一种水力压裂震电信号联合处理方法技术

本发明专利技术涉一种水力压裂震电信号联合处理方法，包括利用采集系统中的微地震信号与成像技术获取到裂缝的长度及宽度信息；利用采集系统中的震电信号获取到裂缝的方向信息；结合两种方法的数据处理结果，进行震电联合数据解释，获得裂缝完整的长度、宽度及走向参数。能在水力压裂过程中无需其他激发源的条件下，监测岩层破裂所产生的微地震信号以及震电效应所产生的震电信号，完成对压裂裂缝位置、方向、长度、宽度等参数信息的精确评估。

【技术实现步骤摘要】
一种水力压裂震电信号联合处理方法
本专利技术属于涉及水力压裂的地球物理勘探研究
，具体地说涉及水力压裂震电信号联合处理方法。
技术介绍
随着社会的发展，我国对石油的需求量逐年上升，然而国内石油开采量却没有明显的提高，为了满足巨大的石油需求量只能依赖于进口石油。目前世界上通过水力压裂的方法可以使油田有效地增产，通过在地下注入压裂液形成人工裂缝，从而改善油层的渗透条件，疏通堵塞，提高油井产量。压裂裂缝参数的准确描述将直接关系到压裂效果的评价和下一步压裂施工的选择。微地震法是水力压裂过程中常用的监测方法，微地震方法主要是通过监测压裂过程中岩层破裂所发生的微地震事件，来获得裂缝的方向、长度、位置、变化和发育程度等信息。在水力压裂过程中，会向地层注入大量含支撑剂的、呈低阻性的、具有一定粘度的压裂液，这就会使储层和围岩的电阻率发生明显的变化。而地震波传播遇到具有电化学性质或者弹性差异的分界面时会诱发第二类震电效应，此时，电荷平衡受到扰动，导致电荷分布的不对称性，形成界面电磁场。产生的震电信号(一种电磁信号)能够反应含流体储层的孔隙度、渗透率等关键参数，也能直接反应储层流体性质，因此震电效应对地下油气藏勘探具有重大意义。单一的探测方法具有对裂缝解释不准确和地层参数评估不完善的问题，而同时监测震动与电磁两种地球物理信号，能够对压裂裂缝进行更加准确的解释分析，有效地促进油气勘探开发。CN205562840U公开了一种联合地震数据、电法数据的水力压裂震电联合探测系统。该系统虽然在水力压裂过程中联合了微地震法和电法对压裂裂缝进行多角度、更全面的解释，但由于在含流体介质中震动信号和电磁信号能够互相转化导致所采集到的信号的成因复杂，影响数据处理结果的准确性。CN205620357U公开了一种震电信号的实验测量系统，提供了能进行实验室震电信号测量的测试平台，便于进行震电信号实验研究。但该系统需要超声波换能器作为主动激发源，不适用于水力压裂过程没有主动源的情况，此外，野外震电信号需要专业的采集系统进行采集、处理、存储。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种水力压裂震电信号联合处理方法，解决了
技术介绍
中含流体介质震动信号、电磁信号易相互转化、信号采集不便、数据难于处理、需要超声波换能器作为主动激发源等缺点。本专利技术是这样实现的，一种水力压裂震电信号联合处理方法，该方法包括：利用采集系统中的微地震信号与成像技术获取到裂缝的长度及宽度信息；利用采集系统中的震电信号获取到裂缝的方向信息；结合两种方法的数据处理结果，进行震电联合数据解释，获得裂缝完整的长度、宽度及走向参数；利用采集系统中的微地震信号与成像技术获取到裂缝的长度及宽度信息包括：S1，利用逆时偏移法将每个采集站的地震波数据向地震发生时刻偏移一段时间，从震源处到这个采集站地震波需要的走时偏移后所有采集站的地震波形具有相同的相位；S2，将逆时偏移后的多道震幅进行相加处理，相位相同，则信号的赋值会发生明显的增大，相位不同的情况下，信号会衰减，从而获得微地震事件发生时能量聚焦的时间和位置；S3、利用逐次剖分微地震事件定位方法从步骤S2获得的微地震事件发生时能量聚焦的时间和位置区域中相对大的区域体元开始剖分，对所有体元扫描完毕后选择局部极大值，若体元大小满足精度要求则保存为微地震事件，否则将新目标区域划分为更小的体元进行扫描。进一步地，所述步骤S3具体包括：步骤S31、按照较大的体元尺寸划分目标范围；步骤S32、根据分辨率设定好体元的具体尺寸，对整体区域内完成划分，得到若干同样大小的体元；步骤S33、完成每个体元到采集站连接的检波器距离的计算过程，由地震波的传播速度可知每一个检波器的走时，将所有的走时保存起来，制作成到时表；步骤S34、对每一个检波器拾取到的信号按照其对应走时的负数在时间轴上移动，其他检波器拾取到的信号对于同一个体元将利用同样的办法解决；步骤S35、将平移过的数据线进行叠加得到一条相对于当前体元叠加后的数据线，来消除当前体元到每个检波器的走时偏差，根据叠加后的波形判断是否有微震事件发生；步骤S36、所有的体元完成上述操作后，获得一个目标区域内的四维数组，从数组中最大的一个局部极大值开始，对每一个局部极大值通过洪水填充算法进行处理，以判断其是否为真实震源；步骤S37、对当前体元的尺寸进行判断，若能够满足目前的精度则把当前的震源点当做最终的震源点位置，若不能够满足设定的精度要求，将把当前的震源点作为中心，参照前面步骤S31下的区域划分尺寸对目标区域进行重新规划，之后重复步骤S32到S36。进一步地，利用采集系统中的震电信号获取到裂缝的方向信息包括：S4利用地形校正技术对震电信号消除因地形高层差导致的两电极间距离的误差；S5采用低通滤波方法滤除步骤S4消除误差后信号的50Hz工频干扰；S6利用视差分电位梯度成像技术对步骤S5滤波后的数据处理得到显示目标区域电位异常的电位梯度变化曲线，该曲线直接显示裂缝在水平方向上的走向，压裂或注水前后的电位梯度值由如下公式求解：设压裂或注水前的电位梯度值为压裂或注水后的电位梯度值为根据可得电位梯度差值最终得出在区域内的各个方向视差分电位梯度值。本专利技术与现有技术相比，有益效果在于：本专利技术是在传统的水力压裂微地震方法的基础上充分利用了含流体地层的物理特性，增加了监测由震电效应产生的震电信号的方法，且两种信号不会相互干扰，通过两种探测方法相互验证使得压裂裂缝的参数信息更为准确；本专利技术所述采集系统更加集成化，不需要附带信号激发源，一定程度上节省了人力、物力，增强了在野外勘探的实用性；本专利技术所述数据处理方法能够在保证定位精度的前提下，极大的提高计算效率。附图说明图1为本专利技术水力压裂震电信号采集系统结构框示意图；图2为本专利技术采集站单元结构框示意图；图3为本专利技术震幅叠加示意图；图4为本专利技术方法中定位的流程图；图5为本专利技术方法体元逐级剖分示意图，其中(a)为上一级的剖分，(b)进行更小体元的剖分。图6是本专利技术采集站单元的分布图；图7是本专利技术方法步骤S4中的坐标系。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参见图1结合图2所示，一种水力压裂震电信号采集系统，主要由多台功能相同的水力压裂震电信号采集站单元21为中心按星形阵列向外发射排列排列组成(参见图6)，每个采集站单元21包括STM32中央控制单元13、实时时钟14、SD卡15、网络通信模块16等，STM32中央控制单元13的两个输入端分别连接微地震信号处理通道17和震电信号处理通道20；微地震信号处理通道17输入端设单分量检波器1，后设微地震信号调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水力压裂震电信号联合处理方法，其特征在于，该方法包括：/n利用采集系统中的微地震信号与成像技术获取到裂缝的长度及宽度信息；/n利用采集系统中的震电信号获取到裂缝的方向信息；/n结合两种方法的数据处理结果，进行震电联合数据解释，获得裂缝完整的长度、宽度及走向参数；/n利用采集系统中的微地震信号与成像技术获取到裂缝的长度及宽度信息包括：/nS1，利用逆时偏移法将每个采集站的地震波数据向地震发生时刻偏移一段时间，从震源处到这个采集站地震波需要的走时偏移后所有采集站的地震波形具有相同的相位；/nS2，将逆时偏移后的多道震幅进行相加处理，相位相同，则信号的赋值会发生明显的增大，相位不同的情况下，信号会衰减，从而获得微地震事件发生时能量聚焦的时间和位置；/nS3、利用逐次剖分微地震事件定位方法从步骤S2获得的微地震事件发生时能量聚焦的时间和位置区域中相对大的区域体元开始剖分，对所有体元扫描完毕后选择局部极大值，若体元大小满足精度要求则保存为微地震事件，否则将新目标区域划分为更小的体元进行扫描。/n

【技术特征摘要】
1.一种水力压裂震电信号联合处理方法，其特征在于，该方法包括：
利用采集系统中的微地震信号与成像技术获取到裂缝的长度及宽度信息；
利用采集系统中的震电信号获取到裂缝的方向信息；
结合两种方法的数据处理结果，进行震电联合数据解释，获得裂缝完整的长度、宽度及走向参数；
利用采集系统中的微地震信号与成像技术获取到裂缝的长度及宽度信息包括：
S1，利用逆时偏移法将每个采集站的地震波数据向地震发生时刻偏移一段时间，从震源处到这个采集站地震波需要的走时偏移后所有采集站的地震波形具有相同的相位；
S2，将逆时偏移后的多道震幅进行相加处理，相位相同，则信号的赋值会发生明显的增大，相位不同的情况下，信号会衰减，从而获得微地震事件发生时能量聚焦的时间和位置；
S3、利用逐次剖分微地震事件定位方法从步骤S2获得的微地震事件发生时能量聚焦的时间和位置区域中相对大的区域体元开始剖分，对所有体元扫描完毕后选择局部极大值，若体元大小满足精度要求则保存为微地震事件，否则将新目标区域划分为更小的体元进行扫描。


2.按照权利要求1的水力压裂震电信号联合处理方法，其特征在于，
所述步骤S3具体包括：
步骤S31、按照较大的体元尺寸划分目标范围；
步骤S32、根据分辨率设定好体元的具体尺寸，对整体区域内完成划分，得到若干同样大小的体元；
步骤S33、完成每个体元到采集站连接的检波器距离的计算过程，由地震波的传播速度可知每一个检波器的走时，将所有的走时保存起来，制作成到时表；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊秋，雍皓，罗世豪，马立伟，孙佳，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22