[发明专利]用于在垂直横向各向同性介质中检测地面下地震事件的方法

说明书

发明领域

本发明一般涉及发生在地面下的地震事件的无源检测和成像的领域。更具体地，本发明涉及如可被应用于具有拥有垂直对称轴的横向各向同性（“VTI”）的岩层中的这种技术。

背景技术

无源地震发射层析成像是一种过程，其中地震传感器阵列以所选模式被部署在地球表面上或其附近（或在海洋勘测中的海床上），且从发生在地球的地面下之内的各种地震事件所发出的地震能量在该传感器处被检测。处理由传感器所检测到的信号尤其被用于确定在地球地面下之中各种地震事件发生的位置、地层破坏的机制以及这种事件的发震时间。

无源地震发射层析成像的应用包括，例如，确定由沿地质断层（岩层或地层中的破裂）的运动、核存放地点的裂缝延伸、地面下储层中的流体运动、井眼机械过程（例如套管断裂）所引起的微地震的发震点，以及监测被注入到地面下储层中的充满支撑剂的流体的运动，以增加钻透碳氢化合物生产地面下地球地层的井眼（“压裂”）的有效井眼半径。后面一个应用，被称为“压裂监测”，其意图使井眼操作者能够相对于时间确定该充满支撑剂的流体移动穿过特定的地面下地球地层的方向和速度。

在颁发给Duncan等人且被转让给本发明的受让人的编号为7,663,970的美国专利中描述了一种用于发生在地面下的地震事件的发震位置和时间的无源检测的特别有用的技术。前述的专利中所描述的技术包括将被记录在所选位置的地震信号变换到地震事件源的可能空间位置的域中。根据变换后的地震数据的至少一个属性的空间和时间分布，确定至少一个地震事件的空间位置和时间中的起源。

然而，对微震事件的正确表征依赖于使用地面下岩层的精确的速度模型。本领域中已知的无源微震监测采用暂时部署的传感器阵列来执行，如上面所解释的，传感器阵列可以被部署在一个或多个地面下监测井中或地面上。近来，在浅钻孔中（“埋置阵列”）半永久或永久地部署地震传感器（例如，地震检波器）以在地面下储层的规模下的不同压裂处理当中提供一致的微震测绘，其在本领域中是已知的。这种类型的监测允许开发用于特定储层中所使用的所有压裂处理的一致的速度模型。

精确速度模型开发中的一个特别的考虑是，某些地面下岩层展示出地震速度的各向异性。地震的各向异性是地震速度对波传播方向的相关性。参见, Thomsen, L.,1986, Weak elastic anisotropy, Geophysics, 51(10),1954-1966。

与受控源地震勘测一起，地震各向异性已经被广泛用于改进储层成像（参见，例如，Tsvankin, I., and V. Grechka, 2006, Developments in seismic anisotropy:Treating realistic subsurface models in imaging and fracture detection: CSEG Recorder, 31 (special edition), 43-46），岩相区分（例如，页岩对比砂）（参见，Vernik, L., 2007, Anisotropic correction of sonic logs in wells with large relative dip, Geophysics 73 , E1 (2008); doi:10.1190/1.2789776），表征断裂和应力，以及监测从其抽取流体（例如，石油和天然气）的地面下地层的地震特性中的时滞变化。在受控源（“有源的”）地震勘测中，将弹性各向异性结合到迁移算法中允许对反射器的正确定位，并进一步增强对区域速度结构的理解。在无源地震中，连同其它参数一起，对速度各向异性进行说明对于获得精确的震源位置、震源机制以及远偏移接收器的最佳叠加是重要的。