能够为地震监测工作者提供更加先进的监测设备和监测手段,激发相关人员产生技术创新的意识。     

地震阈值监测技术的研究与应用

阈值监测技术是一种利用地震台站实时数据反映台网监测能力变化的方法。对台站数据进行预处理后,计算短时平均值STA作为信号能量的估计来计算震级,由概率统计方法实现对地震台网监测能力变化的动态监测。文中给出了利用短时平均值STA和震中距计算震级的公式;采用新疆地区部分地震台站的数据,并以新疆地震目录给定的ML为准,对相关的地震台站计算震级所需参数进行了标定;最后结合实例说明定点阈值监测技术的应用,分析了新疆专用地震台网在某一时间段内对定点区域的监测能力。     

地震波形数据处理软件研发

通过分析地震数据EDAS Event格式与SEED格式在文件头与数据部分存储的特点与规律,利用Visual Basic语言研发地震波形数据处理软件.利用此软件,可以完成地震记录数据的格式转换,以及数据的抽取与合并,保证数据记录的连续与衔接,提高数据的连续性和利用价值.