[发明专利]一种水力压裂裂缝震源机制的反演方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及油藏开发领域，尤其涉及一种水力压裂裂缝震源机制的反演方法及系统。

背景技术

在石油开采领域，微地震监测技术的应用主要是通过监测水力压裂过程中产生的微震信号来监测压裂过程、评价压裂效果，进而指导优化工程参数。

在北美地区，微地震监测技术已广泛应用于水力压裂裂缝监测、高压注入作业产生的油藏动态监测等业务领域，并获得了石油工业界的高度认可，成为油气开发过程中一项信息丰富、精确、及时的监测技术。微地震监测技术是非常规资源开发中进行水力压裂裂缝实时监测的重要手段之一。

国外方面，例如美国微地震公司(MSI)提出了水力压裂裂缝成像技术(HFM)，该技术用于裂解裂缝尺寸、几何形状以及其复杂性，为改善钻井和完井工程提供参考。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技术同样也提供震源机制的反演，其中包括复杂裂缝和应力场的反演。该震源机制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，进而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，能够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。例如，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，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，纵观整个油气勘探与开发领域，并没有关于水力压裂裂缝震源机制反演的相关方法研究以及应用实例。

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高效、实用的水力压裂裂缝震源机制的反演方法及系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水力压裂裂缝震源机制的反演方法，该方法包括：步骤一，根据地面各检波器的水平坐标计算各检波器相对于水力压裂裂缝震源的方位角；步骤二，利用压裂井的声波时差测井数据建立水平层状速度模型；步骤三，在由声波时差测井数据得到的水平层状速度模型、对前期微地震资料处理得到的微地震事件的震源定位结果以及检波器坐标位置的基础之上，利用射线追踪方法，计算得到每个检波器相对于震源的离源角；步骤四，将各记录道的P波震相叠加得到标准道，根据各记录道与标准道的相关系数确定P波初动的极性；步骤五，以所得到的各检波器的方位角和离源角、以及P波初动极性作为输入，采用格点搜索的方法，对断层的三个空间参数进行全空间搜索，得到最小矛盾符号比对应的断层的节面解，其中，这三个空间参数包括方位角、倾角和滑动角。

在一个实施例中，在所述步骤一中，利用以下公式来计算各检波器相对于水力压裂裂缝震源的方位角θ：

其中，GX、GY为检波器的水平坐标，SX、SY为水力压裂裂缝震源的水平坐标。

在一个实施例中，在所述步骤二中，利用声波时差与声波速度的转换关系来建立水平层状速度模型，其中，声波时差与声波速度的换算关系为：

其中，v_p为声波速度，Δt为声波时差。

在一个实施例中，在所述步骤四中，利用如下公式来计算各记录道与标准道的相关系数R：

其中，n为记录的采样点数，x_i和y_i分别为记录道和标准道在第i个采样点的值，和分别为记录道和标准道所有样点值的平均值；在相关系数大于0时确定P波初动的极性为正极性，在相关系数小于0时确定P波初动的极性为负极性。

在一个实施例中，所述矛盾符号比定义为：

Ψ是任一断层参数组合(φ,δ,λ)的函数：Ψ＝f(φ,δ,λ)。