确定地面微地震观测系统的检波器的位置的方法

摘要

本发明提供一种确定地面微地震观测系统的检波器的位置的方法，包括：(a)获取工区现有的资料，建立地质模型；(b)根据所述地质模型、目的层深度和压裂施工规模，进行压裂模拟，获得储层压裂裂缝波及的横向范围；(c)根据储层压裂裂缝波及的横向范围、目的层深度和微地震信号波长确定检波器的布设范围；(d)根据微地震信号波长确定道间距；(e)根据井口坐标、检波器的布设范围和道间距确定各检波器的布设坐标。根据本发明示例性实施例，综合了压裂施工规模的参数、目的层地质特征等相关的监测任务信息来对地面微地震观测系统进行设计，可以经济有效地获得高品质的压裂破裂微地震信号，经济实用。

权利要求

1.一种确定针对目的层的地面微地震观测系统的检波器的位置的方法，其特征在于，包括：(a)获取工区现有的资料，建立地质模型；

(b)根据所述地质模型、目的层深度和压裂施工规模，进行压裂模拟，获得储层压裂裂缝波及的横向范围；

(c)根据储层压裂裂缝波及的横向范围、目的层深度和微地震信号波长确定检波器的布设范围；

(d)根据微地震信号波长确定道间距；

(e)根据井口坐标、检波器的布设范围和道间距确定各检波器的布设坐标；

其中，步骤(b)包括，根据所述地质模型、目的层深度和压裂施工规模，进行压裂模拟以获得液体裂缝的长度，将以井口为圆心、液体裂缝的长度的一半为半径的圆包括的区域确定为储层压裂裂缝波及的横向范围。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(c)包括，根据目的层深度和微地震信号波长确定成像孔径，在所述储层压裂裂缝波及的横向范围的边界上均匀地取多个点，以所述多个点中的每个点为圆心，以成像孔径为半径画圆，将所有画的圆的并集所在的区域确定为检波器的布设范围。

3.根据权利要求2所述的确定方法，其特征在于，成像孔径的大小满足使微地震的最低频信号从目的层上的震源到离所述震源最近的检波器和离所述震源最远的检波器的行程的差至少达到半个微地震信号波长。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(c)中，根据以下公式来确定成像孔径：其中，p表示成像孔径，d表示目的层深度，λmax表示微地震信号最长波长。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述道间距的大小满足使微地震的最高频信号从目的层上的震源到任意两个相邻检波器行程的差都不大于半个微地震信号波长。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述道间距的大小为微地震信号最短波长的一半。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(e)中，根据以下公式确定任意一个检波器的布设坐标：其中，(xij，yij)表示第i线上第j个检波器的坐标，i∈[1,m]，j∈[1,ni]，m表示检波器的总线数，ni表示第i条线上的检波器的数量，g表示道间距，(x，y)表示井口的坐标。

说明书

确定地面微地震观测系统的检波器的位置的方法

技术领域

[0001] 本发明总体说来涉及地震勘探的技术领域，更具体地讲，涉及一种针对目的层的地面微地震观测系统的检波器的位置的方法。

背景技术

[0002] 储层压裂是低渗透率储层实现高产的重要手段之一，微地震监测技术是目前储层压裂过程中最准确、最及时、信息最丰富的监测手段。根据检波器的布设位置的微地震监测技术分为地面微地震监测、浅井微地震监测、深井微地震监测。

[0003] 深井微地震监测需要将检波器串安装在压裂井附近的一口监测井中，监测井距离对监测效果影响较大，勘探开发初期井少，所以应用受限。浅井微地震监测需要在压裂井周钻3-5口浅井，施工成本较高且前期准备时间长。地面微地震监测是通过在地面布设检波器接收压裂过程中岩石破裂释放的微地震信号，确定油气井水力压裂裂缝形态的一种方法，在国内外油气田的生产实践中得到越来越多的应用。微地震监测结果可以确定裂缝分布几何形态和空间特征，用于评价储层压裂改造效果。

[0004] 地面微地震监测施工条件要求低，但水力压裂岩石破裂微地震信号能量弱，易受地层衰减和地面各种干扰影响，对信号采集提出了更高的要求。因此观测系统的优选设计直接关系到地面微地震监测的可靠性，目前的地面微地震监测观测系统设计针对性不强，获得的地面微地震数据质量不高。

[0005] 近年来，随着四川页岩气勘探开发的不断深入，地面微地震监测服务市场增大，为了经济而有效地获得水力压裂岩石破裂微地震信号，准确描述压裂人工裂缝形态和评价储层体积改造效果，急需一种可以获得高品质的地面微地震数据的微地震观测系统设计方法。

发明内容

[0006] 本发明的示例性实施例在于提供一种针对目的层的地面微地震观测系统的检波器的位置的方法，可解决现有方法设计的观测系统获得的地面微地震数据质量不高的问题。

[0007] 本发明示例性实施例提供一种确定针对目的层的地面微地震观测系统的检波器的位置的方法，包括：(a)获取工区现有的资料，建立地质模型；(b)根据所述地质模型、目的层深度和压裂施工规模，进行压裂模拟，获得储层压裂裂缝波及的横向范围；(c)根据储层压裂裂缝波及的横向范围、目的层深度和微地震信号波长确定检波器的布设范围；(d)根据微地震信号波长确定道间距；(e)根据井口坐标、检波器的布设范围和道间距确定各检波器的布设坐标。

[0008] 可选地，步骤(b)包括，根据所述地质模型、目的层深度和压裂施工规模，进行压裂模拟以获得液体裂缝的长度，将以井口为圆心、液体裂缝的长度的一半为半径的圆包括的区域确定为储层压裂裂缝波及的横向范围。

[0009] 可选地，步骤(c)包括，根据目的层深度和微地震信号波长确定成像孔径，在所述储层压裂裂缝波及的横向范围的边界上均匀地取多个点，以所述多个点中的每个点为圆心，以成像孔径为半径画圆，将所有画的圆的并集所在的区域确定为检波器的布设范围。

[0010] 可选地，成像孔径的大小满足使微地震的最低频信号从目的层上的震源到离所述震源最近的检波器和离所述震源最远的检波器的行程的差至少达到半个微地震信号波长。

[0011] 可选地，在步骤(c)中，根据以下公式来确定成像孔径：

[0012]

[0013] 其中，p表示成像孔径，d表示目的层深度，λmax表示微地震信号最长波长。

[0014] 可选地，所述道间距的大小满足使微地震的最高频信号从目的层上的震源到任意两个相邻检波器行程的差都不大于半个微地震信号波长。

[0015] 可选地，所述道间距的大小为微地震信号最短波长的一半。

[0016] 可选地，在步骤(e)中，根据以下公式确定任意一个检波器的布设坐标：

[0017]

[0018]

[0019] 其中，(xij，yij)表示第i线上第j个检波器的坐标，i∈[1,m]，j∈[1,ni]，m表示检波器的总线数，ni表示第i条线上的检波器的数量，g表示道间距，(x，y)表示井口的坐标。

[0020] 在根据本发明示例性实施例的确定针对目的层的地面微地震观测系统的检波器的位置的方法中，综合了压裂施工规模的参数、目的层地质特征等相关的监测任务信息来对地面微地震观测系统进行设计，可以经济有效地获得高品质的压裂破裂微地震信号，为确定压裂人工裂缝形态和储层体积改造效果奠定了基础。并且由于在计算过程中仅考虑了储层压裂裂缝波及的横向范围，未考虑纵向范围以及压裂压力等参数，所以经济实用。

附图说明

[0021] 通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的描述，本发明示例性实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

[0022] 图1示出根据本发明示例性实施例的确定针对目的层的地面微地震观测系统的检波器的位置的方法的流程图；

[0023] 图2示出根据本发明示例性实施例的压裂模拟产生的储层压裂裂缝波及的范围的示意图；

[0024] 图3示出根据本发明示例性实施例的检波器的布设范围的示意图。

具体实施方式

[0025] 现将详细参照本发明的示例性实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述示例性实施例，以便解释本发明。

[0026] 图1示出根据本发明示例性实施例的确定针对目的层的地面微地震观测系统的检波器的位置的方法的流程图。

[0027] 参照图1，在步骤S10，获取工区现有的资料，建立地质模型。这里，工区现有的资料可包括以下至少一种：包括钻井资料、测井资料、地质资料等。本领域技术人员可以理解，可通过工区现有的资料来搭建地层格架及获得地层速度、密度、岩石弹性参数等信息，从而建立地质模型。

[0028] 在步骤S20，根据所述地质模型、目的层深度和压裂施工规模，进行压裂模拟，获得储层压裂裂缝波及的横向范围。所述压裂施工规模为预先设定好的数据，例如，可包括泵注程序、排量、砂浓度、液体体积、砂体积等数据。所述储层压裂裂缝波及的范围一般为椭球体，所述储层压裂裂缝波及的横向范围为所述椭球体与所述目的层相交的面。这里，可以在压裂模拟软件中，输入所述地质模型、目的层深度和压裂施工规模等相关的参数来进行压裂模拟。

[0029] 在步骤S20，可进行压裂模拟以获得液体裂缝的长度，将以井口为圆心、液体裂缝的长度的一半为半径的圆包括的区域确定为储层压裂裂缝波及的横向范围。所述井口是指垂直井的井口。在压裂模拟软件中输入所述地质模型、目的层深度和压裂施工规模(例如液体体积为1500方，砂体积为70方等)等相关的参数进行压裂模拟后将得到如图2所示根据本发明示例性实施例的压裂模拟产生的储层压裂裂缝波及的范围2，所述液体裂缝的长度L为380米，储层压裂裂缝波及的横向范围为以垂直井1在目的层段3的井口位置4为圆心、液体裂缝的长度L的一半为半径的圆包括的区域。

[0030] 在步骤S30,根据储层压裂裂缝波及的横向范围、目的层深度和微地震信号波长确定检波器的布设范围。这里，检波器的布设范围是指在地面上布设检波器的地理范围。可通过各种合适的方式来根据储层压裂裂缝波及的横向范围、目的层深度和微地震信号波长确定检波器的布设范围。例如，可如图3所示的根据本发明示例性实施例的检波器的布设范围，可先根据目的层深度和微地震信号波长确定成像孔径r，在所述储层压裂裂缝波及的横向范围的边界上均匀地取四个点5，以所述四个点5中的每个点5为圆心，以成像孔径为半径r画四个圆，将所述四个圆的并集所在的区域确定为检波器的布设范围。本领域技术人员可以理解，在横向范围的边界上取的点的数量不限于四个，还可以是其他数量。

[0031] 这里，所述成像孔径的大小满足使微地震的最低频信号从目的层上的震源到离所述震源最近的检波器和离所述震源最远的检波器的行程的差至少达到半个微地震信号波长。可通过以下公式(1)来确定所述成像孔径。

[0032]

[0033] 其中，p表示成像孔径，d表示目的层深度，λmax表示微地震信号最长波长。本领域技术人员可以理解，根据本发明示例性实施例的成像孔径的计算方式不限于公式(1)的方式，还可以通过其他合适的方式来确定成像孔径。

[0034] 在步骤S40，根据微地震信号波长确定道间距。这里，所述道间距是指同一线上的相邻检波器之间的距离。所述道间距的大小需满足使微地震的最高频信号从目的层上的震源到任意两个相邻检波器行程的差都不大于半个微地震信号波长。为了简化计算，可将所述道间距的大小确定为微地震信号最短波长的一半。

[0035] 本领域技术人员可以理解，步骤S30与步骤S40的步骤标号不用于限制执行顺序，这两个步骤中的任意一个步骤可以先执行。

[0036] 在步骤S50，根据井口坐标、检波器的布设范围和道间距确定各检波器的布设坐标。所述井口坐标为垂直井在地面的坐标。

[0037] 可选地，在S步骤50中，可根据公式(2)和(3)来确定任意一个检波器的布设坐标：

[0038]

[0039]

[0040] 其中，(xij，yij)表示第i线上第j个检波器的布设坐标，i∈[1,m]，j∈[1,ni]，m表示检波器的总线数，ni表示第i条线上的检波器的数量，g表示道间距，(x，y)表示井口的坐标。这里，检波器的总线数m是预先设置的数据。第i条线上的检波器的数量ni为第i条线的检波器的排列长度除以道间距得到的商，所述第i条线的检波器的排列长度可根据所述第i条线的方位角 与所述检波器的布设范围来确定。

[0041] 本领域技术人员可以理解，根据本发明示例性实施例的检波器的布设坐标的计算方式不限于公式(2)和(3)的方式，还可以通过其他合适的方式来确定。

[0042] 在确定完每条线上的检波器的布设坐标后，可以输出地面微地震观测系统中检波器相关的参数，如检波器排列长度、道间距、检波器总数、检波器的布设坐标等。

[0043] 在根据本发明示例性实施例的确定针对目的层的地面微地震观测系统的检波器的位置的方法中，综合了压裂施工规模的参数、目的层地质特征等相关的监测任务信息来对地面微地震观测系统进行设计，可以经济有效地获得高品质的压裂破裂微地震信号，为确定压裂人工裂缝形态和储层体积改造效果奠定了基础,经济实用。

[0044] 根据本发明的示例性实施例的上述方法可以被用于设计针对目的层的地面微地震观测系统的设备来实现，也可以被实现为计算机程序，从而当运行该程序时，实现上述方法。

[0045] 虽然已表示和描述了本发明的一些示例性实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。