[發明專利]一種微地震雙力偶震源的加載方法

有效

• 申請號: 201410542783.6
• 申請日: 2014-10-14
• 公開（公告）號: CN105572722B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 肖云飛;姜宇東;王躍
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油物探技術研究院
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所11218
• 代理人: 郭韞

技術領域

本發明屬于地震勘探基礎應用領域，具體涉及一種微地震雙力偶震源的加載方法，通過模擬結果來認識微地震壓裂波場特征和微地震震源形成機理，最終給微地震震源的反演問題提供技術指導。

背景技術

微地震監測技術通過對儲層壓裂引發的微地震震源成像可以顯示壓裂裂隙的延伸方向、高度、長度、不對稱性等屬性，有助于幫助油藏開發人員監測壓裂施工效果，優化壓裂施工設計、調整開發及注水井網部署，微地震監測技術是非常規油氣資源特別是頁巖氣開發的關鍵技術之一。

對于微地震震源機理的研究經歷了很長的時間，1923年日本一名學者首先提出了震源的單力偶力系，即在地震瞬間，震源處突然作用一個力偶，使斷層兩盤發生相對運動，擾動周圍介質，輻射出地震波，用作用于震源處的一些集中力系來解釋震源輻射地震波的特征。此后，日本另一位學者又提出雙力偶力系，若在一個小的平面斷層上發生一個突然的純剪切錯動，則會產生地震波輻射，這樣的剪切錯動震源產生的遠場地震波與在震源處突然有一個雙力偶的作用產生的地震波相同，由于地震學的震源理論與事實證明雙力偶力系比較接近實際，因此現在比較常用的震源模型為雙力偶力系點源模型。

為了監測水力壓裂和弄清楚與地下介質有關的地震響應，通過加載雙力偶源進行正演模擬生成合成數據來驗證野外地震數據和在油藏范圍內監測流體過程，運用模擬結果來分析不同雙力偶源參數對應的波場特征，為后續的微地震震源機制解(運用實際資料反演地層壓裂產狀：震源等級，走向傾角(δ)和滑動角(λ))提供理論指導，因此實現基于波動方程有限差分數值模擬的微地震雙力偶源的加載非常有意義。

發明內容

本發明的目的在于解決上述現有技術中存在的難題，提供一種微地震雙力偶震源的加載方法，針對微地震特殊的震源機制，運用波動方程有限差分數值模擬技術，實現雙力偶震源的加載，并且給出模擬結果，在此基礎上，進行不同雙力偶源參數的數值模擬，統計其對應的波場特征，為實際資料微地震震源機制解(震源等級，走向傾角(δ)和滑動角(λ))提供理論指導，震源參數的確定就可以確定裂縫的走向和方位，進一步可以確定壓裂的有效體積，最終達到完成產量的評估作用。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種微地震雙力偶震源的加載方法，基于波動方程有限差分數值模擬實現微地震雙力偶源的加載；

所述方法包括：

(1)確定斷層面參數：走向Φ、傾角δ和滑動角λ；

(2)根據所述斷層面參數建立地震矩張量；

(3)由所述地震矩張量的各個元素值獲得雙力偶源的加載方式；

(4)通過集中力組合加載方式完成雙力偶源的加載；

(5)完成雙力偶源波場模擬。

所述步驟(1)中，走向Φ是由正北至斷層線順時針量取的角度(左腳在下盤，右腳在上盤)，范圍為0°至360°；傾角δ是斷層面與地平面間的夾角，范圍為0°至90°；滑動角λ是以斷層走向為基礎，向上為正，向下為負，范圍為-180°至+180°。

所述步驟(2)是這樣實現的：

地震矩張量為3×3形式的矩陣，共有9個元素，表示如下：

其中，M_ij表示一個力偶，M₁₁表示作用于1軸、平行于1軸的力偶；M₁₂表示作用于2軸、平行于1軸的力偶；M₁₃表示作用于3軸、平行于1軸的力偶；其他元素以此類推；

所述地震矩張量與斷層面參數的表達式如下：

M₁₁＝-M₀(sinδcosλsin2φ+sin2δsinλsin²φ)

M₂₂＝M₀(sinδcosλsin2φ-sin2δsinλcos²φ)

M₃₃＝M₀sin 2δsinλ＝-(M₁₁+M2₂)

M₁₃＝-M₀(cosδcosλcosφ+cos2δsinλsinφ)

M₂₃＝-M₀(cosδcosλsinφ-cos2δsinλcosφ)

其中，M₀表示地震力矩。

由于具有對稱性(滿足角動量守恒)，因此只需這6個獨立矩張量。