[发明专利]水力压裂微地震震源机制的反演方法及系统

说明书

本发明公开了一种水力压裂微地震震源机制的反演方法及系统，该反演方法包括以下步骤：P波振幅曲线的拾取步骤，P波振幅曲线的校正步骤，P波振幅曲线的平滑处理步骤以及断层节面解的反演提取步骤。本发明通过建立振幅校正因子和中值滤波算子，对拾取到的P波振幅曲线进行处理，并通过使用格点搜索算法反演压裂裂缝震源机制。该方法稳定、高效，对水力压裂地面微地震监测资料处理技术的发展有一定的促进作用。

技术领域

本发明涉及石油开采领域，尤其涉及一种水力压裂微地震震源机制的反演方法及系统。

背景技术

水力压裂是一种用水压将岩石层压裂，从而释放出其中的天然气或石油的方法，广泛应用于石油开采领域，特别是低渗透油藏等非常规资源的开发中。微地震监测技术主要是通过监测水力压裂过程中产生的微震信号，对压裂过程进行监测，对压裂效果进行评价，进而指导优化工程参数的一项技术，在微地震监测技术方面，国外发展的比较早并且技术比较成熟。

美国微地震公司(MSI)提出了水力压裂裂缝成像技术(HFM)，用于裂解裂缝尺寸、几何形状以及其复杂性，为改善钻井和完井提供参考。这其中就包括以震源定位、震源机制反演、裂缝几何尺寸计算以及有效压裂体积(SRV)计算为代表的一套微地震资料处理解释技术方法。Global公司的TFI技术同样提供震源机制的反演，包括复杂裂缝和应力场的反演，通过矩张量分解对裂缝的性质进行描述，计算微地震事件的标量地震矩，用于估计微地震事件大小。布拉格的Charles大学研究了微地震中普遍存在的张剪型裂缝震源机制，通过P波和S波的初动记性及P、S波振幅比，有效识别张裂型裂缝。参照国外先进的理论和技术方法。

国内许多油田也引入和开发了微地震监测技术，为油田解决了一些亟待解决的问题。东方地球物理勘探公司依靠多年沉淀的VSP技术，剖析微地震井中监测原理，针对微地震事件识别、自动筛选、偏振分析、事件定位等一系列关键技术进行攻关。该技术在吉林、吐哈、长庆、西南等油气田的水力压裂过程监测及压裂效果评价中都取得了比较好的应用效果。但是，在国内的整个油气勘探与开发领域，水力压裂裂缝震源机制反演的相关方法研究尚处于起步阶段，也缺少成功的应用实例。

综上，亟需一种易于实施的对水力压裂地面微地震监测资料进行处理的方法，以推动理论的应用和促进该领域的发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种易于实施的对水力压裂地面微地震监测资料进行处理的方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水力压裂微地震震源机制的反演方法，包括以下步骤：P波振幅曲线的拾取步骤，分别截取各道检波器监测到的水力压裂微地震事件的初至P波波形，并从所述各初至P波波形上分别提取最大绝对振幅对应的振幅值，由所提取到的振幅值组成P波振幅曲线；P波振幅曲线的校正步骤，利用振幅校正因子对所述P波振幅曲线进行校正；P波振幅曲线的平滑处理步骤，采用中值滤波算法对所述P波振幅曲线进行平滑处理；断层节面解的反演提取步骤，以经过校正和平滑处理后的P波振幅曲线作为输入来选取目标函数，采用格点搜索的方法在参数空间中对断层的三个参数进行搜索，将目标函数取最大值时的三个参数提取为断层节面解。

在一个实施例中，振幅校正因子根据以下方法得到：根据前期定位处理的定位结果和由声波时差测井数据得到的水平层状速度模型建立地层模型，并基于所述地层模型，利用射线射线追踪算法和Zoeppritz方程计算所述振幅校正因子。

在一个实施例中，根据以下表达式计算所述振幅校正因子F：

式中，n为速度层数，l_i为利用射线追踪算法计算得到的地震波在第i层介质中的传播路径长度；T_pp(α_i)为通过Zoeppritz方程计算得到的第i层介质中透射角为α_i时对应的透射系数。

在一个实施例中，根据以下表达式对所述P波振幅曲线进行平滑处理：