同步挤压S变换与τ⁃p变换联合的微地震信号消噪方法

微地震监测是指导页岩气开采水力压裂作业和评价压裂效果的常用手段。地面监测所采集的微地震信号能量弱、信噪比低,微地震事件识别困难,严重影响定位的准确性。针对低信噪比地面微地震监测资料,联合使用同步挤压S变换、谱分解和τ⁃p变换,提出一种新的消噪方法。首先对监测资料进行时差校正,将微地震信号的同相轴校平;之后使用同步挤压S变换对校平后的资料进行谱分解获取单频切片;再对每个单频切片进行τ⁃p变换,并根据τ⁃p变换的结果获取微地震信号位置;最后根据信号的位置在时频域完成消噪。实际低信噪比地面微地震监测数据的处理结果表明,新方法可以获得理想的消噪结果。

基于多模态神经网络的微地震事件检测

针对微地震有效信号时序特征存在的局限导致微地震事件识别准确率不高的问题,提出了一种基于多模态学习的神经网络微地震事件检测方法。首先,利用道集数据的相关性以目标道为轴对称制作多道时域模态,对目标道进行时频分析得到S域模态特征;然后,联合时域模态和S域模态设计微地震事件检测神经网络,综合多模态的特征进行训练学习,提高微地震事件识别的精度;最后,为验证方法的有效性,对合成微地震信号进行低信噪比数据分析、小幅值数据分析以及实际油井微地震监测信号事件分析。结果表明,该方法可以有效检测低信噪比及微弱的微地震事件;与支持向量机、卷积神经网络、基于监督机器学习方法的对比实验结果表明该方法具有更高的抗噪性与准确率。

基于EM-KF算法的微地震信号去噪方法

针对微地震信号能量较弱,噪声较强,使微地震弱信号难以提取问题,提出了一种基于EM-KF(Expectation Maximization Kalman Filter)的微地震信号去噪方法。通过建立一个符合微地震信号规律的状态空间模型,并利用EM(Expectation Maximization)算法获取卡尔曼滤波的参数最优解,结合卡尔曼滤波,可以有效地提升微地震信号的信噪比,同时保留有效信号。通过合成和真实数据实验结果表明,与传统的小波滤波和卡尔曼滤波相比,该方法具有更高的效率和更好的精度。

基于Tene-cor自动聚焦成像算子的弹性波微地震逆时定位

微地震震源定位是微地震研究中的关键技术,微地震震源位置可以通过微地震信号的逆时反传来确定。在弹性介质逆时定位过程中,微地震信号中的P波、S波会耦合在一起,在震源聚焦结果中产生假象,影响震源方位的拾取。提出了基于Tene-cor聚焦成像算子的弹性波微地震逆时定位算法,首先,通过纵横波解耦的弹性波方程得到P波和S波的逆时波场,然后,施加Tene-cor成像算子对解耦的逆时波场记录进行互相关成像得到震源位置。分别利用合成数据和野外实际数据测试了该算法的定位效果。数值算例表明,该定位算法除了能够压制成像结果中因波场耦合导致的串扰噪声外,还可以聚焦因干涉成像产生的辐射状假象,在不同检波器采集条件、频带缺失和速度模型不精确的条件下,该算法相较于传统定位成像算法能够有效提高震源定位分辨率。

大排列微地震实时监测技术在页岩油水力压裂中的应用

页岩油是重要的国家战略资源。在中国,以陆相页岩油为主,特别是济阳凹陷,页岩储层地质条件复杂,常用的裂缝识别技术包括蚂蚁体、相干体和曲率体等,无法满足精度要求,开采面临巨大挑战。为了加快页岩油的开发,在樊页1井组页岩油示范区开展基于大排列微地震实时监测,通过闭环优化过程进行施工参数迭代和技术方案优化。根据微地震震源参数,提出了计算储层改造体积和裂缝复杂性指数的新方法,用于定量评估储层改造波及范围和裂缝的复杂性。文中主要描述了在樊页1井组页岩油示范区开展的基于大排列微地震实时监测技术的地质工程一体化实践,所取得的认识和经验具有一定的借鉴价值。

微地震监测技术在页岩油井H2侧HF压裂中的应用

苏北盆地阜二段页岩地应力高、两向应力差大、平面上断层裂缝带发育、纵向上非均质性强,压裂改造难度大。以提升复杂度、扩大改造体积、提升EUR为目标,在H2侧HF井采用了水平井密切割体积压裂技术。为直观评价储层改造效果,该井采用了微地震监测技术。通过微地震实时监测,指导压裂参数调整和工艺优化。同时,通过微地震监测结果,了解裂缝延伸情况、裂缝复杂度和改造体积。

基于指纹和相似性阈值方法的水力压裂过程微地震事件检测研究

在水力压裂过程中,常规微地震事件检测方法中基于能量的长短时窗能量比值(STA/LTA)方法检测精度低,而基于波形的模板匹配方法检测速度慢。为此,提出了以指纹和相似性阈值(FAST)方法为主,联合同态反褶积去噪、STA/LTA、带噪声的基于密度的聚类(DBSCAN)方法的一种检测精度高并且检测速度快的微地震事件检测方法。首先使用同态反褶积方法对微地震数据去噪;然后利用STA/LTA方法获取高信噪比微地震事件并作为模板,进一步利用FAST方法将模板和连续波形制作为指纹,再通过比较指纹的杰卡德相似度检测低信噪比微地震事件,得到各个台站的P波初至时间;最后利用DBSCAN方法将多个台站同一震相进行关联以去除错误检测。利用人工合成的171个具有不同信噪比的微地震事件,运用该方法能够检测到所有微地震事件,验证了方法的实用性。对四川盆地威远页岩气开发水平井2014年11月10号第19级压裂段的井下微地震数据集进行处理,并与模板匹配方法、STA/LTA方法进行了对比,结果显示该方法能够检测到STA/LTA检测不到的低信噪比微地震事件,检测结果与模板匹配方法相近,其计算效率比模板匹配方法高。

利用聚类算法提高微地震初至拾取的稳定性

高效且准确地拾取有效信号的初至是微地震监测技术的关键。目前常用的微地震初至拾取算法是能量比算法,该算法应用简单且拾取效率高。但是能量比算法存在的主要问题是算法的抗噪性较差,拾取误差较大。为此,将聚类算法应用于微地震信号初至拾取,改进现有拾取算法。首先通过能量比算法对微地震初至进行一次拾取;然后通过聚类算法对一次拾取结果进行优化,提取其中的小误差初至;再对提取出的小误差初至的分布进行拟合,根据分布规律校正误差较大的初至;最后以优化后的初至为中心开时窗并利用AIC(Akaike Infor⁃mation Criteria)算法对微地震信号进行精细拾取。该算法结合了能量比算法和AIC算法的优点。实际数据测试结果表明,与传统算法相比该算法具有较高的拾取精度和抗噪性,而且可以有效识别多震相初至。此外,该算法的运算效率很高,适用于现场实时处理。

水力压裂裂缝微地震监测测试技术与应用

压裂是低渗透油藏增产的重要手段和必要手段。压裂后形成的裂缝长度、宽度和高度、渗透率和导流能力是影响压后效果最直接和最重要的因素,通过裂缝监测,可以认识裂缝扩展规律,指导优化压裂设计。通过对目前国内外成熟的几种微地震监测技术的总结,对其技术原理和特点进行了对比阐述,通过微地震监测应用分析,认识了裂缝扩展规律和几种微地震监测技术的特点,对下步微地震监测技术的应用提出了建议。

基于模板匹配技术的微地震事件检测在水平井立体开发井网中的应用

2019年,新疆玛湖油田玛131井区首次在致密砾岩油藏中采用双井(水平井+直井)微地震监测的方式采集微地震数据,但采用传统的长短时窗比(STA/LTA)微地震事件检测算法在两个阵列上仅检测出少量的可对应微地震事件,无法开展双井同时定位和矩张量反演,也不能获得震源机制特征。为此,采用基于模板匹配技术的微地震事件检测对采集的微地震数据进行了重新处理,检测出了大量微地震事件,并开展了双井定位和矩张量反演应用分析,获得了微地震事件震源机制特征和破裂参数。结果表明:模板匹配算法可以在多井阵列中识别出更多的有效微地震事件,使矩张量反演成为可能;针对玛131井区天然裂缝不发育的致密砾岩储层,水力裂缝破裂具有多种走向,可形成复杂缝网;T_(1)b_(2)小层的单段最佳压裂液量在1700 m^(3)左右,T 1b 3小层的单段最佳压裂液量在820 m^(3)左右,进一步加大压裂规模对产量的贡献作用降低。

微地震与分布式光缆模型在油气勘探中的应用研究

微地震野外自组网技术通过网络化、智能化的手段,实现了对油气地质层的实时监测,为勘探和生产提供了更为准确、可靠的数据支持。与此同时,分布式光缆技术作为一种高带宽、低延迟、大容量的通信手段,为微地震野外自组网的信息传输提供了更为先进的支持。基于此,深入研究了微地震野外自组网和分布式光缆技术的融合应用,探讨其在油气田勘探与生产领域中开启的新时代。

应用残差网络的微地震事件五分类检测方法

常规的微地震事件检测方法通常需要人工选取阈值,在处理大量连续记录数据时效率较低,难以适应实时监测的需求。为此,提出一种基于残差网络的微地震事件五分类检测方法,将样本分为噪声、完整的微震事件、只含有P波、只含有S波以及多个微震事件五类。该方法只需将连续记录的波形数据等分,并通过时窗调整获得完整的微震记录。通过一系列数据增广方法实现小规模实际数据样本集的模型训练,模型精度高达99%。将该方法与二分类方法同时应用于微地震监测数据检测,并通过P波、S波到时拾取和震源定位评估检测效果。研究结果表明,基于残差网络的五分类检测方法检测到了更多数量的微震事件,且具有较高的运算效率,满足实时监测的需求。

基于Zynq的微地震数据采集优化技术研究

为解决微地震监测系统长时间连续采集导致的数据存储压力大的问题,设计了一种以Zynq为核心的微地震数据采集优化系统。在Zynq XC7010芯片的PL部分完成4路ADC并行采样控制,在PS部分内嵌修正能量比(MER)算法实现对连续采集的震动信号进行自动识别,并增加动态阈值方法来降低震动信号识别的漏判率,进一步提高该算法识别精度,从而较大程度减少无效噪声数据的存储。实验结果表明:该系统对震动信号响应灵敏,即使是低信噪比的震动信号也能准确识别;同时与IMS微震监测系统相比,经过16 h的连续采集,该系统的数据存储量仅为IMS系统的31%,有效地降低了连续采集过程中的数据存储压力。

宁夏韦州矿区煤层气压裂智能微地震地面监测技术应用研究

对韦州矿区煤层气压裂直井实施智能微地震地面监测,布设高精度检波器40台,采用STA/LTA方法进行有效事件检测,利用REAL方法对拾取事件进行定位,压裂段累计识别有效微地震事件53件次,推断压裂施工最大平均影响半径178m,裂缝组合以近水平为主,最大延伸缝长约210m,最大延伸缝宽约10m,最大延伸缝高约6m,地应力方向以NNW-SSE为主,与推测主应力方向一致。监测结果表明,在厚覆盖层区域开展煤层气压裂微地震地面监测具有一定的适用性。

基于微地震监测技术的常压页岩气井体积压裂效果评价新方法

在贵州桴焉向斜桴页1HF井压裂施工过程中,通过微地震事件空间特征、压裂改造体积计算及分析、微地震时间-空间特征进行了压裂效果评价,并现场实时指导对暂堵剂用量进行了调整,对压裂规模进行了实时优化。监测结果显示桴页1HF井水平井轨迹的方向与最大主应力方向基本垂直,断层附近天然裂缝系统的存在对人工裂缝的延伸方向有一定的诱导作用。压后评估及试气结果表明该井获得了较好的压裂效果,能够较好地对工区天然裂缝发育情况和应力分布状态做出合理的解释,对该区块后期井位部署、地质及工程甜点优选具有指导作用。

利用多尺度形态学识别微地震监测中的弱信号

针对井中微地震监测数据由于信噪比低、震源强度小、信号弱等原因造成的有效信号难于识别的问题,本文将多尺度形态学理论应用于弱信号分析、识别中。有效信号与噪声在振幅和延续时间上具有一定的差异,因此可以在形态上进行数字信号分析。该方法基于波形形态的细节差异进行分析,对数据的形态特征进行分解。利用形态学中多个尺度的结构元素与原始数据进行运算,可以得到不同尺度的分量。通过分析不同尺度下的信号特征,估计并检测出微弱信号和噪声。模型数据测试和野外实际微地震资料处理结果均表明,本文方法可有效地识别较弱的信号并对噪声进行压制,验证了该方法的有效性和实用性。

基于微地震裂缝监测技术的煤层气压裂效果评价——以贵州六盘水地区DC1井组为例

贵州作为煤层气资源大省,其煤储层具有复杂特性,需采用水力压裂等技术进行改造。微地震监测技术能有效评估水力压裂效果,为优化设计和决策提供依据。采用微地震裂缝监测技术对六盘水地区3口煤层气井的压裂施工进行微地震裂缝监测,获取了压裂缝网展布范围、延伸方向等几何参数。结果显示,压裂裂缝总体延伸方向为130°左右,与最大主应力方向基本一致,裂缝长度为200~280 m,总体延伸长度较好。通过对压裂效果进行评价,分析了天然裂缝对压裂缝网发育的影响,为压裂施工调整、压后效果评估提供了有效指导,获得了较好效果,为本工区后期压裂工艺改进提供了有效参考。

基于微地震监测的深层页岩储层压裂效果评价

威荣气田五峰–龙马溪组优质页岩储层埋深普遍超过3500米,属于深层页岩气范畴,威荣深层页岩具有“一深、两低、三高”的特点,一深:储层埋藏深;两低:低脆性、低裂缝发育程度;三高:高温、高应力、高应力差,导致压裂难以形成复杂裂缝、难以形成裂缝有效支撑。模拟表明,压裂裂缝有效率为28.7%~44.5%,平均42.8%实践表明开发效果并不理想,为准确评价储层压裂效果,评估现有压裂工艺的适用性,气田开发过程中开展了井中微地震监测,利用监测数据开展缝网展布特征分析、压裂体积计算、暂堵效果评价及天然裂缝发育情况分析等研究,成果为威荣气田压裂效果综合评价、压裂设计调整、开发方案优化等工作提供了技术参考。

基于卷积神经网络的微地震事件识别方法研究

近些年来,科学技术的发展为社会带来了可观的收益。利用深度学习进行微地震事件识别也成为了一个研究热点。非常规油气勘探开发成为当前油气资源的主要途径,非常规勘探开发又需要微地震事件识别,针对微地震事件识别,主要解决的是快速、准确地检测微地震事件,这对石油勘探工作有着重大意义。为解决提取特征引入不确定性等缺点,论文利用雷克子波正演生成微地震信号数据再添加高斯嗓声进行模型研究。通过对构建数据集、搭建网络模型、评价模型输出结果等步骤,实现识别方法。经过反复试验与仿真实验,用卷积神经网络的方法可以对微地震有效信号快速准确地检测以及去掉冗余信息,提高微地震有效数据传输。

基于曲波变换的地面微地震资料去噪方法研究

针对地面微地震资料采集方式及其信号特点,并结合曲波变换的特点及阈值去噪原理,研究了一种基于曲波变换的自适应阈值去噪方法。首先将地面微地震资料进行曲波变换,得到不同尺度、不同方向的曲波系数;然后通过计算曲波系数统计量的方法来确定自适应阈值,采用软、硬阈值折衷方法对曲波系数进行处理;最后将处理后的曲波系数进行反变换得到去噪后的信号。理论模型和实际资料的处理结果验证了该方法的有效性。