地面浅井微地震监测观测台站位置确定方法及系统技术方案

公开了一种地面浅井微地震监测观测台站位置确定方法及系统。该方法可以包括：获取压裂区块的工区数据，分析设置监测观测台的影响因素；根据压裂区块的地质资料与地表勘探资料，建立三维地质模型；对三维地质模型进行浅地表面波的正演模拟，得到面波随深度衰减曲线，确定埋置深度；分析压裂区块分布与目的层深度，进行水力压裂微地震震源分布模拟，确定最大横向布设范围；根据影响因素，确定监测观测台的布设方式，确定监测观测台站的数量；根据监测观测台的埋置深度、最大横向布设范围、布设方式与数量确定布设坐标。本发明专利技术能减低采集成本，减少地震记录数据量，加快计算效率，在多井长期监测和开发区阶段具有一定的优势。

Method and System for Determining the Position of Microseismic Monitoring and Observation Stations in Shallow Ground Wells

A method and system for determining the location of microseismic monitoring stations in shallow wells on the ground are disclosed. This method can include: acquiring the data of fractured area, analyzing the influencing factors of setting up monitoring observatory; establishing three-dimensional geological model based on the geological data and surface exploration data of fractured area; forward modeling of shallow surface wave by three-dimensional geological model, obtaining attenuation curve of surface wave with depth, determining buried depth; analyzing the distribution of fractured area and target layer depth. To simulate the distribution of hydraulic fracturing microseismic source and determine the maximum transverse layout range; to determine the layout mode of monitoring observatories and the number of monitoring observatories according to the influencing factors; to determine the layout coordinates according to the embedded depth, maximum transverse layout range, layout mode and quantity of monitoring observatories. The invention can reduce the acquisition cost, reduce the amount of seismic record data and accelerate the calculation efficiency, and has certain advantages in the stage of long-term monitoring and Development Zone of multiple wells.

【技术实现步骤摘要】
地面浅井微地震监测观测台站位置确定方法及系统
本专利技术涉及石油地球物理勘探领域，更具体地，涉及一种地面浅井微地震监测观测台站位置确定方法及系统。
技术介绍
微地震压裂监测技术现在已成为致密储层油气田开发中一项常用的监测技术，现阶段主要以井中监测、地面监测为主。井中监测方式：检波器位于井下、距离压裂裂缝位置近，微地震信号衰减小、接收到的微地震信号强，环境噪声干扰小，信噪比高，但存在着一些局限性，如井下观测要求检波器能够适应井下恶劣环境、对设备要求高、成本较大、监测范围有限，以及不适合进行永久监测等。地面监测方式在压裂井段上方地面布设若干接收点或测线进行微地震监测。与井中监测相比，由于地面环境噪声干扰多、地层吸收衰减较大、传播路径复杂等原因，地面监测资料信号能量弱、信噪比低，但地面检波器布设容易，布设范围广，并且不需要观测井，避免了无观测井等因素的限制。因此，有必要开发一种地面浅井微地震监测观测台站位置确定方法及系统。公开于本专利技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的一般
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术提出了一种地面浅井微地震监测观测台站位置确定方法及系统，能减低采集成本，减少地震记录数据量，加快计算效率，在多井长期监测和开发区阶段具有一定的优势。根据本专利技术的一方面，提出了一种地面浅井微地震监测观测台站位置确定方法。所述方法可以包括：获取压裂区块的工区数据，分析设置监测观测台的影响因素；根据所述压裂区块的地质资料与地表勘探资料，建立三维地质模型；根据所述三维地质模型，进行浅地表面波的正演模拟，得到所述压裂区块中的面波随深度衰减的曲线，进而确定所述监测观测台的埋置深度；分析所述压裂区块的分布与目的层深度，对各区块进行水力压裂微地震震源分布模拟，获得储层压裂裂缝波及横向分布范围，确定所述监测观测台的最大横向布设范围；根据所述影响因素，利用协方差矩阵、置信椭球体确定所述监测观测台的布设方式，进而确定所述监测观测台站的数量；根据所述监测观测台的埋置深度、最大横向布设范围、布设方式与数量确定所述监测观测台的布设坐标。优选地，所述水力压裂微地震震源分布模拟包括：基于水力压裂裂缝的形态，确定震源分布模拟参数；在震源分布范围内，分别在长短轴长度范围内均匀采样，计算每个采样点的概率密度函数，进而获取正态分布随机数；根据所述正态分布随机数、裂缝的方位角与倾角，计算微地震震源的坐标。优选地，每个采样点的概率密度函数为：其中，x为采样点，f(x)为采样点的概率密度函数，μ为数学期望，σ为均方差。优选地，所述微地震震源的坐标为：其中，(x0，y0，z0)为采样点坐标；shortx、shorty、shortz为震源的坐标，δ为裂缝的倾角、φ为裂缝的方位角。优选地，确定所述监测观测台的布设方式包括：对给定的震源点区域，划定接收点区域，并对所述接收点区域进行网格剖分；根据置信椭球体确定微地震震源的定位误差，基于微地震震源的概率密度函数，建立目标函数，进而确定所述监测观测台的布设方式。优选地，所述目标函数为：其中，ψ为置信椭球体体积，λx、λy、λz为协方差矩阵的特征值，s表示震源点，i表示震源点编号，Ne为震源点的个数，p(si)为震源点的概率密度函数。根据本专利技术的另一方面，提出了一种地面浅井微地震监测观测台站位置确定系统，可以包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：获取压裂区块的工区数据，分析设置监测观测台的影响因素；根据所述压裂区块的地质资料与地表勘探资料，建立三维地质模型；根据所述三维地质模型，进行浅地表面波的正演模拟，得到所述压裂区块中的面波随深度衰减的曲线，进而确定所述监测观测台站的埋置深度；分析所述压裂区块的分布与目的层深度，对各区块进行水力压裂微地震震源分布模拟，获得储层压裂裂缝波及横向分布范围，确定所述监测观测台站的最大横向布设范围；根据所述影响因素，利用协方差矩阵、置信椭球体确定所述监测观测台站的布设方式，进而确定所述监测观测台站的数量；根据所述监测观测台站的埋置深度、最大横向布设范围、布设方式与数量确定所述监测观测台站的布设坐标。优选地，所述水力压裂微地震震源分布模拟包括：基于水力压裂裂缝的形态，确定震源分布模拟参数；在震源分布范围内，分别在长短轴长度范围内均匀采样，计算每个采样点的概率密度函数，进而获取正态分布随机数；根据所述正态分布随机数、裂缝的方位角与倾角，计算微地震震源的坐标。优选地，所述微地震震源的坐标为：其中，(x0，y0，z0)为采样点坐标；shortx、shorty、shortz为震源的坐标，δ为裂缝的倾角、φ为裂缝的方位角。优选地，确定所述监测观测台的布设方式包括：对给定的震源点区域，划定接收点区域，并对所述接收点区域进行网格剖分；根据置信椭球体确定微地震震源的定位误差，基于微地震震源的概率密度函数，建立目标函数，进而确定所述监测观测台的布设方式。本专利技术的有益效果在于：(1)能避免地表低速带引起的定位误差；(2)有效减少地面环境噪音影响；(3)微地震信号能量更强、频带更宽、信噪比更高；(4)可以减少观测点数，降低监测成本，适用于多井组及油气田开发区阶段，进行永久性的埋置监测，是一种精确有效的微地震监测观测方式。本专利技术的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本专利技术的特定原理。附图说明通过结合附图对本专利技术示例性实施例进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本专利技术示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。图1示出了根据本专利技术的地面浅井微地震监测观测台站位置确定方法的步骤的流程图。图2示出了根据本专利技术的一个实施例的水平层状介质模型的示意图。图3示出了根据本专利技术的一个实施例的面波方程的根的示意图。图4示出了根据本专利技术的一个实施例的工区的速度模型的示意图。图5示出了根据本专利技术的一个实施例的面波随深度衰减曲线的示意图。图6示出了根据本专利技术的一个实施例的地面浅井微地震监测最优化平面观测系统的示意图。图7示出了根据图6观测系统的模拟地面浅井微地震监测记录的示意图。图8示出了根据图6观测系统的计算微地震事件的震源位置的示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本专利技术。虽然附图中显示了本专利技术的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本专利技术更加透彻和完整，并且能够将本专利技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。图1示出了根据本专利技术的地面浅井微地震监测观测台站位置确定方法的步骤的流程图。在该实施例中，根据本专利技术的地面浅井微地震监测观测台站位置确定方法可以包括：步骤101，获取压裂区块的工区数据，分析设置监测观测台的影响因素，影响因素包括地表地形、工区的地表岩性分析、压裂井的深度等，都直接影响微地震监测台站的布设方式，不同的布设方式将影响到接收到资料的信号比和布设成本，对后期微地震资料处理影响甚多，因本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地面浅井微地震监测观测台站位置确定方法，包括：获取压裂区块的工区数据，分析设置监测观测台的影响因素；根据所述压裂区块的地质资料与地表勘探资料，建立三维地质模型；根据所述三维地质模型，进行浅地表面波的正演模拟，得到所述压裂区块中的面波随深度衰减的曲线，进而确定所述监测观测台的埋置深度；分析所述压裂区块的分布与目的层深度，对各区块进行水力压裂微地震震源分布模拟，获得储层压裂裂缝波及横向分布范围，确定所述监测观测台的最大横向布设范围；根据所述影响因素，利用协方差矩阵、置信椭球体确定所述监测观测台的布设方式，进而确定所述监测观测台站的数量；根据所述监测观测台的埋置深度、最大横向布设范围、布设方式与数量确定所述监测观测台的布设坐标。

【技术特征摘要】
1.一种地面浅井微地震监测观测台站位置确定方法，包括：获取压裂区块的工区数据，分析设置监测观测台的影响因素；根据所述压裂区块的地质资料与地表勘探资料，建立三维地质模型；根据所述三维地质模型，进行浅地表面波的正演模拟，得到所述压裂区块中的面波随深度衰减的曲线，进而确定所述监测观测台的埋置深度；分析所述压裂区块的分布与目的层深度，对各区块进行水力压裂微地震震源分布模拟，获得储层压裂裂缝波及横向分布范围，确定所述监测观测台的最大横向布设范围；根据所述影响因素，利用协方差矩阵、置信椭球体确定所述监测观测台的布设方式，进而确定所述监测观测台站的数量；根据所述监测观测台的埋置深度、最大横向布设范围、布设方式与数量确定所述监测观测台的布设坐标。2.根据权利要求1所述的地面浅井微地震监测观测台站位置确定方法，其中，所述水力压裂微地震震源分布模拟包括：基于水力压裂裂缝的形态，确定震源分布模拟参数；在震源分布范围内，分别在长短轴长度范围内均匀采样，计算每个采样点的概率密度函数，进而获取正态分布随机数；根据所述正态分布随机数、裂缝的方位角与倾角，计算微地震震源的坐标。3.根据权利要求2所述的地面浅井微地震监测观测台站位置确定方法，其中，每个采样点的概率密度函数为：其中，x为采样点，f(x)为采样点的概率密度函数，μ为数学期望，σ为均方差。4.根据权利要求2所述的地面浅井微地震监测观测台站位置确定方法，其中，所述微地震震源的坐标为：其中，(x0，y0，z0)为采样点坐标；shortx、shorty、shortz为震源的坐标，δ为裂缝的倾角、φ为裂缝的方位角。5.根据权利要求1所述的地面浅井微地震监测观测台站位置确定方法，其中，确定所述监测观测台的布设方式包括：对给定的震源点区域，划定接收点区域，并对所述接收点区域进行网格剖分；根据置信椭球体确定微地震震源的定位误差，基于微地震震源的概率密度函数，建立目标函数，进而确定所述监测观测台的布设方式。6.根据权利要求5所述的地面浅井微地震监测观测台站位置确定方法，其中，所述目标函数为：其中，ψ为置信...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑜，程磊磊，李宏，郭全仕，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11