【摘要】：微地震監(jiān)測技術(shù)近年來廣泛的應(yīng)用于致密油藏的壓裂監(jiān)測、礦山巖爆監(jiān)測、二氧化碳CO_2地質(zhì)封存監(jiān)測和常規(guī)油田注采誘發(fā)地震監(jiān)測。然而,微地震信號受噪聲影響嚴(yán)重,難以拾取準(zhǔn)確初至且定位精度不高。因此,本文首先對微地震正演模擬進行了詳細(xì)研究,分析了不同震源機制的微地震波場傳播特征并為后續(xù)的采集方案優(yōu)化奠定基礎(chǔ);其次對微地震有效事件拾取及震源定位進行系統(tǒng)的方法研究,旨在改進現(xiàn)有的反演方法以得到高精度的震源位置;最后探索了采集方案的優(yōu)化,為實際微地震采集方案的設(shè)計提供依據(jù)。論文主要取得的成果如下:(1)分別應(yīng)用快速行進法和交錯有限差分技術(shù),分析了微地震監(jiān)測區(qū)域的走時場和波場特征。采用矩張量的形式描述微地震震源輻射特性,得到了各檢波器的到時、射線路徑及合成微地震記錄。此外,根據(jù)實際觀測經(jīng)驗,建立了微地震震源在空間、激發(fā)時刻和震源機制上的模擬分布函數(shù),通過關(guān)鍵參數(shù)的調(diào)整,描述了不同形態(tài)的誘導(dǎo)裂縫。(2)綜合研究了時窗能量比法、基于自回歸模型的Akaike信息準(zhǔn)則法、多尺度AIC算法和匹配濾波法。鑒于以上拾取法僅在時域進行有效事件拾取的問題,本文引入了基于S變換的微地震有效事件時頻分析拾取法。實際算例表明,該方法能夠在強噪聲環(huán)境提高微地震事件的拾取率。(3)詳細(xì)研究了Geiger定位法、網(wǎng)格搜索法、逆時聚焦定位法和雙差定位法。引入了峰值信噪比和三維定位橢球半軸長作為定量評價逆時聚焦定位圖像清晰程度和定位精度的標(biāo)準(zhǔn)。針對逆時聚焦定位在強噪聲資料中成像噪聲嚴(yán)重的問題,提出了基于雙樹復(fù)小波變換的多尺度逆時聚焦定位法,提高了定位成像質(zhì)量。(4)建立了基于采集方案的靈敏度和定位精度加權(quán)和的微地震采集方案優(yōu)化函數(shù)。通過模擬退火法求解監(jiān)測區(qū)域內(nèi)優(yōu)化函數(shù)的最小值可以定量的給出微地震監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的最優(yōu)采集布置方案。模擬算例表明,采集方案的靈敏度和定位精度主要受接收器的數(shù)量、接收器陣列覆蓋面積、接收器與震源的距離決定。最后,分別通過微地震地表監(jiān)測合成數(shù)據(jù)和中東某油田注采誘發(fā)地震井下監(jiān)測實際數(shù)據(jù)對以上算法進行了測試,驗證了算法的可行性。
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)（北京）
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P631.4
【圖文】：

第1 章 緒論- 10 -本論文的技術(shù)路線如圖1.1所示。圖 1.1 本文技術(shù)路線Fig. 1.1 Technical route for this dissertation1.4 主要研究成果本文的主要研究成果如下：(1) 實現(xiàn)了三維快速行進法和基于矩張量震源的交錯網(wǎng)格有限差分法模擬微地震的走時場和完整波場。引入一種模擬微地震震源分布的函數(shù)。(2) 實現(xiàn)并對比了時窗能量比法、基于自回歸模型的 Akaike 信息準(zhǔn)則法、多尺度 AIC 算法和匹配濾波法進行微地震有效事件拾取。改進了基于 S 變換的微地震有效事件拾取法，能夠提高強噪聲環(huán)境中微地震事件的自動拾取率。(3) 實現(xiàn)了 Geiger 定位法、網(wǎng)格搜索法、逆時聚焦定位法和雙差定位法。引入以峰值信噪比和三維定位橢球作為定量評價逆時聚焦定位質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。提出了多尺度逆時聚焦定位算法，解決了在強噪聲資料中成像噪聲干擾嚴(yán)重的問題。(4) 基于采集方案的靈敏度和定位精度加權(quán)和，建立定量評價接收器陣列分布優(yōu)劣的目標(biāo)函數(shù)，通過模擬退火法求解目標(biāo)函數(shù)的最小值得到給定監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的最優(yōu)采集布置方案。

圖 2.1 低速體三重值地震射線（a），其粘性限制解（b）和上風(fēng)有限差分原理（c）Fig. 2.1 Triple seismic rays (a) in low velocity region, its viscidity limited solution (b) andup-wind finite difference schematic figure (c)相比于有限差分求解程函方程，快速行進法主要有兩個改進。首先，針對 不連續(xù)的問題，采用上風(fēng)有限差分求解程函方程，該算法得到的是程函方程的粘性限制解，如圖 2.1b 所示。該算法平滑了速度不連續(xù)性，確保了算法的穩(wěn)定性。其次，采用窄帶技術(shù)，在每一次波前向外擴展時，搜索所有已更新走時的網(wǎng)格點，選擇最小走時作為子震源，重新向外計算并更新相鄰網(wǎng)格點的走時，以此保證計算的走時為最小走時。以二維直角坐標(biāo)系為例，上風(fēng)有限差分求解程函方程可表示為：2 2,max( , ,0) max( , ,0)x x z zij ij ij ij i jD D D D s (2.7)這里xijD 和xijD 分別表示走時場 沿著 x 方向的向后和向前差分，以 為例，其一階和二階的形式分別：

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2730610