微地震反演技术介绍

1、微地震反演技术介绍微地震反演技术介绍三、物探前期技术储备三、物探前期技术储备汇汇 报报 提提 纲纲一、微地震技术概况一、微地震技术概况二、微地震技术需求二、微地震技术需求 随着电子技术、计算机技术的高速发展，物探装备和物探技术也正在飞速地发展。随着电子技术、计算机技术的高速发展，物探装备和物探技术也正在飞速地发展。物探技术已成为油田开发中储层圈定、油藏描述和表征、油藏监测的主要手段之物探技术已成为油田开发中储层圈定、油藏描述和表征、油藏监测的主要手段之一。近一。近20年来，随着物探技术的发展和广泛应用，物探技术逐步演化为两大类技年来，随着物探技术的发展和广泛应用，物探技术逐步演化为两大类技术，

2、即术，即勘探地球物理技术勘探地球物理技术和和油藏地球物理技术油藏地球物理技术，而且近十多年来物探技术的主要，而且近十多年来物探技术的主要进展发生在油藏地球物理技术方面。进展发生在油藏地球物理技术方面。 勘探地球物理和油藏地球物理之间有着一些特殊的区别，通常用特定的术语来勘探地球物理和油藏地球物理之间有着一些特殊的区别，通常用特定的术语来表示。这些区别包括如下假设前提，即对于表示。这些区别包括如下假设前提，即对于油藏地球物理，在地球物理测量的区油藏地球物理，在地球物理测量的区域和处理的方法中，有适用的井控制资料，能够进行精细程度的测量或处理，具域和处理的方法中，有适用的井控制资料，能够进行精细程

3、度的测量或处理，具有精细解释所需要的岩石物理数据。有精细解释所需要的岩石物理数据。 勘探地球物理研究的对象是宏观的勘探地球物理研究的对象是宏观的(如构造、圈闭、地层、沉积、储层岩性等如构造、圈闭、地层、沉积、储层岩性等)，而油藏地球物理研究的对象是中、微观的而油藏地球物理研究的对象是中、微观的(如岩石物性、精细地质模型、储层连通如岩石物性、精细地质模型、储层连通性与流体、剩余油分布等性与流体、剩余油分布等)。油藏地球物理技术是指能够解决储层特征问题的技术，。油藏地球物理技术是指能够解决储层特征问题的技术，通常是指特殊地震方法和特殊资料处理方法，包括精细通常是指特殊地震方法和特殊资料处理方法，包

4、括精细3D地震、地震、VSP、井间地震、井间地震、横波地震、横波地震、4D地震地震(时间推移测定的时间推移测定的3D地震地震)、AVO、AVA、WA、层析成像、多波、层析成像、多波多分量、属性分析、反演、随钻地震等新技术。多分量、属性分析、反演、随钻地震等新技术。 微地震技术概况微地震技术概况 简简 介介 近几年来，随着物探装备的发展，以高分辨率地震、高精度近几年来，随着物探装备的发展，以高分辨率地震、高精度3D地震、叠前地震、叠前偏移成像、山地地震、高精度重磁等为代表的勘探地球物理技术，以约束反演、偏移成像、山地地震、高精度重磁等为代表的勘探地球物理技术，以约束反演、属性分析、属性分析、4D

5、地震、井中地震、多波多分量地震等为代表的油藏地球物理技术地震、井中地震、多波多分量地震等为代表的油藏地球物理技术正跃上新的台阶。高精度采集和正跃上新的台阶。高精度采集和3D空间成像归位技术以其精确、灵活显示等优空间成像归位技术以其精确、灵活显示等优点，在国内外已卓有成效地用于查明各种复杂构造油气藏和隐蔽油气藏。约束反点，在国内外已卓有成效地用于查明各种复杂构造油气藏和隐蔽油气藏。约束反演、属性分析、演、属性分析、VSP、井间地震技术，在油田滚动勘探与开发的储层描述、井间地震技术，在油田滚动勘探与开发的储层描述、 精细地质建模及油藏检测中正发挥越来越重要的作用。因此，发展物探技术不仅精细地质建模

6、及油藏检测中正发挥越来越重要的作用。因此，发展物探技术不仅是油田勘探的需求，更是油田开发的需求。是油田勘探的需求，更是油田开发的需求。 微地震技术概况微地震技术概况 简简 介介 微地震监测是利用传感器监测储层微地震监测是利用传感器监测储层岩石破裂产生的地震信号进而研究岩石岩石破裂产生的地震信号进而研究岩石破裂状况的一种地球物理方法。破裂状况的一种地球物理方法。其工作其工作原理类似天然地震预测方法，原理类似天然地震预测方法，即通过监即通过监测天然地震信号确定震源位置及其性质。测天然地震信号确定震源位置及其性质。从技术上分为无源驱动（从技术上分为无源驱动（Passive，或称，或称被动型）和有源驱

7、动（被动型）和有源驱动（Active，或称主，或称主动型）两类。动型）两类。目前在实际应用中主要应目前在实际应用中主要应用用无源驱动的观测方法。无源驱动的观测方法。主要用途：主要用途：确定裂缝方位和倾角确定裂缝方位和倾角裂缝位置裂缝位置大小（长度、宽度和高度）大小（长度、宽度和高度）裂缝复杂程度裂缝复杂程度微地震技术概况微地震技术概况 简简 介介 技术类型技术类型裂缝方位裂缝方位裂缝高度裂缝高度 裂缝长度裂缝长度裂缝对称性裂缝对称性探测范围探测范围微地震监测微地震监测FarTiltmetersFarFracture ModelFarRA TracerWellboreTemp. LogWellb

8、oreWell TestingFarProduction DataAnalysisFar微地震技术概况微地震技术概况裂缝监测技术对比裂缝监测技术对比主要的专业服务公司主要的专业服务公司法国法国Magnitude公司公司美国美国MicroSeismic公司公司美国美国Pinnacle公司公司美国美国Weatherford公司公司加拿大加拿大ESG公司公司微地震技术的作用微地震技术的作用 微地震技术概况微地震技术概况水平钻井技术页岩气开发页岩气开发核心技术水力压裂技术MHF多次压裂技术水平井及分段压裂技术是页岩气勘探开发的关键是页岩气勘探开发的关键工程技术工程技术 据美国东部早期的页岩气井完井数据

9、统计，据美国东部早期的页岩气井完井数据统计，40%的页岩气井的页岩气井初期裸眼测试时无天然气流，初期裸眼测试时无天然气流，55%的页岩气井初始无阻流量没有的页岩气井初始无阻流量没有工业价值，所有的页岩气井都要实施储层压裂改造。工业价值，所有的页岩气井都要实施储层压裂改造。 直井压裂改造后的产能平均为直井压裂改造后的产能平均为8063m3/d，水平井压裂改造，水平井压裂改造后的产能最高可超过后的产能最高可超过10104m3/d。 随着近两年页岩气等非常规能源的勘探开发的迅速升温，微地震压裂检测技术也越来越受到重视随着近两年页岩气等非常规能源的勘探开发的迅速升温，微地震压裂检测技术也越来越受到重视

10、微地震技术概况微地震技术概况 在以往的压裂施工中，我们知道压裂液和支撑剂的部分注入情况，也知道地下产生了裂缝，但对于裂隙的发育信息却缺少掌握。往往根据压裂在以往的压裂施工中，我们知道压裂液和支撑剂的部分注入情况，也知道地下产生了裂缝，但对于裂隙的发育信息却缺少掌握。往往根据压裂后的产油情况来判断压裂的效果：压裂后增产了，我们就认为压裂成功，压裂后不增产或增产少，我们就认为不成功。对压裂时地层变化以及对压裂后的产油情况来判断压裂的效果：压裂后增产了，我们就认为压裂成功，压裂后不增产或增产少，我们就认为不成功。对压裂时地层变化以及对压裂的效果的判断、控制缺少手段和监测方法。的效果的判断、控制缺少手

11、段和监测方法。 微地震技术的作用微地震技术的作用 北美地区是全球最大的压裂市场，每年约北美地区是全球最大的压裂市场，每年约25000口井的工作量。现在北美有口井的工作量。现在北美有14套仪器在做压裂监测施工，套仪器在做压裂监测施工，每年能测大约每年能测大约1000口井，并且工作量逐年增加。口井，并且工作量逐年增加。微地震技术概况微地震技术概况 中国是全球第二大压裂市场，每年有约中国是全球第二大压裂市场，每年有约10000口井的压裂工作量，其中长庆约口井的压裂工作量，其中长庆约3000口井，大庆约口井，大庆约2700口。口。 低渗油气藏、页岩油气藏得勘探、开发目低渗油气藏、页岩油气藏得勘探、开发

12、目前是热点，四川又是主战场！低渗、页岩油气前是热点，四川又是主战场！低渗、页岩油气藏开发的重点在压裂对储层进行改造，几乎每藏开发的重点在压裂对储层进行改造，几乎每口开发井甲方都愿意进行压裂监测，保守估计口开发井甲方都愿意进行压裂监测，保守估计按按20%的勘探、开发井进行压裂监测，每年四的勘探、开发井进行压裂监测，每年四川油气田和苏里格气田就有川油气田和苏里格气田就有100口口井的监测任务，井的监测任务，市场前景广阔。市场前景广阔。市场前景市场前景在可作为潜在页岩气勘在可作为潜在页岩气勘探目标层的探目标层的8 8套页岩中，尤套页岩中，尤其以其以1 1、S1S1、P1P1和和P2P2为佳。为佳。海

13、相沉积条件下的页岩分布稳海相沉积条件下的页岩分布稳定定、型干酪根为主型干酪根为主单层页岩厚度大单层页岩厚度大有机碳含量高有机碳含量高热演化程度高热演化程度高间接页岩气类型间接页岩气类型构造复杂程度高构造复杂程度高页岩气埋深变化较大页岩气埋深变化较大中国南方地区上古生界页岩气分布有利中国南方地区上古生界页岩气分布有利区区三、物探前期技术储备三、物探前期技术储备汇汇 报报 提提 纲纲一、微地震技术概况一、微地震技术概况二、微地震技术需求二、微地震技术需求二、微地震技术需求二、微地震技术需求 微地震采集技术微地震采集技术 微地震处理技术微地震处理技术微地震技术需求微地震技术需求 采集技术采集技术 微

14、地震特点微地震特点 压裂使得岩石破裂时产生地震波。由于岩石破裂规模有限, 释放出的能量很小, 诱生的地震波是很微弱的, 震级在0级以下。 裂缝发射的微震频率很高, 频带为200 1 500 Hz, 其主频在700 Hz左右。 持续时间小于1s 弱、高、短弱、高、短 Sercel（Maxiwaves100级，数字）级，数字） Avalon（数字，（数字，48级）级） Oyo Geospace（Slimhole BSR ，480级级，数字，光纤），数字，光纤） P/GSI（模拟（模拟80-400级，三分量）级，三分量） Weatherford（光纤三分量地震加速度传感器）（光纤三分量地震加速度传感

15、器） 西安弘传（数字，西安弘传（数字，12级）级）Clarion光学地震加速度光学地震加速度传感器传感器微地震技术需求微地震技术需求 采集技术采集技术 采集设备采集设备 检波器的动态范围要大于96 dB 检波器的频率范围应在1500 Hz以上 采样率为1/4ms微地震技术需求微地震技术需求 采集技术采集技术 采集设备采集设备公司公司A公司公司B公司公司A公司公司B公司公司A:12级接收、级接收、1/4ms公司公司B:8级接收、级接收、1ms采样率必须达到采样率必须达到1/4ms1/4ms！两家公司处理方法一样，只是采集设备的采样率和级数不一样，导致了不一样的结果！两家公司处理方法一样，只是采集

16、设备的采样率和级数不一样，导致了不一样的结果！地面布设地面布设(300-500m(300-500m浅井布设浅井布设) )邻近井布设邻近井布设压裂井布设压裂井布设微地震监测技术微地震监测技术 基本布设方式基本布设方式微地震监测分为地面监测和井中监测两种方式：微地震监测分为地面监测和井中监测两种方式：地面监测就是在监测目标区域(比如压裂井)周围的地面上,布置若干接收点进行微地震监测。井中监测就是在监测目标区域周围临近的一口或几口井中布置接收排列,进行微地震监测。 由于地层吸收、传播路径复杂化等原因,与井中监测相比,地面监测所得到的资料存在微震事件少、信噪比低、反演可靠性差等缺点。 采集技术采集技术

17、二、微地震技术需求二、微地震技术需求 微地震采集技术微地震采集技术 微地震处理技术微地震处理技术1）微地震弱信号提取及初至拾取技术。）微地震弱信号提取及初至拾取技术。2）微地震定位技术。）微地震定位技术。3）实时处理解释及显示技术）实时处理解释及显示技术微地震技术需求微地震技术需求 资料处理技术资料处理技术 微地震资料处理技术就是利用微地震资料确定微地震震微地震资料处理技术就是利用微地震资料确定微地震震源的位置的技术。源的位置的技术。微地震技术需求微地震技术需求 资料处理技术资料处理技术 微地震资料处理流程微地震资料处理流程微地震事件检测微地震事件检测纵波、横波初至拾取纵波、横波初至拾取偏振分

18、析偏振分析震源参数估算震源参数估算 震源参数反演及震源参数反演及 Kirchhoff Depth Migration显示成像显示成像微地震事件检测与偏振分析微地震事件检测与偏振分析是一个循环过程是一个循环过程微地震事件检测与偏振微地震事件检测与偏振分析是一个循环过程分析是一个循环过程纵横波时差法纵横波时差法纵波时差法纵波时差法基于模型的速度基于模型的速度-事件联合反演事件联合反演Kirchhoff Depth Migration 并非所有同相轴连续、初至清晰的波谱都是有效的微地震事件，它们有可能是井中注水产生的较强信号。并非所有同相轴连续、初至清晰的波谱都是有效的微地震事件，它们有可能是井中注

19、水产生的较强信号。 当整组检波器中有儿道形成明显同相轴时，也末必是微震事件。当整组检波器中有儿道形成明显同相轴时，也末必是微震事件。微地震技术需求微地震技术需求资料处理技术资料处理技术如何挑选出高质量的微地震事件呢？其判断准则是什么呢？如何挑选出高质量的微地震事件呢？其判断准则是什么呢？微地震弱信号提取及初至拾取技术。微地震弱信号提取及初至拾取技术。微地震事件检测微地震事件检测微地震技术需求微地震技术需求 资料处理技术资料处理技术微地震事件检测微地震事件检测具有相同趋向的，则认为这是由位置相近或相同的真实微震源产生的事件;若其中几个事件偏振角杂乱无章，方位各不相同，则表明它们与裂缝无关; 当对

20、某些事件不能求出较为明显的偏振角，结合矢端曲线进行分析，没有明显的优势方向，则可判定为背景噪音。这是噪音与正常微地震事件的明显区别。 在微地震实际监测资料的处理中，对各事件的检波器分在微地震实际监测资料的处理中，对各事件的检波器分别求别求取偏振角，取偏振角，分析同道检波器在不同事件中的角度。分析同道检波器在不同事件中的角度。 判断准则：判断准则： 根据以上的准则，可以挑选出与水力压裂裂缝有关的高质根据以上的准则，可以挑选出与水力压裂裂缝有关的高质量微震！量微震！如何求取每个检波器的偏振角呢？如何求取每个检波器的偏振角呢？微地震弱信号提取及初至拾取技术。微地震弱信号提取及初至拾取技术。微地震技术

21、需求微地震技术需求资料处理技术资料处理技术 在微震监测数据处理和解释中，偏振角分析主要目的是确定波的传播方向，研究波的类型，并可借此从大量微震中挑选出高品质微震。偏振分析偏振分析微地震弱信号提取及初至拾取技术。微地震弱信号提取及初至拾取技术。 在微地震监测中，当井下三分量检波器放入的时候，水平分量检波器的方位是随机取向的。 因此必须通过射孔震源因此必须通过射孔震源P P波的偏振，测定检波器旋转的方位，将接收到的波谱资料进行坐标变换，波的偏振，测定检波器旋转的方位，将接收到的波谱资料进行坐标变换，变换到基准方向，以方便后续的微地震定位工作。变换到基准方向，以方便后续的微地震定位工作。微地震技术需

22、求微地震技术需求 资料处理技术资料处理技术xyzyxz确定各检波器确定各检波器X分量相对两井连线的夹角分量相对两井连线的夹角射孔资料给检波器定位：射孔资料给检波器定位：给微地震事件定位给微地震事件定位微地震弱信号提取及初至拾取技术。微地震弱信号提取及初至拾取技术。偏振分析的目的偏振分析的目的微地震定位技术微地震定位技术纵横波时差法微地震技术需求微地震技术需求 资料处理技术资料处理技术假设条件： 微地震事件记录的信噪比足够高微地震事件记录的信噪比足够高 介质的纵、横波平均速度已知介质的纵、横波平均速度已知纵横波时差法流程图纵横波时差法流程图微地震定位技术微地震定位技术纵波时差法假设条件： 微地震

23、事件记录的信噪比比较高微地震事件记录的信噪比比较高 介质的纵、横波平均速度已知介质的纵、横波平均速度已知微地震技术需求微地震技术需求 资料处理技术资料处理技术纵波时差法流程图纵波时差法流程图 微地震技术需求微地震技术需求 资料处理技术资料处理技术 基于正演模型的微地震反演基于正演模型的微地震反演 纵横波时差法和同型波时差法通常都假设速度场是均匀已知的，这与大多数实际情况不符。因为实际中，速度场的扰动是客观存在的，有时甚至具有较大的强度，要想精确定位微地震源并了解速度场的精细变化，就需要进行微地震反演。反演的基本思路反演的基本思路:提供3D或2D初始速度模型，不同层位的速度扰动量作为自变量出现;

24、用射线追踪方法计算理论到时和偏导数;采用多次迭代法逐步求取模型修正量，直到满足误差要求;有足够多的观测点和微地震事件;为了降低震源一速度联合反演的多解性，需要对模型施加一定的约束条件。微地震反演同样是非线性反演微地震反演同样是非线性反演微地震定位技术微地震定位技术 震源震源-速度联合反演速度联合反演微地震技术需求微地震技术需求 资料处理技术资料处理技术 由于由于微震是水力压裂引起的，因此速度结构实际上是随数据采集时间而变化的。为了减小这种变化的微震是水力压裂引起的，因此速度结构实际上是随数据采集时间而变化的。为了减小这种变化的影响。影响。Block等等1994年提出利用微地震纵横波初至时间的震

25、源年提出利用微地震纵横波初至时间的震源速度联合反演法速度联合反演法.震源震源-速度联合反演速度联合反演速度模型反演速度模型反演震源位置反演震源位置反演联合反演思路联合反演思路122微地震定位技术微地震定位技术理论模型理论模型速度速度-震源联合反演结果震源联合反演结果 震源震源-速度联合反演速度联合反演微地震技术需求微地震技术需求 资料处理技术资料处理技术微地震定位技术微地震定位技术微地震技术需求微地震技术需求 资料处理技术资料处理技术柯西霍夫偏移方法准确确定微地震的位置柯西霍夫偏移方法准确确定微地震的位置与常规地震柯西霍夫偏移成像的区别：与常规地震柯西霍夫偏移成像的区别： 原理基本一样原理基本

26、一样 所求参数不一样所求参数不一样 常规地震：已知激发点、接收点坐标、接收记录（地震波场），速度模型，常规地震：已知激发点、接收点坐标、接收记录（地震波场），速度模型，求反射界面的形态求反射界面的形态 微地震：已知接收点坐标、接收记录（地震波场）、速度模型、求微地震微地震：已知接收点坐标、接收记录（地震波场）、速度模型、求微地震的位置。的位置。S1S2S3S4SN正问题正问题反问题反问题微地震定位技术微地震定位技术微地震技术需求微地震技术需求 资料处理技术资料处理技术实时处理解释及显示技术实时处理解释及显示技术实时自动处理实时自动处理- -多解性多解性微地震技术需求微地震技术需求 资料处理技术

27、资料处理技术实时处理解释及显示技术实时处理解释及显示技术微地震技术需求微地震技术需求实时处理解释及显示技术实时处理解释及显示技术微地震技术需求微地震技术需求 资料处理技术资料处理技术实时处理解释及显示技术实时处理解释及显示技术微地震技术需求微地震技术需求 资料处理技术资料处理技术PinnaclePinnacle国内博士论文国内博士论文国内博士论文国内博士论文所得到的结果稍显分散，裂缝范围略偏大，所得到的结果稍显分散，裂缝范围略偏大，这可能是求解方位角、水平距离这可能是求解方位角、水平距离R等的误差等的误差造成的。造成的。但多事件联立成像的结果能够描述裂缝的但多事件联立成像的结果能够描述裂缝的实

28、际位置，走向等参数，基本反应了真实的实际位置，走向等参数，基本反应了真实的地下特征。地下特征。与与Pinnacle公司的反演结果对比：公司的反演结果对比：三、物探前期技术储备三、物探前期技术储备汇汇 报报 提提 纲纲一、微地震技术概况一、微地震技术概况二、微地震技术需求二、微地震技术需求川庆物探公司成立了专门研究组已完成了微地震、川庆物探公司成立了专门研究组已完成了微地震、3D3C VSP井下井下数据采集系统和相关技术的调研数据采集系统和相关技术的调研; 初步确定引进初步确定引进Sercel 60级井下微地震检测设备级井下微地震检测设备 检波器的动态范围要大于96 dB 检波器的频率范围应在1500 Hz以上 采样率为1/4ms四川物探前期技术储备四川物探前期技术储备四川物探前期技术储备四川物探前期技术储备1 1）完成了微地震弱信号处理及初至拾取技术的预研工作。）完成了微地震弱信号处理及初至拾取技术的预研工作。2 2）完成了微地震发生方位确定的方法理论及实现方式的预研工作。）完成了微地震发生方位确定的方法理论及实现方式的预研工作