微地震技术
微震监测方法与技术
引言
C – SeisPTTM微地震监测解释软件 声发事件的探测 声发事件的分析 微地震的定位 压裂裂缝绘制
左图:模拟无裂缝的均匀介质中P波和S波的传播.(图中小圆圈为接收点,星号为震 源-小裂缝) 右图:模拟有裂缝时的波传播情况( a. 40毫秒时 b. 75毫秒时. P波和S波的速度从 外部岩石向裂缝内部明显下降)
i 1
i 1
i 1
i 1
n
i
1 n
aiT
n
ai2x
i 1
n
n
ai biy
i 1
n
n
ai ciz
i 1
n
n
ai Ri
i 1
n
i 1 n
biT
ai bix
i 1
n
bi2y
i 1
n
bi ciz
i 1
n
bi Ri
i 1
n
i1
ciT
ai cix
i 1
bi ciy
5、反演定位方法研究
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；σx、σy 、σz 、是待 求的震源参数修正量。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：
nT n aix n biy n ciz n Ri
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。
微地震监测技术及其在油田中的应用
过程中产生的微地震 ， 如图３ 。当然 ， 如果在压裂井旁
有 深井 可 供观 测 ， 并在 观测 井 中放 置 多级 井下 检 波器 与浅 井 监测 同 时 进 行 观 测 ， 或 在压 裂 前后 进 行 一 次 ３ Ｄ３ Ｃ ＶＳ Ｐ ， 可 以更 好 地 提 高 裂 缝 监 测 的 成 果 质 量 。
微地震监测技术及其在油田中的应用
・ １ ３ ・
２ ． ３地面微地震 监测技术
成立于 ２ ０ ０ ３ 年 的美 国 Ｍｉ ｃ ｒ ｏ Ｓ ｅ ｉ ｓ ｍ ｉ ｃ （ ＭＳ Ｉ ） 公 司是 地 面微 地 震 监 测 技 术 的 积极 开 发 和 推 广 者 。它 是 在
●Ｉ
监 测 目标 区域 地 面 上 布 置 大量 监 测 站 点进 行 微 地 震 监测（ 见 图２ ） ， 通 过 监 测 数据 确 定微 地震 事 件及 其 震
图 ２ 地 面微地 震 监测 示意 图
地 面 监测 方式 可 直接 获 得微 地震 源 的二 维坐 标 ，
对 于准确描绘储层 中压裂缝的位置形态是非常有利 的， 这 是 地而 监’ ？ 贝 ４ 方 式 的一个 优 势 。 由于微地 震 的 能 量很小 ， 若 被压 裂 的储 层很 深 ， 则微 地 震 波 的信 号 就 很难被布置于地而的传感器识别 ， 所以地面监测方式 适合于较浅的压裂储层。
水平井 ， 压 裂 施工 形 成 的人 工 裂缝 形 态较 为简 单 ， 无 需 采取 特殊 技术 措施 即可保证 压裂 施工 的成 功 ， 对 于 井 眼方 位 角较 大 的水 平 井 ， 压 裂形 成 的人工 裂缝 扭 曲 严重 ， 导 致 近 井 人工 裂缝 形 态 复 杂 ， 极 大地 增 加 了压 裂 施 工 难度 。 因此 根据 地 应 力 的方 向优化 钻 进 轨迹 设计 ， 对钻 井与压 裂 改造意 义重 大 。
土木工程中的微地震监测技术研究
土木工程中的微地震监测技术研究引言在土木工程领域中，地震是一个重要的考量因素。
地震能够造成严重的破坏和危害，因此对于土木工程项目的地震监测和预警是至关重要的。
近年来，微地震监测技术逐渐成为土木工程领域的研究热点。
微地震监测技术可以实时、准确地监测土木工程中的地震活动，从而保证工程的安全性和稳定性。
本文将介绍土木工程中的微地震监测技术研究的进展和应用。
微地震监测技术的原理和应用微地震监测技术是一种基于地震波信号的地震监测方法。
它利用传感器对土木工程所在地区的地震波进行实时监测和记录。
传感器可以记录下微小地震波信号的强度、频率和方向等参数，从而提供有关地震发生的信息。
通过对这些信息的分析和处理，可以进一步了解土木工程项目所在地区的地震活动情况，并做出相应的预警或处理措施。
微地震监测技术主要应用于以下几个方面：1. 土木工程结构监测：微地震监测技术可以用于对土木工程结构进行实时监测，以评估工程结构的安全性和稳定性。
通过对微地震信号的分析和处理，可以了解土木工程结构受到的地震影响，提供有关结构损伤的信息。
2. 地质灾害监测：微地震监测技术也可以用于对地质灾害的监测和预警。
例如，在山区地质灾害多发的地区，通过对微地震信号的监测和分析，可以提前发现地质灾害的迹象，从而采取相应的应对措施。
3. 岩土工程监测：在岩土工程中，微地震监测技术可以用于监测土层的变形和破坏情况。
通过监测微地震信号，可以了解土层中的应力分布和运动状态，从而评估工程的稳定性和安全性。
微地震监测技术的研究进展近年来，土木工程领域的研究者对微地震监测技术进行了广泛的研究。
研究人员致力于开发更加高精度和高效的微地震监测系统，并改进数据处理和分析方法。
首先，研究人员发展了各种各样的微地震传感器。
这些传感器可以用于不同环境下的微地震监测，包括陆地、水下和深部等。
传感器的智能化程度也得到了提高，可以实现自动化监测和数据采集。
其次，研究人员还提出了许多高效的微地震数据处理和分析方法。
微地震监测技术
微地震监测技术矿山微地震监测技术共分为三类：第一类是矿井地震监测系统，用于监测矿震，特点是监测大震级破裂事件，定位精度500米左右，主要采用地震行业的技术和设备；第二类是分布式微地震监测系统，用于监测小型矿震，特点是可监测小震级破裂事件，定位精度50-100米左右。
一般适合采区尺度的震动监测。
第三类是高精度微地震监测系统，用于监测小震级冲击地压和岩层破裂，定位精度达到10米以内，适合采掘工程尺度。
微地震是一种小型的地震（mine tremor or microseismic）。
在地下矿井深部开采过程中发生岩石破裂和地震活动，常常是不可避免的现象。
由开采诱发的地震活动，通常定义为，在开采坑道附近的岩体内因应力场变化导致岩石破坏而引起的那些地震事件(Cook，1976)。
开采坑道周围的总的应力状态．是开采引起的附加应力和岩体内的环境应力的总和。
岩爆是岩石猛烈的破裂，造成开采坑道的破坏(Cook，1976；Ortlepp，1984)，只有那些能够引起矿区附近的地区都受到破坏的地震事件才叫做冲击地压或煤爆、“岩爆”。
对地下开采诱发的地震活动性的研究表明，矿震不一定全都发生在开采的地点，且不同地区的最大震级也不相同，但矿震深度一般对应于开采挖掘的深度。
每年在一些矿区的地震台网能记录到几千个地震事件，只有几个是岩爆。
在由开采引起的地震事件的大的系列里，岩爆只是其中很小的一个分支。
对矿山地震、微地震及冲击地压的观测具有一致性，但应用到实际生产中必须区别对待。
第一个监测地震活动的台网，20年代末期建在上西里西亚(上西里西亚煤盆的德国一侧，现属于波兰)。
台网由四个子台组成，其中一个子台放在Rozbark煤矿的井下，装有Mainka水平向地震仪。
这个台网不断改进，坚持运转直到二战以后(Gibowicz，1963)，直到60年代中期，被安装在地表和地下的现代化地震台站代替。
在南非，于1939年设计并布设了五个机械式地震仪，在地面组成台阵，主要为矿震定位(Gane等，1946)。
微地震反演技术介绍
微地震技术概况
技术类型 微地震监测 Tiltmeters Fracture Model RA Tracer Temp. Log Well Testing
主要的专业服务公司
法国Magnitude公司 美国MicroSeismic公司 美国Pinnacle公司
■裂缝监测技术对比
裂缝高度 裂缝长度 裂缝对称性 探测范围 Far Far Far Wellbore Wellbore Far
微地震技术概况
■
简
介
近几年来，随着物探装备的发展，以高分辨率地震、高精度3D地震、叠前 偏移成像、山地地震、高精度重磁等为代表的勘探地球物理技术，以约束反演、 属性分析、4D地震、井中地震、多波多分量地震等为代表的油藏地球物理技术 正跃上新的台阶。高精度采集和3D空间成像归位技术以其精确、灵活显示等优 点，在国内外已卓有成效地用于查明各种复杂构造油气藏和隐蔽油气藏。约束反 演、属性分析、VSP、井间地震技术，在油田滚动勘探与开发的储层描述、
◆ 基本布设方式
邻近井布设
■
采集技术
压裂井布设
微地震监测分为地面监测和井中监测两种方式：
●地面监测就是在监测目标区域(比如压裂井)周围的地面上,布置若干接收点 进行微地震监测。 ●井中监测就是在监测目标区域周围临近的一口或几口井中布置接收排列,进 行微地震监测。 由于地层吸收、传播路径复杂化等原因,与井中监测相比,地面监测所得到的资 料存在微震事件少、信噪比低、反演可靠性差等缺点。
微地震技术需求
◆微地震定位技术
■
资料处理技术
● 震源-速度联合反演
由于微震是水力压裂引起的，因此速度结构实际上是随数据采集时间而变化的。为了减小这种变化 的影响。
国内外微地震检测技术现状与应用
国内外微地震检测技术现状与应用一、国内技术应用现状基于微震监测的裂缝评价技术正发展成为油层压裂生产过程中直观而又可靠的技术。
近几年来，国内众多油气田纷纷投入人力、物力和资金，积极开展该技术的应用与研究工作，广泛用于油气勘探开发工作。
1、2011年，东方物探公司投入专项资金，积极开展压裂微地震监测技术研究，压裂微地震监测技术水平得到快速提升。
截止2011年11月，东方物探公司已成功对11口钻井实施了压裂微地震监测。
2、同年，华北油田物探公司针对鄂尔多斯工区大力推广水平井分段压裂技术、不断提高储量动用率及单井产量的要求，2011年年初就对微地震检测技发展状况进行调研，并对检波器、记录仪器、处理软件进行实际考察。
他们与科研院校合作，在鄂南工区富县牛东4井与洛河4井开展微地震监测裂缝评价技术攻关，采用微地震技术对储层压裂进行监测，结果与人工电位梯度方法(ERT)监测结果一致。
该公司还通过组建微地震监测项目组，加强相关专业知识的培训和学习，并与科研院校“高位嫁接”，开发微地震检测特色技术，打造差异化竞争优势。
3、近年来，胜利油田积极开展微地震压裂检测技术应用研究，并把它作为油气勘探开发的重要技术手段和技术储备。
据了解，“十二五”期间，非常规油气藏将成为胜利油田的一个重要接替阵地，而微地震压裂检测技术是非常规油气藏勘探领域中的一项重要新技术。
通过开展对国内外微地震压裂检测技术现状、微地震压裂检测采集方法、数据处理及裂缝预测方法、目前成熟的处理反演软件、微地震压裂检测技术应用实例分析等方面调查研究，全面了解和掌握微地震压裂检测技术的技术特点、技术关键、技术实用性及其发展方向，为胜利油田下一步开展非常规油气资源的勘探开发工作提供先进的技术支持，更好地为油气藏勘探开发工作服务。
二、国外技术研究与应用在20世纪40年代，美国矿业局就开始提出应用微地震法来探测给地下矿井造成严重危害的冲击地压，但由于所需仪器价格昂贵且精度不高、监测结果不明显而未能引起人们的足够重视和推广。
微地震监测技术介绍
1-C or 3-C 检波器 8~16 线, 800~1000道 准备时间: 5~10 天
2023年11月5日7时34分
100~600 3-C 检波器 适合于多井多段 准备时间: 2~4 周
微地震的监测方式
三．微地震监测主要方法
配套软件
GeoEast-VSP
32
2023年11月5日7时34分
配套软件
目
录
一．概 述
二．微地震监测的应用
三．微地震监测主要方法
1，井中监测 2，地面监测 3，浅井监测 4，方法对比 5，微地震监测的工作经验
四．结束语
30
2023年11月5日7时34分
三．微地震监测主要方法
井中监测
地面监测
浅井长期埋置
12~30 级 3-C 检波器 监测距离: 100~800m 准备时间: 2-3 天
15
2023年11月5日7时34分
Well B Well A
位置和相对时间
二．微地震监测的应用
3、验证和优化井间隔的设计
通过微地震监测标定的裂缝模型可以用于估计支撑层位的具体位置， 然后根据油气藏模型选择排采模式。 井距太远可能会导致资源被绕过。另一方面，井距太近会增大井的 密度，因而导致成本增大，而由于邻井排采重迭区间之间井的干扰， 可能进一步导致减产。
11
2023年11月5日7时34分
前言
二．微地震监测的应用
1、裂缝尺度描述
5m 42m
监测 结果
12
某压裂微地震事件俯视图和东西向剖面图
裂缝网络长
西翼
东翼
231
142
裂缝网 络宽
66
裂缝网络高 井轨迹上 井轨迹下
微地震技术与压裂效果评价
微地震技术与压裂效果评价摘要:本文就油田不同开发阶段,利用微地震监测技术对水力压裂人工裂缝实时监测,根据裂缝监测结果应用科学的评价方法,定量计算水力压裂措施前后渗流阻力及产量,是一项十分必要评价压裂效果的可靠方法。
关键词:微地震;监测;油气藏;地应力;储层;评价目前提高低渗透油藏单井产量最有效的方法是对油层进行水力压裂改造。
通过微地震监测技术,监测压裂人工裂缝形成过程中所诱发的微地震事件,通过对微地震事件反演及震源定位,就可以了解裂缝的产状,进而客观的描述压裂裂缝的再生作用导致的应力改变,以有效地提高油田开发水平。
1.微地震监测技术微震动(包括微地震)监测技术是20世纪90年代发展起来的一项地球物理勘探新技术,应用于油气藏勘探开发、煤矿“三带”(冒落带,裂缝带和沉降带)监测,矿山断裂带监测,地质灾害监测等多个领域。
目前微地震监测技术在国内外油气田勘探开发中的应用已经比较普遍。
1.1监测原理油气水井新井投产或后期改造进行水力压裂时,在射孔位置,当迅速升高的井筒压力超过岩石抗压强度,岩石遭到破坏,形成裂缝,裂缝扩展时,必将产生一系列向四周传播的微震波,微震波被布置在压裂井周围的多个监测分站接收到,根据各分站微震波的到时差,会形成一系列的方程组,求解这一系列方程组,就可确定微震震源位置,进而计算出裂缝分布的方位、长度、高度及地应力方向等地层参数;同时结合井口压力监测可获得闭合压力、液体滤失系数、液体效率、裂缝宽度等参数。
1.2压裂效果评价方法根据目前国际上通常评价系统,水力压裂前后几何渗流阻力(ΩrP)、产油量(q ) 、渗流阻力下降率(V )分别为:2.微地震监测技术在青海柴达木地乌南油田应用实例2.1乌南油田基本概况乌南油田位于青海省柴达木盆地西部南区,为柴达木盆地茫崖坳陷区昆北断阶亚区乌北-绿草滩断鼻带上的一个三级构造,构造面积130km2 ,构造整体为一由东南向北西方向倾没的鼻状构造,构造轴向为北西向,构造西南翼地层倾角较大,东北翼地层倾角相对较小,主体部位轴向330度。
微地震监测与断层活动预测
微地震监测与断层活动预测地震是一种自然现象，在地球的演化过程中，不断地发生。
地震活动的频率和强度对人类社会和环境造成了严重的破坏和危害。
因此，对于地震的准确预测和有效监测具有重要意义。
在这方面，微地震监测技术以其高精度和高效性逐渐受到广泛关注。
微地震是指震级小于3.0的地震活动。
虽然这些微地震的能量较小，但它们是地壳运动的重要表现。
通过对微地震的监测和分析，我们可以更好地了解地壳运动的情况，并对断层活动进行预测。
微地震监测技术主要依靠地震仪器以及数据采集和处理系统。
地震仪器可以通过测量地震波的传播和振幅变化来记录地震活动。
通过大规模的地震观测和分析，我们可以获得足够的微地震数据以进行更准确的预测。
数据的采集和处理系统则负责将地震仪器收集到的数据进行整理和分析。
这些系统通常由高性能计算机支持，可以处理庞大的地震数据，并生成有用的预测结果。
微地震监测的一个重要应用是断层活动预测。
断层是地球内部的应力积聚导致的地壳断裂带。
地震活动通常发生在断层附近，因此通过监测微地震活动，我们可以获得一些关于断层活动的重要信息。
例如，当微地震的频率和能量增加时，可能意味着断层即将发生地震活动。
这种预测信息可以帮助我们采取必要的预防措施，减少地震对人类社会的危害。
此外，微地震监测还可以用于研究地壳的动态变化。
地壳是地球表面的外部岩石层，它随着地震活动的变化而发生形变和变化。
通过监测微地震，我们可以获取地壳的变形数据，并进一步研究地壳的运动机制和地壳运动对环境的影响。
例如，在地壳运动相对频繁的地区，我们可以预测地质灾害的发生，并采取相应的措施来减轻其影响。
然而，微地震监测技术仍然存在一些挑战和限制。
首先，需要大规模的数据采集和处理系统来支持准确的预测和监测。
这需要投入大量的资源和资金。
此外，数据分析和解释也需要专业的技术和知识。
对于许多地区而言，缺乏专业人才和设备成为限制微地震监测应用的主要因素。
尽管存在一些挑战，微地震监测技术仍然具有广阔的应用前景。
微地震监测新技术及新方法
微地震事件识别技术
5.微地震反演模型的建立 波动正演的特点是能够在不同的介质条件下，对波场传播过程中的 相位、振幅、频率等变化规律进行准确的模拟，真实的反映波的动 力学特征。一般情况下，基于波动方程的正演方法能够适应各种复 杂模型，本书中采用迭代法射线追踪的方法建立模型。
第九页，共23页。
• 缺点：适用于反演的模型参数比较少的情况，否则当模型参数的 数目比较多时，相应要搜索的模型点的数目也会急剧增加；此外， 进行分层次的网格搜索可以减少搜索的总数，并使搜索达到较高 的精度，但是当初始搜索的网格过于稀疏时，有可能将搜索导向 错误的点附近，而且当失配函数出现多个极小值时，上述的错误 引导的可能性会大大增加。
不涉及导数等其它辅助信息的计算，经过不断的选择、交叉、变异操作，既能使优 秀的个体得到最大限度的继承选择，又能通过不断的交叉使个体更加的趋于优秀； 同时，变异又能产生新的个体，丰富了解搜索的范围，对于实际微地震反演个体来 说，反演结果准确，方法适应性好，但是其对算法中的一些参数的设定的依赖性较 强，需要结合实际进行不断实验，才能得到最优的反演结果。因此结合网格搜索法 和遗传算法的优势，对于搜索法的反演结果从解的概率分布角度进行分析，得出真 解的分布区间。据此，设定遗传算法的参数，对于微地震事件进行反演，大大提高 了计算的速度和精度，对于准确的定位微地震事件具有重要的意义。
微地震事件识别技术
• 迭代法射线追踪 • 通过计算透射波、反射波、折射波时差规律及振幅特征，可以对
微地震记录中有效事件的识别、处理、反演进行指导。在给定的 速度结构下，通过模拟对应微地震事件的走时特征，识别有效事 件，对干扰进行处理，既能为有效事件的自动识别提供依据，又 可以保证反演计算的精度，因此，对于精确的微地震定位技术的 发展具有非常重要的意义。
油气田勘探开发中的微地震技术研究
油气田勘探开发中的微地震技术研究油气田是人们生活中不可或缺的能源来源，而其勘探与开发工作是保障能源供给的基石。
随着技术的不断更新迭代，微地震技术成为了油气田勘探开发中的重要工具之一。
本文将从以下几个方面来探讨微地震技术在油气田勘探开发中的应用与研究。
一、微地震技术的简介微地震技术，顾名思义，是一种通过对微小地震事件进行采集、处理和分析来推断地下储层分布与特征的技术。
这种技术的核心就是利用地下岩石在承受外界负荷时的微小位移引发微震事件，通过对这些事件的监测和分析，可以推断相应地下储层结构和参数信息。
微地震技术可以大致分为两大类：一是通过人工激发地下微震，利用接收器对其进行监测；二是自然发生的地震事件，利用接收器对其进行监测。
微地震技术相对于传统勘探方法，优点在于信息量大，精度高，对储层特征更加细致，有助于提高勘探开发效率和成果。
二、微地震技术在油气田勘探开发中的应用微地震技术在油气田勘探开发中可以发挥很大的作用，主要体现在以下几个方面：1.储层定位：微地震技术能够帮助勘探人员确定储层的位置和形态，同时也能够分析储层结构的特征和变化趋势。
这对于油气田的勘探和开发来说是非常关键的，能够避免投资方向的偏离，提升采收率。
2.储量评估：通过微地震技术，可以确定储层的成因类型、构造形态及其上下部与岩性特征，从而帮助评估储量，并制定出相应的开发计划。
微地震技术在这方面的应用可以有效降低资源投入成本，提高产量效率，有助于提高油气田的产出。
3.地下流体运移分析：微地震技术能够对地下水文地质系统进行深入分析，并且判定对应的烃流体状态和运移路径，重点是它可以通过对埋藏地层的微动态响应识别孔隙和裂隙，解决了常规采样和封井检测时的一些难题。
三、微地震技术在油气田勘探开发中的发展与挑战正如任何一种技术，微地震技术也面临着自身的发展与挑战。
首先，高质量的微地震数据需要保证高密度接收器的安装和监测系统的稳定运行；其次，数据处理和解释的复杂性也限制了微地震技术的应用范围和深度；此外，微地震技术受到地震活动频率和灾害风险的限制，无法完全适应所有油气田的勘探开发需求。
微地震监测技术在地质灾害预警中的应用研究
微地震监测技术在地质灾害预警中的应用研究地质灾害是自然界中常见的一种灾害类型，如地震、滑坡、山体崩塌等，给人民生命财产安全和社会经济发展带来巨大威胁。
因此，通过合理有效的监测手段预警地质灾害的发生，对于减少灾害损失具有重要意义。
在地质灾害预警中，微地震监测技术以其灵敏度高、时效性好等优势成为监测手段的重要组成部分。
首先，微地震监测技术在地震预警中的应用。
微地震是指震级小于3.0的地震事件，这些微小的震动虽然无法被人类直接察觉，但却是地震的前兆。
通过微地震监测技术，可以实时监测地壳微震活动，并通过精确的数据分析和处理，预测地震的发生时间、地点和震级。
这为人们提供了重要的预警信息，有助于采取应急措施，减少人员伤亡和财产损失。
其次，微地震监测技术在滑坡预警中的应用。
滑坡是指坡面土体发生剪切破坏，造成山体快速滑动的地质现象。
通过微地震监测技术，可以实时监测滑坡体内的微小震动，从而判断滑坡体是否处于不稳定状态，并及时预警滑坡的发生。
此外，微地震监测技术还可以对滑坡体的变形和运动速度进行监测，提供滑坡灾害蔓延的预测信息，为防灾减灾工作提供科学依据。
再次，微地震监测技术在地下水溢出预警中的应用。
地下水溢出是一种常见的地质灾害，给地下工程和城市建设带来严重隐患。
通过微地震监测技术，可以监测地下水的流动和渗透状态，捕捉地下水溢出过程中的微小震动。
通过对这些微小震动的分析，可以及时发现地下水溢出的迹象，并在事前进行预警。
这有助于采取相应措施，避免地下工程受到损害，保障人员安全。
最后，微地震监测技术在火山喷发预警中的应用。
火山喷发是一种破坏性极大的地质现象，其突发性和不确定性给人类带来极大的危害。
通过微地震监测技术，可以实时监测火山活动中微小的震动和岩浆运动情况，从而及时预警火山喷发的可能。
此外，微地震监测技术还可以分析火山体内的地下气体排放状况，提供火山活动强度的预测信息，为预防火山灾害提供科学参考。
综上所述，微地震监测技术在地质灾害预警中具有重要的应用价值。
微地震监测技术介绍
目
录
一．概 述
二．微地震监测的应用
三．微地震监测主要方法
1，井中监测 2，地面监测 3，浅井监测 4，方法对比 5，微地震监测的工作经验
四．结束语
30
2022年3月23日4时8分
三．微地震监测主要方法
井中监测
地面监测
浅井长期埋置
12~30 级 3-C 检波器 监测距离: 100~800m 准备时间: 2-3 天
28
2022年3月23日4时8分
位置、数量、相对时间和强度
二．微地震监测的应用
8、综合分析
微地震事件与反映储层特性的脆性、泊松比相结合，能够更好的解释微地震分布特征。
脆性
泊松比
数量较多、震级相对较大的微地震事件位于脆性梯度大、泊松比梯度大的地方
29
2022年3月23日4时8分
位置、数量、相对时间和强度
微地震信号很容易受其周围噪声的影响或遮蔽；另 一方面在传播当中由于岩石介质吸收以及不同的地质环 境，也会使能量受到影响。
9
2022年3月23日4时8分
微地震的特性
目
录
一．概 述
微地震事件发生的1，位置、
二．微地震监测的应用
2，数量、
3，时间和
4，强度
三．微地震监测主要方法
四．结束语
10
2022年3月23日4时8分
5
2022年3月23日4时8分
微地震压裂监测的发展历程
一．概述
微地震监测：利用水力压裂、油气采出，或常规注水、注气以及热 驱等石油工程作业时引起地下应力场变化，导致岩层裂缝或错断所 产生地震波，进行水力压裂裂缝成像，或对储层流体运动进行监测 的方法.
微地震监测技术是一门新的地球物理技术，它通过监测微震事 件产生的地震波，确定微震坐标、发震时刻及烈度的技术。
微地震地面监测技术规程
微地震地面监测技术规程
嘿，朋友们！今天咱来聊聊微地震地面监测技术规程。
这玩意儿就好像是我们探索地球内部秘密的神奇眼睛呢！
你想想看，地球就像一个巨大的神秘盒子，我们怎么才能知道里面在发生啥事儿呀？这时候微地震地面监测技术就派上用场啦！它能帮我们捕捉到那些微小的震动，就像能听到地球的“悄悄话”一样。
那要怎么做才能把这事儿干好呢？首先呀，得选好监测的地点。
这可不是随便找个地儿就行的，得像挑水果一样，精挑细选！要找那些能最清楚听到地球“声音”的地方。
然后呢，设备得准备好呀！就像战士上战场，得有称手的武器。
这些设备得灵敏得很，一点小动静都不能放过。
监测的时候可得仔细啦，不能有一点马虎。
就好像你在听一首很轻很轻的音乐，稍微一分神就错过了最美妙的部分。
而且还得长时间盯着，不能一会儿就不耐烦了。
这可是个需要耐心的活儿呢！
数据收集起来后，那可得好好分析。
这就像解一道很难很难的谜题，得一点点去琢磨，去思考。
每个数据都可能藏着重要的信息，不能随便就忽略掉。
你说这微地震地面监测技术规程重要不？那当然重要啦！它能让我们更好地了解地球，就像了解我们的好朋友一样。
要是没有它，我们对地球内部的了解不就像雾里看花，模模糊糊的嘛！
我们可不能小瞧了这小小的技术规程，它背后蕴含着大大的学问呢！它能让我们在探索地球的道路上走得更远，看得更清楚。
所以啊，大家都要重视起来，把这微地震地面监测技术规程学好、用好。
让我们一起成为地球的好“倾听者”，去发现更多地球的秘密吧！这可不是开玩笑的事儿，这是关乎我们对地球了解的大事儿呀！难道不是吗？。
四川微地震技术介绍
■
●纵波时差法
资料处理技术
★ 介质的纵、横波平均速度已知
纵 波 时 差 法 流 程 图
川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司
微地震技术需求
◆微地震定位技术
■
资料处理技术
● 基于正演模型的微地震反演
●纵横波时差法和同型波时差法通常都假设速度场是均匀已知的，这与大多数实际情况不符。因为实
为开发具有自主知识产权的微地震处理解释软件奠定了一定的基础。
川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司
汇 报 提 纲
一、微地震技术概况 二、微地震技术需求
三、四川物探前期技术储备
基于模型的速度-事件联合反演
显示成像
Kirchhoff Depth Migration
川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司
微地震技术需求
◆微地震弱信号提取及初至拾取技术。
●当整组检波器中有儿道形成明显同相轴时，也末必是微震事件。
资料处理技术
●微地震事件检测
●并非所有同相轴连续、初至清晰的波谱都是有效的微地震事件，它们有可能是井中注水产生的较强信号。
际中，速度场的扰动是客观存在的，有时甚至具有较大的强度，要想精确定位微地震源并了解速度场的精 细变化，就需要进行微地震反演。
反演的基本思路:
①提供3D或2D初始速度模型，不同层位的速度扰动量作为自变量出现; ②用射线追踪方法计算理论到时和偏导数; ③采用多次迭代法逐步求取模型修正量，直到满足误差要求;
●但多事件联立成像的结果能够描述裂缝的
实际位置，走向等参数，基本反应了真实的 地下特征。
国内博士论文
Pinnacle
川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司
微地震监测技术在油田开发中的应用
•
在现场识别前训练5分钟，可以与计算机中已有的信
号特征对比，对监测地点的噪音及信号特征予以鉴别及留
存，提取频率谱，幅度谱，导波，包络特征，拐点特征等
标志去区分当地的信号与噪音。
•
正式工作时，逐路、逐段的予以识别。经严
格检测，在其中任一路上检测出可用信号后，与
其它路做互相关。在由台站分布所限定的时段内，
z0）是微震震源的空间坐标，是待求的未知数。未知数的
个数少于方程个数，方程组是可解的。解出四个未知数的
最少方程个数是四个，这要求至少有四个分站，若有四个
分站有记录信号，便可以进行震源定位。但只有五个以上
的站记录到信号，才会保证足够的定位精度。
•
式（1-4）可以写成标准系数矩阵形式,有很多求解矩
阵的方法可以解出；再把解出的结果代入式（1-3）中就
(X2
X0 )2
(Y2
Y0 )2
H
(T3 T0 )2VP ( X 3 X 0 )2 (Y3 Y0 )2 H
(T4 T0 )2VP ( X 4 X 0 )2 (Y4 Y0 )2 H
(T5 T0 )2VP ( X 5 X 0 )2 (Y5 Y0 )2 H
• 可以看出，地面接收所获得的电压值是5.8 微伏,这已超过现有技术的检测水平,目前的 检测水平是1-2微伏，信号是可以被检测出 来的。井下接收信号要强得多，可达26.8微 伏,这主要是震源距比较小,辐射图形因子较 大的结果。从技术上，井下观测效果最好。 表2-1中列出了其它一些对比，特别是油田 的欢迎程度一项对方法的采用有至关重要 的影响。
微地震监测技术在油田开发中的 应用
• 微地震监测技术是计算机及信号识别技 术高度发展的产物。国内外很多科研机构、
微地震监测技术在低渗透油田生产开发中的最新应用
图3.朝46-126井第一层两次压裂裂缝走 向迭加图
图3是朝46-126井的压裂转向观测结果。图3中,左侧 的图是第一次压裂的微地震监测结果;中间的图是第二次 压裂的微地震监测结果; 右侧的图是两次压裂的迭加图, 第一次压裂获得的微地震点用红色表示,第二次压裂获得 的微地震点用兰色表示。从图3可以看出,二次压裂,人工 裂缝方位有近20度的变化，为北东49.0度和北东71.3度; 仔细观测图3,可以看出,第二次压裂,东翼近井人工裂缝 近东西向,东西向裂缝长度近50米，然后左旋转向第一 次压裂裂缝的方向,出现明显的典型裂缝转向过程。
2.典型应用及实例
我们在油田多个生产领域中，应用该技术，取 得了令人满意的结果。
2.1地震监测技术在井网布置与调整中
的应用
2003年3月9日,在吐哈油田,监测了S3-231井的人工压裂 过程,监测给出人工裂缝方向(图1)。图1中，红色井位为油 井，蓝色井位为水井。该井压裂层位：Q1（3+4），深度 2911.00-2935.20m，压裂前日产液5m3，含水80％。根据原 始地应力资料，该区域最大主应力方向为北西38-50度， 因此压裂该井，希望裂缝延伸到理想的方向来改善井网 注采。压裂以后，S3-231井水淹，含水高达99%。根据人 工裂缝监测成果，判断水来自S4-24井。在对S4-24井进行 水控以后，S3-231井日产液28m3，含水降为75%，日增油6 m3。
2.2微地震监测技术在油田压裂转向中
的应用
2.2.1压裂转向监测实例 2.2.2 新裂缝延伸机制分析
2.2.2 新裂缝延伸机制分析
形成新缝的常见机制是形成同一控制因素下的新缝，这一控制因 素多为原地应力场。由于与老缝相连的射孔被堵住，压裂液必然 通过其它射孔作用在井壁上，在比形成老缝更高的破裂压力下形 成新的初裂缝。其力学机制可以写为： COS2（Δυ）》1-（T，-T）/（S1-S2） (3) 这里: T是井壁形成新裂缝处的岩石抗张强度;T，是最大水平主 应力方向处的岩石抗张强度。由（3）式可以看出，新裂缝偏离最 大水平主应力方向的最大角度Δυ与测点的差异应力正相关，差异 应力越大，(3)式右侧第二式的值越小,(3)式右侧的值越接近1,偏差 角度也小。如果差异应力很小，新老裂缝的夹角就可能很大。大 庆油田油层相对较浅,水平差异应力较小,有利于压裂转向施工。
微地震监测技术(公开)
GNT International Inc.微地震监测技术北京阳光杰科科技有限公司2012年6月⏹微地震技术三种数据采集方法⏹微地震数据处理⏹微地震解释与应用⏹微地震应用实例微地震监测技术是采集地下岩石破裂所产生的地震波，通过处理、解释以了解地下岩石破裂的位置、破裂程度、破裂的几何形态等的技术；可用于石油工业的压裂监测，以及矿山、大坝、地下结构等的长期监测•由客户数据建立速度模型•标定速度模型•事件可能发生区域的数据叠加•在叠加数据中搜寻裂缝事件•按时间和空间输出事件位置•地震检波器串•径向排列系统, 8-16 臂, 1000 道•灵活和快速的探测用于短期微地震震监测的灵活技术系统设计(平坦地形)系统设计(多山地形)用于调配的四轮摩托为直升机调配准备的地震检波器和电缆录音舱直升机调配用于系统部署的直升机•井筒中储层段放置10-50个3-C 地震检波器•采取初至处理•监测井距压裂井距小于200米•可用于观测多井压裂•用于标定地表系统在靠近作业井较近距离内，井下监测具有较高的精度井下系统探测装置准备井下系统3C 井下地震检波器•埋于100-300英尺（约30-90米）的3-C 检波器•每个排列配备80 –100个检波器•大面积覆盖•长期监测的最佳商业和技术选择用于长期和大范围监测的最具经济有效的方法进行中的浅孔钻探埋入式3C 地震检波器站埋入式3C 地震检波器站预备埋入的3C 地震检波器井下探测区域地表系统探测区域预警系统监测区域大面积油藏监测系统•井筒中靠近储层段放置10-20个3-C 地震检波器•采取初至处理•监测井距压裂井距小于200•可用于观测多井压裂•用于优化地表排列系统•地震检波器串•径向排列系统, 8-16 臂,1000 道•灵活和快速的探测用于短期微地震监测的灵活技术地面排列Typical WellNumber of Wells Monitored1Days of Data Recording2Total Frac Stages4 Average Hours per Stage2 Hours of Frac Data Processed8 (estimated) Depth of Imaging623 m Length of Horizontal Section(s)395 m Number of Geophone Channels801 Number of Arms in Array10 Length of Longest Arm in Array1350 m的3-C 检波器•每个排列配备80 –100个检波器•PSET®数据处理•大面积覆盖•长期监测的最佳商业和技术选择用于长期和大面积监测的最经济有效的方法布设原则：•约1000-2000m左右的圆环内。
微地震监测技术及应用
微地震监测技术及应用摘要微地震监测工艺包括近震研究的定位与地壳构架成像，微地震监测各类定位手段需创建不同目标函数，地震定位情况的实质为求得目标函数的极小值。
NA拥有不依靠于模型初始值选用，不会收敛与部分极小值，比以往线性近似手段有更大的精度与稳定性。
经过地震信息的震相研究，走时拾取反演能够得到地震干扰区的地震波速度系统，当前已推行使用在石油、气田勘察开发和页岩开发领域；矿山开挖中矿震、岩爆，煤和瓦斯突出，承压水突水检测；水利项目施工坝址、边坡可靠性以及天然滑坡检测等诸多方面。
关键词微地震；监测方法；运用；研究1 微地震具体定位手段微震监测方法是在地震监测方法的前提下发展起来的，其在原理上和地震监测、声发射监测方法一样，是依靠岩体受力损坏阶段破裂的声、能原理。
近震3D空间微地震定位忽视深度后能视为平面微地震定位情况，使用三点定位几何手段，在已知三个测量点坐标与地层介质传递速度基础上，经过三点到时就能够明确震源部位[1]。
O0是坐标原点，以R，R+ΔR1，R+ΔR2分别是半径作圆，三圆交点就是震源，如图1所示。
天然微地震出现频率相对偏低，地震震相容易区别，常体现出单事件特点。
精确的定位手段均是创建在3D空间前提下，常见的微地震震源定位基本手段包括Geiger法、网格检索手段等线性优化途径；还有遗传算法、模拟退火以及邻近算法等非线性优化手段[2]。
2 微地震监测运用2.1 矿山安全开挖微地震监测伴随开挖深度增大，地压、瓦斯以及地下承压水等安全情况突出，微地震监测技术起到关键的作用。
冲击地压属于矿山内损坏行最大的地压问题，出现时大小不同的煤块以较大的速度飞向巷道，对矿山设备以及人员生命的威胁较大，因此对其研究具有重要作用[3]。
统计结构显示，大概50%的矿震是因为沙砾岩等重点层损害造成的，僅有少数矿震造成了冲击地压情况，表示矿震和冲击地压的差异。
冲击地压与地震一样均是和地球中物理损坏相关联的岩体可靠性现象，其出现时均表现为较短时间内散发大量的应变能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(2) 网格化与走时计算
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
东西41格，南北41格，边长10米；垂直21格，步长10米
(2) 网格化与走时计算
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
东西41格，南北41格，边长10米；垂直21格，步长10米
中心坐标（EW,NS,UD）=(0,0,1500) 监测目标区域： 南北：-200米～+200米 东西：-200米～+200米 垂直：1400米~1600米 计算量： 垂直分层=21层 每层格点数=41*41=1681 每格点走时数据＝30个 单层走时记录＝1681*30=50430 全部走时记录＝21*50430=1059030
设备主要性能指标： 1）24位ADC，具有Sinc+FIR数字 滤波器，采样率从1~2000 SPS可 选，采集时使用1000SPS 2）GPS授时精度50ns(RMS)，使 用精度为1 ppm的高精度晶振， 使用1000 SPS采样20分钟时，采 样误差不超过1个采样点
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
《近地面微地震监测系统开发及应用》于2008年12月31 日通过山东省科技厅组织的专家鉴定，成果达到国际先 进水平
提纲
1. 研究概况
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
2. 水力压裂微地震监测原理
2.1 2.2 2.3 2.4 微地震及应用 水力压裂微地震监测 震源定位方法 地面微地震监测与层析成像
2.3 震源定位方法
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
微地震数据处理的关键是求出震源位置，根据对震源位 置计算方法的不同，分为两种方法：
(1）方程求解定位法:根据多个站点的P波、S波的精确到时， 利用到时差定位计算公式计算一个震源的位置坐标
井下微地震监测采用此方法，因为信号信噪比高 (2）层析成像法:利用各站点接收同一震源信号有相似性的原 理，对地质体能量发射强度成像，发射强度最大的区域就认为 是震源 地面微地震监测采用此方法，因为信号信噪比低，通过站点个 数来弥补信号的劣势
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
项目
微地震监测压裂效果试验 气井压裂人工裂缝监测 大牛地气田气井压裂人工裂 缝监测 低渗透油田注水压裂微裂缝 监测系统开发及应用 加砂压裂水力裂缝监测 压裂裂缝监测 X4井压裂监测 宁201井压裂裂缝监测
单位/施工地点
中石化先导项目 中石化西南分公司 中石化华北分公司 2007年山东省科技发展 计划项目 四川 四川 重庆 四川
3. 现场监测和数据处理方法 4. X4井监测处理实例
5. 总结
2.1 微地震及应用
油气田开发过程中微地震产生原因
油气采出 水力压裂 注水 注蒸汽等 微地震监测系统组成
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
OYO
高性能检波器：作为传感器 信号采集器：现场微震信号采集与数据存储 数据处理软件：数据分析处理，震源计算，三维显示等
(2) 层析成像法
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
层析成像并不根据某个具体的微震事件进行计算，而是根据一 个时间窗内信号的相似性计算监测介质的信号发射能量，绘制能量 分布图
逐个深度进行层析成像，就可以得到三维图像
2.4 地面微地震监测与层析成像
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
4. X4井监测处理实例
5. 总结
3.1 监测设备
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
自主开发的微地震监测系统，包括19个微地震监测数据采集 站点和1个GPS坐标采集站
每个采集站包括的设备： 1）1个高精度、低噪声、低 功耗的24位采集器，包括大 容量电池和U盘 2）1个GPS天线 3）1个高灵敏度的检波器
油气井加砂压裂裂缝
地面微地震监测
本文档请勿随意外传
提纲
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
1. 研究概况 2. 水力压裂微地震监测原理 3. 现场监测和数据处理方法 4. X4井监测处理实例 5. 总结
1. 研究概况
课题组近年完成相关项目
年度 20072008
2008 2008 20082009 2009 2010 2010 2010
微地震数据处理的关键是求出震源位置，地面微地震监测 一般使用层析成像方法 基本原理 当传输距离比较短时，从一个震源点释放的地震波被各地面 站点接收后波形变化比较小，具有相似性，各站点接收到的地震 波有时差 具体方法 1）对监测目标区域进行网格划分
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
3）电路综合噪声最低1uV(RMS)，信噪比达到110dB以上 4）检波器灵敏度200V/m/s左右，失真度0.03%～0.05% 5）在一个电池盒供电情况下可连续采集12个小时
3.2 监测施工方法
提前1～2天勘测现场布点，用 地钻和洛阳铲打孔1~1.5米深 对于斜井，在选点时就记录GPS 坐标，并绘制站点分布图，保证 站点分布合理 检波器严格压实，保证与地层 的耦合，并减少地面噪声干扰 至少在压裂施工开始前1小时开 始监测，压裂结束后继续监测至 少1小时
TerraScience蒸汽驱微震监测
2.2 水力压裂微地震监测
（1）井下微震监测 在目标井附近的井中布置检波器
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
优点：靠近震源，能接受到更多信 号，测量准确性高
缺点： 使用条件苛刻，需要停井
操作复杂，有风险
成本高，难以大面积广泛应用 该方法比较成熟，多家公司有成套的硬件和软件系统 代表公司:美国Pinnacle公司，加拿大Weir-Jones公司等
(1) 坐标系建立和监测站点设置
设置30个监测站点，假设直井，以井口为中心
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
(1) 坐标系建立和监测站点设置
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
30个监测站点覆盖区域：东西±600米，南北±400米
高斯平面站点显示
直角平面站点显示
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
裂缝三维显示窗口
3.4 层析成像数值模拟
3.4.1 数值模拟方法
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
利用理想介质模拟地震数据，测试层析成像震源成像效果 处理流程 1.网格化 2.走时计算 3.模拟数据
4.层析成像 5.切片成像
目标区域网格
网格定义窗口
(3)文件格式转换集器的GW1格式文件转换为SEGY格式文件，可检查GW1文 件采样率是否正确。正常情况下一个文件存20分钟数据，采样误 差不超过1毫秒。转换时根据设置将一个GW1文件分割为多个SEGY 文件，一般60秒一个SEGY文件。
功能很丰富，可以参考软件使用手册
(7) 层析成像确定震源
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
逐个文件、逐个时间窗内的数据扫描成像，以确定微地 震事件和震源坐标。
(7)数据扫描层析成像
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
成像
原始波形
添加事件
(8) 裂缝三维显示
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
3.3 数据处理软件
自主开发的微地震数据处理软件
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
3.3.1 软件功能
软件功能分为三大部分： （1）项目基本信息管理 项目基本信息设置 监测站点GPS坐标提取和转换 局部坐标系建立 速度资料管理 监测目标区域网格定义
微震监测的应用 1) 水力压裂过程裂缝监测
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
可以确定裂缝方向、长度、高度等参数，可描述裂缝破裂过 程，评价压裂效果
2)油藏动态监测（采油、注 水、注蒸汽等）
可动态获得油藏状态、 水驱前缘等 3)油气藏低频异常信号分析 通过微地震信号的低频 信号分析，判断是否有油气 藏
(1)坐标系建立
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
1）采集器的文件记录了所在位置的GPS坐标，单次GPS坐标有误 差，采用多个文件分析统计求平均确定最准确的GPS坐标，平面 误差小于2米。
多文件GPS坐标分析窗口
(1)坐标系建立
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
数据扫描层析成像
提取微震事件震源坐标 事件序列的三维显示和裂缝参数计算
3.3.2 数据处理流程
1.坐标系建立 4.文件格式转换
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
2.目标区域网格化
5. 文件同步合并
3.走时计算或导入
6.SGY文件处理
7.层析成像确定事件及震源
8.裂缝三维显示与参数计算
2）根据井口、靶点和各监测站点的GPS坐标，转换为绝对坐标数 值，并以井口为原点建立坐标系，计算各点的相对坐标
局部坐标系定义
站点坐标管理窗口
(2)目标区域网格化
定义目标区域中心点，网格边长，东西、 南北、上下扩展网格数,利用平均速度计 算走时等
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
项目工作 第2代微震监测系 统开发
6口井 9口井 第3代系统及处理 方法研究 3口直井 2口井，包括1口 页岩气井 2口斜井 1口页岩气井
1. 研究概况
课题组主要研究成果
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM