[發明專利]一種地面微地震監測臺站分布設計方法

有效

• 申請號: 201610087061.5
• 申請日: 2016-02-17
• 公開（公告）號: CN105572725B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 尹成;崔慶輝;潘樹林;徐峰;趙虎;丁峰;劉福烈
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01V1/20
• 分類號: G01V1/20;G06F17/50
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司37107
• 代理人: 侯玉山

技術領域

本發明涉及水力壓裂微地震監測領域，特別是涉及地面微地震監測信號采集設計方面。

背景技術

水力壓裂技術是提高頁巖油氣等非常規油氣儲層采收率的主要途徑，微地震監測是通過采集水力壓裂致巖石破碎產生的信號,對破裂位置進行定位，從而指導壓裂施工并對壓裂結果進行評價。由于巖石破裂產生的信號極其微弱，加之實際記錄的數據中存在各種環境噪聲，如何合理的布置臺站以更有利于微地震信號的監測具有重要意義。

在現有的地面微地震信號采集設計中，臺站的布設主要是室內設計遵循盡量避開噪音源、以井口為中心環形分布的原則，實際施工中再根據工區地表條件進行調整。梁北援等在《微地震壓裂監測技術研發進展》（地球物理學進展, 2015, 30(1): 401-410）一文中指出臺站的布設應盡量覆蓋觀測目標，并避開地表的噪聲源，使各臺站處于測量的安靜點。王維波在《地面微地震監測SET震源定位特性研究》（中國石油大學學報（自然科學版），2012，36（5）:46-50）一文中對臺站的幾種幾何分布對定位結果的影響進行了分析，并分析了如何確定合理的臺站個數。

關于臺站的分布范圍及位置如何確定，未見相關文獻發表，實際應用中也大都根據經驗確定，缺少科學合理的依據，具有較大的盲目性，因此往往導致布設的部分臺站接收不到微地震信號或接收到的微地震信號太弱無法滿足定位要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種科學、合理的地面微地震監測臺站分布設計方法，其包括如下步驟：

1）確定工區范圍，獲取層位數據、測井數據、壓裂數據；

2）通過層位數據和測井數據的插值和網格化，建立三維地質模型；

3）對工區范圍內的地表進行網格劃分；

4）對地下空間進行網格劃分；

5）以某一地下空間網格作為震源位置，以工區以往井中監測的微地震信號作為震源信號，利用波動方程正演模擬出震源信號傳播到地表各網格的能量；

6）對地下空間所有網格逐個重復步驟5，最終對地表同一網格能量進行疊加，做為該地面網格的疊加能量；

7）以彩色平面圖顯示地面網格的疊加能量，結合實際地表情況設計臺站范圍和位置。

上述方案進一步包括：

進一步，所述步驟（1）中，獲取的層位數據是來源于工區最新的三維地震資料解釋成果，測井數據是工區內所有井的測井資料解釋的層位信息。

進一步，所述步驟（2）中，在進行三維地質建模時，是以測井解釋的層位和速度對三維地震解釋的層位和速度進行約束完成的。

進一步，所述步驟（3）中，地表網格是長、寬均為5m的正方形。

進一步，所述步驟（4）中，地下空間網格的是長、寬、高均為5m的立方體，地下空間的范圍以壓裂位置為中心或以水平井軌跡為中軸，向周圍展開一定范圍,該范圍根據儲層地質壓裂規模確定。

進一步，所述步驟（5）中，微地震信號是綜合同一地區以往在井中監測到的典型水力壓裂微地震信號得到的，波動方程正演是基于步驟2所建立的三維地質模型。

進一步，所述步驟（7）中，地面網格的疊加能量值是以不同顏色區分顯示的。

本發明中的地面微地震監測臺站布設方法依靠接近真實的地下三維地質模型、典型微地震信號和高精度的數值算法，較為真實地模擬壓裂產生的微地震信號傳播過程，所得到的地表網格疊加能量分布用于臺站范圍和位置的確定具有科學性和合理性。

附圖說明

附圖1為依據地震資料和測井資料建立的三維地質模型。

附圖2為地面和地下網格劃分示意圖。

附圖3為根據以往井中監測到的微地震信號波形。

附圖4為計算的地表網格疊加能量分布及站點分布設計。

附圖5為實際監測到的微地震信號。

具體實施方式

為使本發明的上述和其他目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。

（1）確定工區范圍，獲取層位數據、測井數據、壓裂數據；

（2）通過層位數據和測井數據的插值和網格化，建立如圖1所示的三維地質模型；

（3）以長、寬均為5m的正方形對工區范圍內的地表進行網格劃分；

（4）長、寬、高均為5m的立方體對地下空間進行網格劃分，地下空間的范圍以壓裂位置為中心水平方向展開300m,上下各展開100m，形成一個長600m、寬600m、高200m的立方體空間。