微地震监测定位精度分析

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  [摘 要]在微地震监测工作的开展过程当中,整个监测数据的准确性与稳定性很大程度上来说受到微地震监测定位精度的影响。而影响监测定位精度的因素是非常多的。为了提高定位精度,就需要发展一系列初至拾取以及微地震事件识别的方法,但,无论采取何种方法,人工拾取与人工交互拾取所对应的初至仍然会存在一定的误差。因此,如何最大限度的控制消除这一误差,提高微地震监测定位的精度,这一问题备受各方关注与重视。本文即展开对微地震监测定位精度相关问题的分析工作,望能够为高精度微地震监测定位体系的构建提供一定的指导与参考。
  [关键词]微地震;监测;定位;精度
  中图分类号:P631.4 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)37-0289-01
  近年来,随着非常规油气藏资源开发速度与规模的持续提升,水平井技术的不断发展,再加上压裂酸化技术向着规模化、大型化方向演进,导致石油天然气行业对于微地震的监测工作受到了各方人员的关注与重视。特别是对于大范围的压裂作业而言,微地震监测技术的应用能够实现对作业区域内地下原生性裂缝,诱生性裂缝几何特性的分析,同时还可以计算所对应储层的有效改造体积以及生产发展趋势,从而为油气藏资源的规范化开发提供必要的数据支持。而结合实践工作经验来看,对于人工式的压裂裂缝而言,由于其产生与分布比较复杂,因此裂缝体几何特性的判定在很大程度上来说会受到定位精度的影响。因此,微地震监测的质量也与微地震监测定位精度之间有非常密切的关系。本文即从这一角度入手,以微地震定位监测精度为研究对象,展开详细分析与探讨:
  1 定位精度受微地震信号初至的影响
  微地震监测过程当中,定位精度与S波初至以及P波初至有非常密切的关系。初至拾取主要是通过对P/S波能量特性的应用,识别其所对应的初至。然后,由于微地震信号在起跳状态下的关系比较负责,波至延续度较长,因此在对初至进行自动拾取的过程当中不可避免的存在精度问题。有关人员尝试引入小波技术以及偏振技术进行改进,但仍然在初至拾取方面存在一定的误差。
  结合有关研究资料来看,以具有较高信噪比的微地震波而言,手工初至拾取与自动初至拾取的结果基本一致;以无量纲大振幅的微地震波而言,手工初至拾取的可靠性低于自动初至拾取的可靠性;以到时点不清晰或信噪比较低的微地震波而言,手工初至拾取的可靠性高于自动初至拾取的可靠性。根据以上关系,可以得出如下式:
  在该式中,假定为定位误差,假定为地层速度,则假定为信号初至拾取与实际初至之间的时差。由此可见:自动初至拾取技术方案以及判断标准是决定拾取精度的最主要因素,拾取精度提高的途径在于选择可靠的判断标准,同时采取人机交互的初至拾取方案,通过提高拾取精度的方式促进定位精度的提升。
  2 速度模型诱发定位误差
  首先,考虑岩石物理参数对P/S波速度的影响:结合岩石物理模型关系来看,岩石物理参数主要会受到以下几个方面因素的影响,第一是密度,第二是Bulk模量,第三是剪切模量。在某一区域进行压裂施工前,岩石结构所对应的Bulk模量以及剪切模量是已知且恒定的,而地层速度则为静态速度。在压裂施工实施期间,可以忽略地层环境温度以及孔隙度对P波速度的影响,形成P波速度与岩石结构剪切模量,体积模量,围压参数,孔隙压力,有效压力,以及地层密度之间的对应关系。而对于S波而言,其波速则不受到体积模量的影响。随着压裂施工的進一步开展,在流体以及支撑剂注入岩石结构的条件下,导致地层压力有一定的增长趋势,地层等效密度也有所增大,进而导致了岩石结构Bulk模量的改变。在这一条件下,无法根据岩石物理参数模型来确定P波速度的变化趋势,但对于S波而言,由于其速度不受体积模量的影响,故而可以根据岩石结构物理参数模型判断得出:Bulk模量的增大会导致S波速度的降低,两者之间为反向关系。根据以上分析,结合微地震监测的实际情况来看,由于在压裂施工开展全过程当中,以上相关影响因素始终处于动态变化的条件下,故而难以通过实时速度模型反演定位,由此认为此类误差属于系统误差。
  其次,考虑速度各向异性对定位精度的影响:对于液页岩气以及致密砂岩气而言,其往往具有非常突出的各向异性特征。在微地震监测定位的过程当中,通常将地层考虑为各向同性介质,在此过程当中产生了定位误差。此类误差往往会表现为某个特定方向的误差或者是三个X向,Y向,Z向的误差。对应关系式为:
  在该式中,假定为速度各向异性条件下所产生的定位误差,假定为地层各向异性速度模型,则假定为在射孔校正基础之上既定传播路线下的地震波传播速度。由此认为:该误差是可控的,可以在微地震监测定位的过程当中通过对各向异性速度模型的应用而有效减弱与控制。
  3 结束语
  微地震监测工作是一个伴随着压裂施工而展开的动态性监测作业过程,由于在压裂施工全过程当中,包括孔隙压力,剪切模量,体积模量,有效压力,以及密度在内的相关因素均不断的变化,因此定位精度的控制往往存在一定的难度。在诸多影响微地震监测定位精度的误差当中,有系统误差,也有可控误差。工作人员需要通过对相关误差进行深入分析的方式,对可控误差采取有效的控制措施,例如:选择可靠的判断标准,采取人机交互的初至拾取方案,应用各向异性速度模型等在内。通过引入以上技术手段的方式,能够促进微地震监测定位精度的改善,从而更加有效的完成微地震监测方面的工作任务。
  参考文献
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  作者简介
  刘静(1986—),女,本科学历,河北省地震局石家庄中心台,助理工程师。
  李凤,河北省地震局石家庄中心台。
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