微震监测技术课件.ppt

1、水力压裂诱生微震监测水力压裂诱生微震监测技术研究技术研究桂志先桂志先Micro-seismic monitoring Technology of hydraulic fracturing 引言引言微震产生机理微震产生机理数据采集数据采集数据处理数据处理正演地质建模正演地质建模反演定位反演定位压裂效果解释压裂效果解释微地震压裂监测技术是近年来在低渗透油气藏压裂改造领域中的一项重要新技术。该项技术通过在邻井中的检波器来监测相对应的压裂井在压裂过程中诱发的微地震波来描述压裂过程中裂缝生长的几何形状和空间展布。它能实时提供压裂施工产生裂隙的高度、长度和方位角，利用这些信息可以优化压裂设计、优化井网或其

2、他油田开发措施，从而提高采收率。引言引言微地震监测主要包括数据采集、微震数据处理、震源成像和精细反演等几个关键步骤。高压泵高压泵监测井监测井岩石破裂岩石破裂压裂作业井压裂作业井微地震事件微地震事件十二级接收器十二级接收器引言引言微震事件空间展布图引言引言 1965年：美国滨州岩石力学实验室开始声发射和微震研究，称为AE/MS技术。1973年：首次开始现场试验工作，这次现场试验研究是AMOCO公司等在美国科罗拉多州的Wattenberg油田进行的。目的层为含气致密砂岩，深约2440m。当时人们沿袭传统的地震勘探数据采集方法，采用布置在地面的检波器排列来监测水力压裂裂缝的发展。由于地面噪音太高而诱

3、发微震的水平很低，加之那时的记录仪器及数据处理方法水平都不高，无法从这种低信噪比的记录中识别出微震信号来。试验没有成功。引言引言从1973年以来的一系列试验的失败中，终于摆脱了几十年来地面地震勘探方法的影响，确立了水力压裂诱发微震的井下观测方法。同时改进和发展了井下记录仪器，以及相关的资料处理和解释方法。约在20世纪70年代末，用水力压裂诱发微震研究裂缝方法的可行性得到了人们的承认。此后，更多的石油公司和大学、科研单位陆续加入这项研究，使这一技术得到持续、稳定的发展，并逐渐实用化。引言引言 随后，1976年美国著名国家实验室桑地亚国家实验室在Wattenberg油田做了大量工作，试验用地面地震

4、观测方式记录水力压裂诱发微震。试验结果表明，由于水力压裂诱发微震的能量，频率等特点，以及地层吸收因素等，在地面是不能可靠检测到的，因而也就不能用地面观测的方法确定水力裂缝方位和几何形状，而是应该在靠近这种裂缝附近记录诱发微震。引言引言 近二十年来 水力压裂微震监测的研究主要集中在裂缝成像方法，资料解释方法及相关理论上，微震的裂缝成像技术有不少重要进展，不仅使得裂缝方位和形态的确定更加准确，能提供水力压裂时裂缝的发育过程的详细资料，还可以提供储层中流体通道图象，甚至提供渗透率参数，地层应力参数等.引言引言微震观测设备的关键部分是井下观测仪器。由于诱 生 微 震 能 量 非 常 弱，频 率 很 高

5、（约 为1001500Hz），传播方向复杂，以及井下高温、高压、高腐蚀性的恶劣环境，要求微震监测用井中检波器是高灵敏度、高频、体积小的三分量检波器，其本身及有关连接件、信号传输线等应具有耐高温、高压和耐腐蚀的性能。引言引言 20世纪70年代普通井中检波器或VSP测井用检波器，其技术性能低。20世纪90年代发展到高性能多级检波器串，即每口观测井中可一次安置多个三分量检波器。今天多级检波器串，记录主频可达1000Hz以上，可耐150，承受69Mpa高压。井下检波器的连接件和电缆或光缆可满足多级（如50级）三分量检波器同时观测的高速数据流的要求。引言引言 数据处理和解释方法数据处理和解释方法经历了单

6、粗糙的纵横波时差法，经历了单粗糙的纵横波时差法，到现在的多种精细处理解释方法。到现在的多种精细处理解释方法。在在20世纪世纪90年代后期，微震绝对定位误差仅为年代后期，微震绝对定位误差仅为1240m，裂，裂缝走向方位角精度为缝走向方位角精度为26。在在21世纪初，绝对定位误差已降到世纪初，绝对定位误差已降到10m以下。并可从微震能以下。并可从微震能量、频谱、波形特征等参数，以及微震位置时空变化等数据得量、频谱、波形特征等参数，以及微震位置时空变化等数据得到有关微震发震机制、水力压裂裂缝发育过程的可靠信息，促到有关微震发震机制、水力压裂裂缝发育过程的可靠信息，促进了水力压裂理论和技术的发展。但是

7、，水力压裂裂缝成像技进了水力压裂理论和技术的发展。但是，水力压裂裂缝成像技术还不是很成熟，其软硬件的商业化程度还不高。术还不是很成熟，其软硬件的商业化程度还不高。引言引言引言引言压裂事件记录压裂事件记录引言引言微震事件水平投影图微震事件水平投影图（白线所指方向为震源密集带的方向）（白线所指方向为震源密集带的方向）引言引言微震产生机理微震产生机理数据采集数据采集数据处理数据处理正演地质建模正演地质建模反演定位反演定位压裂效果解释压裂效果解释1、微震的产生机理、微震的产生机理 地震 地球介质的一种声发射现象。岩石声发射:岩石变形时，局部地区应力集中，可能会发生突然的破坏，从而向周围发射出弹性波，这

8、就是岩石的声发射现象.（陈颙等，1984）水力压裂时，大量高粘度高压流体被注入储层,使孔隙流体压力迅速提高,以两种方式引起岩石破坏:第一 高孔隙流体压力使有效围应力降低，直至岩石抵抗不住被施加的构造应力，导致剪切裂缝产生；第二 如孔隙流体压力超过最小围应力与整个岩石抗张强度之和，则岩石便会形成张性裂缝。1、微震的产生机理、微震的产生机理Mc GarrMc Garr理论理论 上世纪70年代中期，根据南非金矿深井，美国丹佛、日本Matsushiro等地的诱发地震研究，McGarr得出结论：从地下移出的物质（或移入地下物质）所做的总功，作为一段时间里位能变化的度量，将以地震能量释放的方式来调节。并指

9、出，在无其它调节方式时，单个地震的震级及其频率取决于区域应力的大小，以及岩石的刚度.虽然McGarr本人明确指出，油田生产时采出和注入流体的体积与诱生微震的关系并不精确符合上述关系。1、微震的产生机理、微震的产生机理模型计算模型计算 C.Pearson(1981)(1981)利用利用简单裂缝滑动模型简单裂缝滑动模型计算计算了岩石产生破裂必须的最小孔隙压力增长，利用微震了岩石产生破裂必须的最小孔隙压力增长，利用微震源分布的一维扩散模型计算了孔隙压力分布，并对这源分布的一维扩散模型计算了孔隙压力分布，并对这种分布进行比较，结果证明种分布进行比较，结果证明:高孔隙压力使岩石产生破裂能够产生微震高孔隙

10、压力使岩石产生破裂能够产生微震;1、微震的产生机理、微震的产生机理 水力压裂作业初期，由于大量的超过地层吸收能力的高压流体泵入井中，在井底附近逐渐形成很高压力，其值超过岩石围应力抗张强度之和，便在地层中形成张性裂缝。随后，带有支撑剂的高压流体挤入裂缝，使裂缝向地层深处延伸，同时加高变宽。这种加压的张开的裂缝，在它周围的高孔隙压力区引起剪切破裂.岩石破裂时发出地震波。这是储存在岩石中的能量以波的形式释放出来。容易理解，由于岩石这种破裂规模有限，释放出的能量很小，这种地震波是很微弱的，震级在0级以下。人们普遍认为，水力压裂诱发微震里的绝大多数，尤其是其中较大者，是由岩石的剪切破裂引起的，而不是张性

11、破裂引起的。1、微震的产生机理、微震的产生机理 滑动产生P和S波 (压缩波和剪切波)速度不同P 波 S 波 可用三分量检波器接收PS岩石破裂岩石破裂P(t1)S(t1)P(t2)S(t2)检波器检波器XY1、微震的产生机理、微震的产生机理 三分量检波器记录的原始数据，经简单处理后可得到微震记录，其中每个微震都是P波在前，S波在后，它们都有三个分量;一个垂直分量（V），两个水平分量（H1和H2）。1、微震的产生机理、微震的产生机理微震产生机理微震产生机理数据采集数据采集数据处理数据处理正演地质建模正演地质建模反演定位反演定位压裂效果解释压裂效果解释 微震数据采集方法决定于微震的特点，尤其是微震强

12、度，它涉及到检波器的有效探测范围。由于水力压裂诱生微震本身能量很小，而其高达100-2000Hz的高频成分极易被地层衰减吸收，因此传播距离不长。这些微震能被检波器检测到并可靠定位，除取决于其本身能量外，还与检波器的灵敏度等性能密切相关。较早的文献里认为检波只能在半径200m内可靠地诱生微震，近十年来，井下检波器的性能虽已明显提高，但诱生微震能量太小，检波器能可靠探测到微震的有效半径依然有限。单井观测单井观测 检波器布设在压裂井里。这种情况下，虽然微震在压裂作业开始不久便会产生，但微震记录微震记录往往需要在关井后开始往往需要在关井后开始。这是因为压裂液注入时流体流动的噪音、泵的噪音太高，而微震本

13、身水平很低，此时的微震记录信噪比一般很低，常常不能用于后续的数据处理和解释。一般水力压裂微震监测很少采用单井作业水力压裂微震监测很少采用单井作业，除非无现存钻井可供作监测井时才用单井作业。2、数据采集、数据采集 施工时占用二口井，一口是常规水力压裂作业井，另一口为微震观测的监测井，在监测井中布设三分量地震检波器多个。二井距离一般不大于500米。这种观测方式可在水力压裂作业各个阶段进行观测，下图为单井观测双井作业示意图，该图是这种作业方法的一个井场布置实例。这种方法可得到高质量的清晰的P波和S波，并且数量充足，是微震监测中使用较多的方式。有时在压裂处理井中同时布设检波器观测。双井观测双井观测2、

14、数据采集、数据采集2、数据采集、数据采集 监测井中检波器记录的微震事件（依次为监测井中检波器记录的微震事件（依次为ZXYZXY三个分量）三个分量）2、数据采集、数据采集双井或多井观测法双井或多井观测法 参加作业的井有三口或更多，其中一口作正常水力压裂用，在另外两口或多口井中同时布设检波器观测，每口井中布置一个或多个三分量地震检波器。有条件时，采用三口以上监测井，以扩大微震观测在水平方向张角，更全面地描述裂缝的空间图象。2、数据采集、数据采集 水力压裂诱生微震能量非常微弱，通常在传播不远后便衰减到难以检测水平。早期水力压裂微震监测试验是将检波器布置在地面上，因信噪比太低而失败。井中的环境噪音比地

15、面要低许多，并且检波器接近微震源。因此水力压裂微震监测都是将检波器放在井中观测。2、数据采集、数据采集 微震观测几个要点 观测点数要足够多观测点数要足够多 单井作业时使用三分量检波器，从理论上讲在一个点上观测就够了，然而，如要获得最佳裂缝图象，至少也应有4个观测点同时工作.。多井作业时，也应在多个观测点用三分量检波器同时观测,获得最佳裂缝图象.单井作业时观测点应布置在压裂层上面和下面。多井作业时观测点应布置在压裂层对应深度上下。辅助放炮辅助放炮 多井数据采集时，检波器在井中固定后需在压裂井（或其它观测井）中人工激发地震波.单井作业时,应在地面压裂井两侧布置2_4个炮点.当监测井中采用多级检波器

16、（例如48个）观测，辅助放炮时也应采用多个井中炮点激发，炮点间隔应与接收点间隔相等，并使炮点深度位置与接收点深度位置大体相匹配。降低和识别消除地表噪音降低和识别消除地表噪音 微震监测作业时，应暂停一切地面活动，以免产生干扰。有时需要在井口安置一个检波 选好井中观测点选好井中观测点 选好监测井位选好监测井位 当有条件时，应恰当选择监测井位 多级检波器观测多级检波器观测2、数据采集、数据采集数据采集的仪器装备 微震对数据采集仪器的要求：微震主要特点是：能量弱；频带宽；注水加压期间发震率高，可高达60 次/分。因此要求接收和记录仪器具有高灵敏度、宽频带、高采样率及连续记录，井下检波器及信号传输系统必

17、须耐高温高压，高绝缘度。此外，要求井中检波器在宽频带内与井壁耦合良好,需要进行三分量观测。水力压裂微震监测时用的仪器设备，国外各公司和研究单位实际配置不尽相同，但通常包括井中检波器组，井中传输系统和地面记录系统三部分。2、数据采集、数据采集井中检波器 用于水力压裂微震监测的井中检波器，以可回收的检波器为主，少数情况下使用永久性井下检波器。常规的井壁推靠式检波器规VSP检波器不能在宽频带上精确测量质点运动。这有两方面的限制：第一个限制是锁定谐振（Locking resonance）第二个限制是常规VSP检波器会出现某些寄生波型,不能精确测量宽频带范围内的质点运动，常规检波器会出现某些寄生波型；永

18、久性井下检波器，实际上是将检波器胶结在井壁里或固定在套管壁上。2、数据采集、数据采集井中传输系统井中传输系统 井中传输系统的功用是收集检波器接收到的微震信号，并将其传输到地面记录系统。越来越多地使用多级三分量检波器，动辄每口井数十个三分量检波器，如每口井用50个三分量检波器，这样便有150个检波器在接收微震数据。传输系统必须实现多道信号的同时实时传输，必须具有高速传输能力。这种情况下更多时候用光缆传输。有时候传输系统里还包括模数转换器，信号放大器和信号转发器等。2、数据采集、数据采集10m10m10m10m10m10m检波器1检波器2检波器3检波器4检波器5检波器6检波器7电缆头60m井下检波

19、器：井下检波器：OYO Geospace DDS-250检波器级数：检波器级数：7级（采用级（采用10m柔性连接）柔性连接）前放增益：前放增益：42db 井下采集仪器井下采集仪器 2、数据采集、数据采集地面记录系统 地面记录系统的功能是接收和记录来自井中传输系统的数据。有的地面记录系统还具有现场实时处理和分析能力。能对微震数据进行自动检测，对振幅大于一定门槛值的信号实时自动定位，对裂缝面走向，倾向、倾角、高度和长度进行自动分析，并在监视器上显示出来，或作图输出。如需将微震数据远距离传到基地计算中心，多通过卫星，或现代化互联网实现。2、数据采集、数据采集地面记录系统地面记录系统 地面记录系统：地

20、面记录系统：HDSeis GeoRes Imagine采样率：采样率：0.25ms监测方式：连续监测、事件触发监测方式：连续监测、事件触发数据格式：数据格式：SEG-2记录长度：记录长度：3s（连续监测数据）、连续监测数据）、0.5s（触发事件数据）触发事件数据）监测窗口：监测窗口：256ms2、数据采集、数据采集压裂压裂作业曲线2、数据采集、数据采集射孔记录2、数据采集、数据采集微震产生机理微震产生机理数据采集数据采集数据处理数据处理正演地质建模正演地质建模反演定位反演定位压裂效果解释压裂效果解释 井中观测到的微震波型有体波（包括波和波两种）井中观测到的微震波型有体波（包括波和波两种）和导波

21、两类。体波包括直达波、反射波、折射波、及沿套和导波两类。体波包括直达波、反射波、折射波、及沿套管滑行的套管折射波等。其中最重要的是直达波，即从发管滑行的套管折射波等。其中最重要的是直达波，即从发震点直接传播到检波器被接收到的微震，它在记录到的微震点直接传播到检波器被接收到的微震，它在记录到的微震总数中占绝大多数。震总数中占绝大多数。其特点是：在三分量检波器记录上，每个分量上其特点是：在三分量检波器记录上，每个分量上P P波波和和S S波成对出现，并且三个分量上的波成对出现，并且三个分量上的P P波波至时间和波波至时间和S S波波波波至时间分别相同。至时间分别相同。微地震的波型微地震的波型3、压

22、裂监测处理方法、压裂监测处理方法套管折射波套管折射波微震反射波微震反射波 3、压裂监测处理方法、压裂监测处理方法P波波S波波3、压裂监测处理方法、压裂监测处理方法 微震事件能量弱、频率高、持续时间短，因此容易受周围噪声影响或遮蔽。鉴于微震资料的这些特点，为了可以精确的进行初至拾取和震源定位，故需要对微震资料进行一系列处理。首先通过预处理和合理滤波，使过滤背景噪音的微震信号显示一致；然后选择有利的微震事件做极化分析和初至拾取，获取相对震源的方位角和纵横波时差，同时依据纵横波时差建立速度模型，从而达到震源精确定位的目的。3、压裂监测处理方法、压裂监测处理方法微地震的频谱微地震的频谱频率超过频率超过

23、1500Hz3、压裂监测处理方法、压裂监测处理方法压裂地震监测资料预处理和分频滤波 在处理压裂地震监测资料处理之前首先要做预处理，其中包括提取Z、X、Y分量数据，进行道均衡，以使有效的微地震信号凸显出来。然后通过合理的频率滤波，去掉随机干扰和背景噪音。首先对地震记录x(t)做傅立叶变换，等到其频谱H（），进行频谱分析。根据有效波的频带宽度，设计合理的滤波器H（），在频率域进行滤波。然后对其输出做傅立叶反变换，得到滤波后的输出。3、压裂监测处理方法、压裂监测处理方法微地震资料预处理前后对比图3、压裂监测处理方法、压裂监测处理方法 由于不能直接确定检波器在井下的实际方位，就需要利用射孔记录来计算各

24、个检波器的方位。利用这些数据对微震进行极化分析来校正。在确定检波器方位时，利用建立的地层速度模型和射孔及检波器相对位置，计算出微震的传播路径。射孔记录中的极化方向(S)与传播路径方向(R)的差值就是检波器的方位校正量()。=S R 对微震初至进行极化分析以后，再利用检波器的方位校正量进行校正，就能确定出震源的真实方位角。极化分析3、压裂监测处理方法、压裂监测处理方法极化分析极化分析的基本思想 寻找一定时窗内的质点位移矢量的最佳拟合直线。如时窗内的波形被确认为P波，则该拟合直线方向即为波的传播方向；如时窗内的波形被确认为S波，则该拟合直线的方向与波的传播方向垂直。极化分析目的 1、主要是确定波的

25、传播方向；2、研究波的类型，3、从大量微震中挑选出高品质微震。3、压裂监测处理方法、压裂监测处理方法下图为实测微震数据，每个检波器由V，H1，H2三个分量;其中一个垂直分量（V），两个水平分量（H1和H2）。3、压裂监测处理方法、压裂监测处理方法 利用两个水平分量H1，H2作矢端曲线分析，从矢端曲线的极化方向可得到微震波前传播的水平方位角。3、压裂监测处理方法、压裂监测处理方法 在处理微震数据时，首先应该对不同的波形进行波场分离，使P波和SV波分离归位，得到完整的P波和SV波地震记录，为进一步的多波处理及参数提取奠定扎实的基础。压裂地震震源反演的关键问题是微地震事件的识别。而微地震事件识别的核

26、心问题是纵、横波的分离识别。波场分离波场分离3、压裂监测处理方法、压裂监测处理方法 基于F-K域的波场分离的方法就是基于F-K域多波变速波场分离，同时考虑了地震波的视速度，偏振特性及传播速度变化根据描述这二者关系的波场分离矩阵，在F-K域变换过程中进行分量分解可以实现有效波场分离。基于F-K域的波场分离 3、压裂监测处理方法、压裂监测处理方法 极化滤波是根据各种地震波在三分量地震记录上偏振方向、程度的不同，将待处理的地震数据分解到该数据协方差矩阵的特征向量方向上来压制干扰，从而达到提高信噪比和对特定波型进行识别和分离的目的利用极化滤波技术来进行波场分离利用极化滤波技术来进行波场分离 在准确求取

27、各类偏振参数的基础上,可将各类参数显示为相应的参数曲线或剖面;结合特定波型的理论偏振特性,通过对上述曲线或剖面的对比与综合分析,可以方便地简化波场,通过设计的波场分离器可以进行纵波与横波的分离、地滚波的剔除等;此外,还可以对特定时窗的偏振特性展开研究,进行横波分裂的识别、转换波的拾取、非测线能量的剔除等.3、压裂监测处理方法、压裂监测处理方法波场分离后的效果图3、压裂监测处理方法、压裂监测处理方法初至拾取初至拾取初至拾取的难点初至拾取的难点:由于微震能量微弱，往往淹没在噪音背景里。S波初至常常受到P波能量的干扰。读取读取P P波波S S波初至时间波初至时间的的方法：方法：1 1、用手工目测读数

28、。2、在计算机交互式拾取。采用的拾取方法是先使用能量比法进行初至时间的自动拾取，然后再人工对拾取结果做进一步的修改。3、压裂监测处理方法、压裂监测处理方法能量比法初至拾取流程图 3、压裂监测处理方法、压裂监测处理方法能量比法初至拾取效果图3、压裂监测处理方法、压裂监测处理方法3、压裂监测处理方法、压裂监测处理方法方位角校正结果方位角校正结果3、压裂监测处理方法、压裂监测处理方法带通滤波后效果分析带通滤波后效果分析3、压裂监测处理方法、压裂监测处理方法微震产生机理微震产生机理数据采集数据采集数据处理数据处理正演地质建模正演地质建模反演定位反演定位压裂效果解释压裂效果解释层状均匀介质模型 假设介质

29、呈水平层状分布，每一层内介质均匀分布，同层速度每个方向上都是相同的。利用测井，地震以及其它方法获得目标地质体的详细速度分布，确定层状均匀模型的地层深度H,以及相对应地层P波，S波的传播速度。4、正演地质建模、正演地质建模射线理论简介 射线追踪基本思路是：射线以一给定的初始出射角从震源出发，在介质中波的传播遵循 Snell 定律，直至到达指定的接收点上，若射线终止位置不是接收点位置，则调整初始出射角，重新计算直至射线到达指定的接收点位置处。主要包括两个方面的内容：（1）在已知射线始点位置和射线出射方向的条件下，确定射线路径；（2）给定初始出射角，逐步修改出射方向，直至射线足够精确的到达预定接收点

30、。4、正演地质建模、正演地质建模井下检波器的位置设计井下检波器的位置设计裂缝裂缝检波器检波器微地震微地震3.2m/1层层2592.8m2592.8m2596.0m2596.0m2570m2630m2630m184.2m184.2m4、正演地质建模、正演地质建模XZEZZ1Z2H1H2V0V1V24、正演地质建模、正演地质建模旅行时求取示意图旅行时求取示意图4、正演地质建模、正演地质建模正演模拟流程图正演模拟流程图4、正演地质建模、正演地质建模微震波形组合及初至排列微震波形组合及初至排列时距曲线成时距曲线成双曲线状双曲线状4、正演地质建模、正演地质建模正演特征分析微震产生机理微震产生机理数据采集

31、数据采集数据处理数据处理正演地质建模正演地质建模反演定位反演定位压裂效果解释压裂效果解释5、反演定位方法研究、反演定位方法研究)()()()(21222spspkiqkpiqkpiqkpivvvvTzzyyxx纵横波时差法纵横波时差法 当记录上同时存在同一微地震事件的足够高信噪比的纵波信号和横波信号，而且纵、横波速度都已知时，可采用此方法。设点Qk(xqk,yqk,zqk)为第K次破裂时的破裂源，Pi(xpi,ypi,zpi)为第i个测点.),(qkqkqkkzyxQ5、反演定位方法研究、反演定位方法研究同型波时差法同型波时差法),(qkqkqkkzyxQ 当在点记录的信号上无法确定出S波和P

32、波的到时之差，但不同测点的P波或S波到时可以确定时（以S波到达时可以确定为例），也可以得到求解Qk(xqk,yqk,zqk)的基本方程组：)()()()()()()(12121212121222kkisqkpqkpqkpqkpiqkpiqkpiTTVzzyyxxzzyyxx当测点数大于当测点数大于4时，可由上述方程组求得时，可由上述方程组求得Qk(xqk,yqk,zqk)。5、反演定位方法研究、反演定位方法研究Geiger修正法修正法),(qkqkqkkzyxQ 由于以上两种方法操作起来却比较困难，再加上测量误差和速度场扰动，其解通常是不稳定的。通常的做法是对方程组进行近似和简化，得到一组近似

33、解，然后再用Geiger法进一步修正，得到震源坐标的精确解。Geiger修正法包含2步，首先利用Tayler展开建立各观测点的关于震源参数（坐标和/或到时）修正量的线性方程组：nininiiiiiiniiiniinininiiiiiiniiiniinininiiiiiiiniiniinininiiiiniiRczcycbxcaTcRbzcbybxbaTbRazcaybaxaTaRzcybxaTn1112111112111111211111.R为实测到时与初始参数计算到时之差，是已知量；a，b，c为时距函数在初始点的偏微分，也是已知量；e是二次以上的高截误差；x、y、z、是待求的震源参数修正量。

34、下一步利用最小二乘原理，令e的平方和最小化，从而建立下列线性方程组：5、反演定位方法研究、反演定位方法研究 反射线追踪定位的基本原理 在均匀各向同性介质假设下，微震的P波以较高速度首先到达观测点（即检波器位置），其质点运动的矢量平行于波的传播方向，即平行震源到观测点的径向矢量r，通过极化分析，故我们可以知道震源与X,Y,Z轴的方位角，如我们知道P波的速度，就可以计算出以检波器为原点，以平行于震源到检波器的径向矢量为方向的射线（如下图）。5、反演定位方法研究、反演定位方法研究层状介质中反射线定位模型5、微震定位方法研究、微震定位方法研究1、以检波器坐标（xi,yi,zi）(i=1,2,3,4,5

35、,6,7)为起点，以一个采样间隔为步长，沿该事件的极化方向为方向，延长该射线。2、记录每个步长点上的射线点（X,Y,Z）坐标。3、理论上讲，7条射线必交于一点，故取7条射线之间Z方向上距离最小时刻为震源时刻点。反射线追踪交汇法的基本思路:5、反演定位方法研究、反演定位方法研究 迄今为止，水力压裂裂缝成象方法，基本上都是根据微震震源分布的空间形态，确定裂缝空间图象的。裂缝的主要参数有：裂缝走向，倾向，高度、长度及厚度。因此，讨论裂缝成象精度实际上是讨论微震震源定位的精度，也就是微震震源空间坐标的计算精度问题。微震定位精度取决于数据采集方法和数据处理方法。具体讲，决定于井下检波器方向标定，微震观测

36、方法，资料处理方法，包括介质模型的设定，初至拾取精度，速度模型精度等。5、反演定位方法研究、反演定位方法研究微震产生机理微震产生机理数据采集数据采集数据处理数据处理正演地质建模正演地质建模反演定位反演定位压裂效果解释压裂效果解释 结合某次压裂施工采集的数据进行压裂效果解释，该次压裂施工总共产生微震事件400个，其中通过识别选择信噪比较高，纵横波区分比较清楚的有效微震事件267个，最后通过反演定位得出205个有效微震分布图如下：压裂效果解释微震事件反演结果（侧视）微震事件反演结果（侧视）6、压裂效果解释、压裂效果解释微震事件反演结果（南北向微震事件反演结果（南北向）6、压裂效果解释、压裂效果解释

37、微震事件反演结果（东西向）微震事件反演结果（东西向）6、压裂效果解释、压裂效果解释微震事件水平投影图微震事件水平投影图（白线所指方向为震源密集带的方向）（白线所指方向为震源密集带的方向）6、压裂效果解释、压裂效果解释水力压裂裂缝图水力压裂裂缝图 6、压裂效果解释、压裂效果解释 压裂井中水力压裂诱发微震的数据处理成果图如上图示，其中a为水力压裂诱发微震震源在水平面上的投影图，b为诱生微震震源在沿裂缝走向（AB）剖面上的投影图，c为诱生微震震源在垂直裂缝走向（CD）剖面上的投影图。6、压裂效果解释、压裂效果解释 由图(a)可见，压裂井中水力压裂生成的裂缝走向（AB）为N39E，两翼不对称，从压裂井向西南延伸约49M，向东北延伸约91M。图(b)表明，该井进行水力压裂后在两层中各生成一条裂缝，二者平行，并微微下倾。由图(c)可以看到，微震源投影点密集带呈垂直分布，说明水力压裂生成的裂缝是垂直的。在图8-2(a)、(b)、(c)里，虽然可以知道密集带的宽度和高度，但因震源定位误差，它们只是裂缝宽度和高度的近似值。6、压裂效果解释、压裂效果解释 谢谢 谢谢！