微地震地面监测层状起伏速度模型校正算法

在监测工区范围内建立一个可用速度模型能够有效地提高微地震定位的可信度,本文针对微地震地面监测速度模型校正进行研究。目前已有的微地震地面监测速度模型校正方法仅对各层速度不确定性进行了分析,并没有考虑到各层界面位置不确定性,导致最终射孔定位结果仍存在一定误差。本文在振幅叠加微地震速度模型构建方法基础上,提出了通过扩大解空间的方法提高射孔重定位精度,即在极快速模拟退火方法过程中同时考虑各层速度不确定性和层界面位置不确定性。二维层状起伏地层模型实验表明:与现有方法相比,该方法能够准确将射孔事件重定位至其真实值处,并能有效提高射孔点附近微地震事件定位可信度。最后将该方法应用于实际野外数据处理,验证了该方法的有效性和实用性。

地面微地震监测资料静校正方法研究

针对地面微地震监测缺乏近地表速度资料和由于信噪比较低使得各条测线上初至走时拾取不全的问题,研究了利用射孔资料、声波测井资料及微地震事件监测资料进行地面微地震资料静校正的方法。讨论了初至拾取方法,对于不连续道的初至拾取,提出了用引导道方法拾取射孔事件和射孔点附近强微地震事件在各条测线的初至;通过声波测井资料建立基准面以下地层的初始速度模型,计算射孔事件的理论走时,进而求取初始静校正量;针对浅部和深部地层速度变化对初至影响程度的不同,设计了浅部二维速度模型和深部一维速度模型,根据射孔事件的实际初至运用反演方法校正初始速度模型,再用反演校正后的速度模型来正演射孔事件理论走时,求取总静校正量。最后,通过实际资料处理验证了静校正方法的应用效果。

基于总变分(TV)正则化约束的微地震井下速度模型校正

利用均匀细层速度模型代替声波测井模型作为初始速度模型,利用射孔信号数据对微地震井下监测速度模型进行校正,将不同检波器的P波走时差、S波走时差以及同一检波器的P/S波走时差作为观测数据,反演每层速度值。同时由于采用细层模型作为初始模型,未知数个数远远多于数据个数,采用总变分(total variation)正则化约束反演模型,以获得具有最少等效层位的反演模型。合成数据和真实数据测试显示,利用该方法获取的速度模型,能够对射孔信号和微地震事件进行良好地定位。

基于Context模型的Shearlet变换地面微地震随机噪声压制

地面微地震监测采集到的微地震信号通常能量微弱,信噪比低,如何提高微震数据的信噪比是数据处理的难题.Shearlet变换是一种新型的多尺度几何分析方法,具有敏感的方向性和较强的稀疏表示特性,能起到很好的随机噪声压制效果.由于地面微震数据的有效信号大多被淹没在噪声中,基于传统阈值的Shearlet变换(the traditional threshold-based Shearlet transform TST)只考虑到尺度或方向的阈值,在去噪过程中会过度扼制有效信号系数,造成有效信号能量损失.因而,本文建立Context模型,得到基于Context模型的Shearlet变换(the Context-model-based Shearlet transform CMST)方法,改进传统Shearlet阈值方法的不足.我们通过所建立的Context模型将能量相近的各方向系数划分为同一组,并分组估计阈值,分别处理各部分系数,达到微弱同相轴有效恢复的目的.通过TST及CMST的模拟实验与实际地面微震记录处理结果对比可知,本文方法在低信噪比条件下比对比方法更加有效地恢复地面微震数据的微弱信号,随机噪声压制效果明显,在-10dB条件下,提升信噪比18.3741dB.

微地震监测定位精度分析

随着非常规致密砂岩气、页岩气藏的开采开发,压裂技术在储层改造中起着举足轻重的作用,而微地震监测技术是评价压裂施工效果的关键且即时的技术之一.根据微地震监测处理高精度地反演微震位置,从而预测压裂裂缝的发展趋势及区域,对压裂施工效果进行跟踪及评判,同时也为后期油气藏的开采和开发提供技术指导.定位精度直接影响地下裂缝的分布特征,错误或精度不高的定位结果,必将导致对裂缝趋势的误判.文章结合理论和数值模拟方法,对初至拾取精度的影响因素进行了分析,讨论初至误差对定位精度的影响.同时结合地层岩石物理特性、射孔资料对速度模型的校正、速度各向异性、地层倾角、多段压裂等因素,分析了这些因素对精细速度模型及定位精度的影响.最后结合定位方法本身所存在的局限,探讨反演方法及方位角对定位精度的影响.通过理论及数值模拟分析表明,初至误差、速度模型精度及定位方法对定位精度有着紧密关系,并将其归类为可控误差及系统误差,通过区别对待可控误差和系统误差,可最终为高精度微地震监测定位技术的研究及应用提供指导.

地面微地震资料震源定位的贝叶斯反演方法

针对地面微地震资料信噪比低、初至拾取不准、速度模型难以准确建立等问题,以及地面微地震资料多条测线测量和浅地表地层速度变化复杂特点,研究了地面微地震资料震源定位的贝叶斯反演方法,把所有测线反演结果设定为一个全概率事件,每条测线反演问题设定为一个划分,讨论利用贝叶斯最大后验方法反演震源位置。在反演时浅部采用横向变速模型,中深部采用水平横向均匀速度模型模型。对目标函数的后验概率密度函数、加权函数后验密度函数、速度参数方差的后验概率密度函数进行理论模型拟合,并取拟合后结果作为估计概率密度。采用极快速模拟退火方法加网格法的混合算法作为搜索方法,以网格算法为先导使搜索落入最优解所在的凸区间,再利用极快速模拟退火算法搜索最优解,这样既可以防止算法收敛于局部极值点,又极大地提高了算法的收敛速度。通过理论模型和实际资料验证了该方法的应用效果,即对随机跳动误差较大初至反演能够保证反演结果的精度。

地面微地震监测速度模型优化方法研究

地层速度模型精度对水力压裂微地震事件的定位结果起着关键的作用,常规的速度建模方法是根据声波测井资料建立初始层状速度模型,根据拾取的射孔信号初至通过反演进行速度模型优化,结果受射孔信号信噪比及初至拾取误差的影响较大,不适用于地面微地震监测.为了提高地面微地震速度模型的精度,提出了将多道射孔信号的叠加能量作为目标函数,基于粒子群优化算法的地面微地震速度模型优化方法,并通过模型数据和实际数据的处理进行了验证,结果表明该方法避免了无法拾取初至或初至拾取不准对速度模型优化结果的影响,有效实现了速度模型的优化,明显提高了地面微地震监测的定位精度.

基于微分格式的微地震走时反演方法研究

在页岩气开发涉及的微地震监测中,只利用声波测井资料建立的速度模型并不足够准确,通常的做法是利用测井资料与射孔数据、井下爆炸索数据、井中下落球震数据结合的方法构建模型,但射孔、爆炸索等数据的震源初始时间很难准确测量。初始时间的准确性将会影响速度模型的准确性,进一步影响定位结果的准确性。这里提出一种不需要震源初始时间的反演方法,与传统的速度反演方法相比,该方法基于不同震相的到时差信息。对同一震源,提取P-P,SS和P-S震相到时差,这三部分基于微分格式的到时差信息,都可完全消除初始时间的影响。对合成数据测试、分析和讨论的结果,证实了该方法实现速度模型校正的可行性,并给出了该方法在实际数据应用中的示例。

基于并行模拟退火算法的微地震速度模型校正方法研究

在水力压裂微地震监测中,速度模型的误差对微震定位结果的偏差影响尤为显著,因此如何获得较为准确的速度模型是微震监测过程中的重要一步.一般使用测井数据和射孔监测数据来反演计算微地震速度模型.该计算过程耗时较长,这不利于微震监测的实时化.针对这个问题,本文从模拟退火法入手,提出采用多马尔科夫链的并行方案,将其与速度模型的校正过程相结合.通过拆分马尔科夫链并分别在多线程中并行计算,可以大大缩短单条线程中的计算时间以达到提升速度模型校正效率的目的.经过合成数据及实际监测数据的验证,证明了本文方法相对串行模拟退火法,能有效提升速度模型校正的效率,并且精度上也能得到保证,能充分满足野外实时监测的需求.

微地震信号传播特性分析

本文基于层状介质模型比较了地面激发深部接收信号与深部激发地表接收信号的差异,研究表明地震信号从高速层或者低速层入射时,当入射角不同时都会存在透射系数绝对值大于1的情况;法向入射时,上方入射和下方入射的透射波的振幅传递系数的绝对值不相等;相对于浅层炮点的情况,炮点位于深层时接收到的VSP记录信号更强记录更清晰;微地震事件井中和地表监测的信噪比依赖于许多因素,如几何扩散、衰减效应、噪声水平、信号频率、接收器数目、近地表放大效应以及阻抗对比效应等,本文只考虑井中检波器阵列与微地震震源之间距离的影响,随着距离的增大地面阵列的叠加信号信噪比相对于VSP记录会有明显的提高;阻抗差异和自由表面边界情况会导致入射P波的强度增强,这种效果能够补偿表面增加的噪声造成的影响,使得我们可以在地表通过相对较少的检波器监测微地震信号.