微地震:微震研究中的難點問題 附EERA下載


微震研究正從最初走時和波速的利用向振幅、能量、頻率、衰減、波形等更多信息的利用快速發展。但是,根據目前國內外非常規天然氣儲層壓裂改造的有效性分析,水平井壓裂形成的有效裂隙仍然有限,在微震監測的實際應用中遠未達到預期水平,儲層改造效果仍然有待提升。

 

由于非常規天然氣儲層的頁巖或致密砂巖受壓力作用產生形變,誘發的地震波頻率一般比常規天然地震頻率高得多,在100~1500Hz范圍內,因此微地震波在地層中衰減較快,觀測距離受到一定限制。微地震波以臨界角入射到觀測井可形成套管波,當目的層較圍巖速度低時還可形成導波,因此微地震波場除復雜構造和高頻衰減的影響外,還存在自身特殊的復雜性。

微地震:微震研究中的難點問題 附EERA下載的圖1


1 微地震有效信號識別

微地震在常規的主動源地震勘探中被認為是噪聲,微地震波頻率高、能量衰減快,將微地震作為有用的信號來研究,其有用信息的提取非常困難。但是由于同源微地震產生的縱波和橫波在等間隔檢波器排列中按一定規律分布,水力壓裂微地震監測工程場地存在強噪聲背景,使得微地震記錄中的有效信號難以被識別,常規的噪聲消除方法很難滿足微地震監測越來越高的精度要求,因此,微地震波場中有效信號的提取需要理論方法的創新和改進。

微地震:微震研究中的難點問題 附EERA下載的圖2


2 微地震震源位置反演

水力壓裂形成的微地震是多源的,分布的空間范圍一般較小(百米級)。在微地震監測中,檢波器位置受空間的限制,一般是等距離線狀分布的,且檢波點間距較小,這些限制都不利于微地震震源位置的精確反演。另外,由于微地震監測的目的之一是在壓裂施工過程中指導壓裂方案的調控,震源位置反演的實時性非常必要,因此反演計算的速度也是微地震反演的難點。

微地震:微震研究中的難點問題 附EERA下載的圖3


3 微地震震源機制反演

在微地震震源機制的研究中,震源模型的研究非常重要。微地震記錄的信噪比低,縱波初動方向不易識別,較高的頻率使得微地震波在傳播過程中快速衰減,導致地震波形發生變化,介質參數對波形的影響引起震源機制反演中的不確定性增加,給震源機制的高精度反演造成困難。速度模型也是影響震源機制反演的重要因素。近年來的研究發現,層狀介質的各向異性在震源機制反演中不可忽視。因此,微地震震源機制的高精度反演,需要從理論上發展更能解決實際問題的方法。

微地震:微震研究中的難點問題 附EERA下載的圖4



4 微地震形成的裂縫的空間尺度

在微地震研究中,獲取壓裂誘發儲層裂縫的空間尺度最為重要。常規的微地震監測方法可根據微地震的振幅簡單估算破裂地震波能量,即微地震的震級。由于影響微地震震級的因素很多,包括壓裂時注入流體的體積、速率、壓力,還包括地層壓力和儲層的物理性質,因此微地震震級的計算方法需要不斷改進,以滿足精度需要。另外,根據微地震能量求解裂縫空間尺度,最終獲取致密儲層裂縫帶精細結構的研究還在探索階段。

 

微震作為儲層壓裂評價的重要依據,其理論方法和技術研究的重要性不容忽視。更多微震研究的難點問題“微地震形成的裂縫的連通性”“微地震震源參數與介質參數的聯合反演”“微地震與巖石物理實驗中聲發射的對比研究”,“微地震震源參數的綜合評價”等。

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