微地震震源反演方法研究

论文摘要

微地震技术是一种十分先进的裂缝监测技术,具有效率高、成本低等特点,目前已被广泛应用于监测油田生产动态。但在实际的油藏开发过程中,产生的微地震事件都很微弱,给准确反演微震源位置带来很大困难。针对这一情况,本文主要对微地震震源反演方法进行了研究。首先利用射线追踪方法实现复杂模型正演模拟,并建立复杂度不同的速度模型,分析不同速度模型下的波谱特征,以有效的指导实际资料处理和反演。论文采用了限定拾取范围、拾取初至的波谷(峰)等一系列措施,使得拾取结果更加可靠。采用极大值法、直方图法以及矢端曲线法对检波器的偏振角进行求取,较为准确的求得了偏振角,用于微地震事件的识别、检波器的一致性处理、以及最终的微震源定位。结合实际微地震三分量记录和数据采集方式的特点,论文设计了三分量独立调节的震源速度联合反演方法。通过模型和部分微震资料反演试算,揭示出双井观测下微地震资料垂向坐标易收敛、水平方向搜索源位置发散的特点。结合声波测井资料建模和射孔资料约束,设计了适合于井中观测微地震资料的联合反演方法。在正演基础上,研究设计了垂向位置变量和速度变量采用普通搜索、水平方向位置变量采用优选信赖域计算的方法。在可能的信赖域中,通过联合反演找出最优者,再在被找出的这个信赖域中,利用搜索法计算,直到解出最优解,同时在步长大小、精度控制、反演速度改进方面给出了适应微地震特色的说明。算法通过理论和实际资料计算,证明是可行的,多个微地震事件联合反演的结果表明,论文中基于正演模拟迭代的、不同寻优方法有机联合的反演方法,克服了单一反演方法的弊端,反映了裂缝的真实位置。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 微地震监测技术介绍
• 1.1.1 微地震监测技术发展历程
• 1.1.2 微地震监测技术的主要内容
• 1.1.3 微地震监测技术应用现状及前景
• 1.2 微地震反演研究的方法和实际意义
• 第二章 微地震信号正演模拟特征分析
• 2.1 射线追踪正演的方法原理
• 2.2 精度验证
• 2.3 模型建立
• 2.3.1 均匀介质模型
• 2.3.2 水平层状模型
• 2.3.3 水平断层模型
• 2.3.4 弯曲界面模型
• 2.3.5 弯曲界面断层模型
• 2.3.6 弯曲界面裂缝模型
• 2.4 小结
• 第三章 初至拾取和偏振角求取
• 3.1 初至拾取
• 3.1.1 改进的能量比法
• 3.1.2 初至拾取方法修正
• 3.2 偏振角的求取
• 3.2.1 极值技术确定偏振角
• 3.2.2 直方图技术确定偏振角
• 3.2.3 矢端曲线求取偏振角
• 3.2.4 各种方法求取偏振角结果比较
• 3.3 求取偏振角的目的
• 3.3.1 确定微地震事件分类
• 3.3.2 检波器的方位一致性处理
• 3.3.3 确定微地震事件的方位角
• 第四章 常规非线性反演方法
• 4.1 反演综述
• 4.2 直接网格搜索法
• 4.3 蒙特卡洛搜索法
• 4.3.1 经典Monte Carlo 方法的基本原理
• 4.3.2 Monte Carlo 算法步骤
• 4.3.3 模型反演效果
• 4.4 共轭梯度法
• 4.4.1 共轭梯度法概述
• 4.4.2 共轭梯度算法流程
• 4.4.3 模型反演效果
• 4.5 对于微地震事件反演的特点
• 4.6 结论
• 第五章 震源－速度联合反演
• 5.1 震源－速度联合反演方法
• 5.1.1 震源速度联合反演的基本思想
• 5.1.2 参数的独立调节特点
• 5.1.3 算法框架设计
• 5.1.4 算法优势
• 5.1.5 该反演方法的其他说明
• 5.2 声波测井资料建模
• 5.3 利用射孔资料进行速度模型修正
• 5.3.1 射孔资料三分量数据
• 5.3.2 速度模型修正算法及流程
• 5.3.3 参数调节及反演精度说明
• 5.3.4 速度模型修正结果
• 5.4 微地震事件的识别
• 5.5 微地震单个事件反演
• 5.6 多个微地震事件联立成像
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢