[发明专利]基于微地震监测三维点集的压裂储层前缘、面积和体积计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及地球物理领域，特别是涉及到一种根据油气井水力压裂微地震监测结果(即三维点集)确定压裂储层前缘(英文缩写SRF)、计算压裂储层面积(英文缩写SRA)和压裂储层体积(英文缩写SRV)的方法。

背景技术

水力压裂是油气井增产的一项重要措施，水力压裂形成的人工裂缝可以通过微地震监测结果来进行描述。水力压裂时由于高压流体注入储层，导致储层岩石破裂并释放微弱的地震信号，通过井下或地面布设监测阵列可以接收这些微地震信号，再通过信号处理和震源定位可以确定震源坐标。水力压裂微地震监测的结果是三维空间中的一系列事件点，对于简单的条状裂缝可以由事件点的分布拟合出裂缝的方位、长度、高度等参数，但是对于复杂的网状裂缝，微地震事件点的分布没有明确的方向性，分布范围比较分散，无法用方位、长度、高度等简单参数描述。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种根据油气井水力压裂微地震监测结果事件点的三维坐标数据，特别适用复杂裂缝进行裂缝直观和定量描述需要的基于微地震监测三维点集的压裂储层前缘、面积和体积计算方法。

本发明的总体方案是：

步骤1，将微地震监测结果事件点的三维坐标数据投影到水平面，计算裂缝区域总体的压裂储层前缘(SRF)和压裂储层面积(SRA)；

步骤2，将微地震监测结果事件点在垂直方向分为多层，计算每层的压裂储层前缘(SRF)和压裂储层面积(SRA)；

步骤3，将每层的压裂储层面积(SRA)乘以层高，得到每层的压裂储层体积(SRV)，所有层的压裂储层体积(SRV)求和即得到总体的压裂储层体积(SRV)。

上述方案还包括：计算压裂储层前缘(SRF)是利用水平面上的点集，采用计算几何学中的Alpha-shape方法确定平面事件点的Alpha形状，其边界点的连线就表示形状的轮廓，即得到压裂储层前缘(SRF)。

得到的压裂储层前缘(SRF)是平面事件点的一个三角形剖分，计算每个三角形的面积并求和就得到压裂储层前缘(SRF)形状所表示的压裂储层面积(SRA)。

上述方案进一步包括：

在步骤1中，采用的微地震监测结果是一系列微地震事件三维震源点组成的点集P＝{p₁ p₂ … p_N}，其中N是总的事件点的个数，p_i＝(x_i y_i z_i)是第i个事件点及其三维坐标，将三维点集P投影到水平面得到对应的平面点集Q＝{q₁ q₂ … q_N}，其中q_i＝(x_i,y_i)是第i个平面事件点及其坐标；

针对平面点集Q，采用计算几何学中的Alpha-shape方法构造平面点集的Alpha形状，通过不断调整Alpha-shape方法中的可调参数α的值，得到一个接近于真实形状的平面点集的三角形剖分，取边界点依次连线就得到能够直观地表示压裂裂缝波及区域形状的压裂储层前缘(SRF)；

平面点集Q的Alpha形状是平面点集的一个三角形剖分，按照下面的公式计算每个三角形的面积

其中，而a,b,c分别为三角形三条边的边长，将平面点集Q的Alpha形状所有三角形面积求和，即得到压裂储层面积(SRA)；

在步骤2中，将三维点集P在垂直方向上分层，根据垂向坐标的范围，把层高h分为M层，每层有N_k个事件点，且第k层的三维点集为投影到水平面上得单层的平面点集采用步骤1中相同的方法，即采用Alpha-shape方法得到单层平面点集Q_k的Alpha形状，取边界点依次连线就得第k层的压裂储层前缘(SRF)，再计算得到第k层的压裂储层面积(SRA)；

在步骤3中，利用步骤2得到的每层的(SRA)再乘以层高h，就得到每层的裂缝扩散区域的体积，所有层的体积求和就得到总的压裂储层体积(SRV)。

本发明中的方法构造的所有事件点平面分布的SRF直观地描绘了压裂裂缝波及区域的平面形状，计算SRF包围形状的面积SRA，可以定量地描述压裂裂缝波及的面积；在垂直方向划分多层后，可以计算每层事件点的SRF和SRA，在层高和Alpha-shape方法的可调参数α取值较好时，可以比较准确的计算总体的SRV，从而定量的估计压裂后产能区域的体积大小。

附图说明