微地震震源位置与震源机制联合扫描方法研究

Shale gas and other unconventional tight oil and gas reservoirs have characteristics of low porosity and low permeability, and anisotropy, which are mainly extracted by the volume hydraulic fracturing. It can monitor the hydraulic fracturing process by analyzing the microseismic data induced by fracturing. In this project, we study the existing joint scanning method using the shear source model, further modify and create the new joint scanning method of focal mechanism and source location by using the general dislocation source model and tilted transverse isotropy (TTI). Firstly, we introduce the general dislocation source model for describing the shear and tensile motions during the rupture process; then, use the TTI model for characterizing the shale gas reservoir, and create the joint scanning algorithm of focal mechanism and source location using general dislocation model; finally, test and analyze the joint method using synthetic microseismic data, and further try field microseismic data processing. The expected results of this project can effectively improve the accuracy and adaptation of focal mechanism and source location for microseismic monitoring during the hydraulic fracturing, which will provide methods and technical supports for the efficient exploitation of unconventional oil and gas.

页岩气等非常规致密油气储层具有低孔渗和各向异性等特点，主要通过水力压裂等技术进行油气开采。分析储层水力压裂诱发的微地震，可以监测和评价储层水力压裂改造过程。本项目在现有剪切位错震源模型的联合扫描方法基础上，建立基于一般位错模型和TTI各向异性介质的震源位置与震源机制联合扫描方法。首先，考虑微地震震源中的张裂位错成分，引入可同时表征剪切位错与张裂位错的一般位错震源模型，建立基于一般位错震源模型的震源位置与震源机制联合扫描方法；然后，考虑页岩气储层的各向异性特点，建立基于一般位错震源机制模型和TTI各向异性介质的震源位置与震源机制联合扫描方法；最后，采用微地震模拟数据进行算法测试和分析，并对实际水力压裂微地震监测数据进行试处理。本项目可提供更加符合页岩气储层水力压裂改造特点的微地震震源参数计算方法，提高压裂诱发微地震的监测精度，为我国非常规油气高效开发提供方法与技术支撑。

微地震监测是储层水力压裂改造进行直观评价的有效方法。微地震震源位置和震源机制最为基本的研究内容。由于震源位置和震源机制的不解耦性，需要对其进行联合分析。现有方法基于以下两个假设：1、各向同性储层介质；2、剪切位错震源模型。这两项假设一定程度上简化了计算流程，提高了对微地震数据的适应性。但是，这些假设近似没有充分考虑页岩气储层地质条件和水力压裂微地震震源特点，降低了储层改造过程中压裂微地震的监测精度和准确性。本项目针对常规方法的限制，基于可同时表征剪切位错与张裂位错的一般位错震源模型，并同时考虑TTI各向异性介质，开展微地震震源位置与震源机制联合扫描方法研究。本项目研究中，我们首先发展了基于混合成像条件的互相关微地震震源成像算法。该方法在没有考虑震源机制的情况下，提升常规加法成像条件的定位结果分辨率较差的问题，获得较为可靠的震源位置，为后续震源位置和震源机制联合分析提供初步解。接下来，我们基于一般位错机制模型和TTI各向异性参数的震源位置和震源机制联合扫描算法。我们根据实际观测系统合成数据，对这些方法进行了性能评估，并进一步将这些方法应用到实际数据处理中。