微地震监测一维速度模型反演及微震偏移定位和成像研究

摘要

在微地震监测中，一个介于微地震事件和台站之间的准确的地下速度模型的建立对于微地震事件的监测起到了至关重要的作用。通常来说，射孔事件（Perforation Shot）被用于勘探区域地下速度模型的计算。然而，这些射孔事件的发震时刻往往是未知或者不准确的。为了减少不准确的到时信息带来的速度模型估计的潜在误差，我们发展了一个基于台站对走时残差来搜索最佳地下层状速度模型的方法，而避免使用不准确的走时信息。台站对走时残差方法的另一个优点在于射孔事件波形的互相关(Waveform Cross-correlation)信息可以用于计算更加精确的台站对走时残差，因为这些射孔事件在不同井中台站上得到的波形记录相似度很高。由于在反演一维速度模型时目标函数的非线性较强，我们引入了差分进化算法(Differential Evolution Algorithm，DE算法)来对最优速度模型进行全局搜索。相比于网格搜索(Grid-search Method)算法，差分进化算法的计算效率更高。为了检验该方法，我们建立了一个以井下微地震监测系统为背景的合成数据测试，并且该方法较好地还原了真实速度模型。同时，我们也将该算法应用于一个实际的非常规油气资源开采项目中。相比于从声波测井(Sonic Well Log)中得到的速度模型，利用该方法搜索到的速度模型对走时残差的拟合更好，并且可以较好地对射孔事件进行重定位。
　　获得准确的速度模型的目的在于对水力压裂(Hydraulic Fracturing)过程中的微地震事件进行定位。由于传统的基于到时拾取的地震定位方法对拾取精度的要求较高，而对于微地震信号来说信噪比(Signal to Noise Ratio)通常较低，准确的震相到时拾取往往比较困难;并且，该方法由于需要对到时进行拾取，精确的人工拾取往往会比较缓慢，而自动拾取方法准确度又较低，因此利用该方法对微地震事件进行定位较为滞后，无法满足实际生产中的实时要求。因此，我们引入了基于偏移的连续波形微地震实时定位，用以解决上述问题。同基于人工拾取的微地震定位结果相比，基于偏移的连续波形微地震定位结果有一定的符合性，可以用于微地震事件对于水力压裂产生的裂缝的分布及发育进行刻画从而指导生产。同时，该方法保证了对生产过程中产生的微地震事件进行实时监测的可能性，便于根据实际情况对生产进行相应的调整，提高生产效率和保证人员安全。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 一维速度模型反演

1．3 基于偏移的地震定位方法

第2章 水平层状一维速度模型反演

2．1 射孔事件走时信息的建立

2．2 用于反演速度模型的全局优化算法

2．3 合成数据测试

2．4 实际数据应用

2．5 本章小结

第3章 基于偏移的微地震定位和连续波形叠加裂缝成像

3．1 波形相似度

3．2 Tomographic Fracture Imaging(TFI)

3．3 合成数据测试

3．4 实际数据应用

3．5 本章小结

第4章 结论和展望

4．1 结论

4．2 研究展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果