微地震模拟和压裂裂缝机制反演技术研究

0.0035
0.0 -0.0064 Mxy 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
0.2580
0.2605 0.2401 Mxz 0.0 0.0021 0.0 0.0023 0.0
0.0
0.0 0.0 Myz 0.0 0.0 -0.0100 0.0 0.0007
True Line-x Line-y Dep-x Dep-y
测线Line-y
sy1a44 sy3a44
sy2a44
当a=44度是，Line_y测线三个 台站拟合结果和观测数据对比
噪声水平=20%
井中Dep-x
sxd1a44 sxd3a44
sxd2a44
当a=44度是，Dep_x测线三个 台站拟合结果和观测数据对比 噪声水平=20%
井中Dep-y
syd1a44 syd3a44
震源描述
微地震理论记录计算模块
算例——爆炸源
Mxx=1.0, Myy=1.0, Mzz=1.0 Mxy=0.0, Mxz=0.0, Myz=0.0
l=0.50, m=0.25
算例——纯剪切源
Mxx=0.0, Myy=0.0, Mzz=0.0 Mxy=0.25, Mxz=0.0, Myz=0.0
c CLVD 2 1 c ISO


c DC 1 c ISO cCLVD
M*min M*max
其中：

小结
• Line-x波形拟合最差 • Line-y和Dep-y对各破裂模式系数恢复的最好， 且平均误差小。Dep-x次之。Line-x最差。 • 井中数据比地表数据反演效果好。
微地震模拟和压裂裂缝机制反 演技术研究
合同内容 提交：
1. 微地震理论记录计算模块
2. 微地震震源机制反演模块
1. 微地震理论记录计算模块
读入速度结构，震 源等参数 计算各种计算计 算参数 计算从零频到相应频率 的格林函数的谱 利用傅氏变换规则生成完整 的频率域格林函数并加上震 源时间函数谱 反傅氏变换得到时 间域的位移记录
模型测试——射孔
Line-y
Dep-x Dep-y Pure tensile source(a=90)
0.0
0.2747 0.0 Mxx
0.0
0.0340 0.0 Myy 0.5 0.4944 0.4969 0.4870 0.5038
0.0
0.0419 0.0 Mzz 1.0 0.9758 1.0095 1.0001 1.0001
x
T
u u cos a, 0,sin a
T
0 l sin a M u 0 l sin a m cos a 0
0 l 2m sin a
m cos a
z
测线Line-x
sx1a44 sx3a44
sx2a44 当a=44度是，Line_x测线三个 台站拟合结果和观测数据对比 噪声水平=20%
0.5 0.5056 0.5550 0.4983 0.5403
不同噪声水平对地震矩张量反演的影响
x
500
-500 500 1269.57
y
不同噪声水平对地震矩张量反演的影响
图23. 当噪声水平为50%时， 观测记录（红线）和利用反 演得到的地震矩张量计算的 地震记录（蓝线）对比。
不同速度模型差异对地震矩张量反演的影响
syd2a44 当a=44度是，Dep_y测线三个 台站拟合结果和观测数据对比 噪声水平=20%
震源机制对比
Pure shear source(a=0)
Mxx True Line-x 0.0 -0.0427 Myy 0.0 0.2706 Mzz 0.0 0.0012 Mxy 0.0 0.0 Mxz 0.25 0.1787 Myz 0.0 0.0
总 结
1. 已完成微地震理论记录计算程序及相关说明文档 2. 已完成微地震震源机制反演程序及相关说明文档 3. 已对实际资料中微地震事件震源机制进行了反演
4. 给出了震源机制及断层产状参数确定程序
5. 给出了地震矩张量分解程序，从而可以确定各种
震源成分比例。
谢谢！
小结
• Linex波形拟合最差 • Liney和Depy对各破裂模式系数恢复的最好， 且平均误差小。Depx次之。Linex最差。 • 井中数据比地表数据反演效果好。
x
500 -500 500 1269Biblioteka Baidu57
y
z
当速度扰动为20%时，观测记录（红线）和利用反演得到的地震 矩张量计算的地震记录（蓝线）对比。
Even 2-1 Even 2-3
N
裂隙面
辅助面
E
图38. 反演得到的三个事件的震源机制，震源球均采用下半球投影。
微破裂产状描述
当为DC源
M xx M 0 sin d cos l sin 2fs sin 2d sin l sin 2 fs 1 M xy M 0 sin d cos l cos 2fs sin 2d sin l sin 2fs M yx 2 M xz M 0 cos d cos l cos fs cos 2d sin l sin fs M zx M yy M 0 sin d cos l sin 2fs sin 2d sin l cos 2 fs M yz M 0 cos d cos l sin fs cos 2d sin l cos fs M zy M zz M 0 sin 2d sin l
微地震震源机制反演模块
y 15km 10km 5km liney linex 5km 10km 15km depy layer1 5km 1km 2km 3km depx
6.7 km / s =3.9km/s =3.1g/cm3 Q 2000 Q 2000
n 0, 0,1
其中：l是滑动角，d是裂隙的倾角，fs是裂隙的走向
震源参数反演结果
目标函数：
真值
Rake 0 0.0051
Dip 1.5707 1.5449
Strike 0 0.0031
M0 1 1.0412
反演值
地震矩张量分解
ISO、CLVD和DC的百分比由以下公式求得
c
ISO
1 tr M 3 M0
Mxx=0.35, Myy=0.71, Mzz=0.35 Mxy=0.18, Mxz=0.00, Myz=0.00
f0=0, fs=45o, d=90o, stike=0 l=0.50, m=0.25
算例——地面观测
算例——地面观测（以新场为例）
算例——地下200米观测（以新场为例）
2.微地震震源机制反演模块
f0=0, fs=0, d=90o, stike=0 l=0.50, m=0.25
算例——纯张裂源
Mxx=0.5, Myy=1.0, Mzz=0.5 Mxy=0.0, Mxz=0.0, Myz=0.0
f0=0, fs=90o, d=90o, stike=0 l=0.50, m=0.25
算例——混合源