微地震檢測技術簡介(編輯修改稿)
2025-08-26 05:27 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 μ，Ｐｃｏｎ，Ｐｐｏｒｅ，Ｐｅｆｆ，ρ）。Ｓ 波速度因不受體積模量的影響，故Ｓ 波的速度與地層參數(shù)的關系可近似用ＶＳ∝（μ，Ｐｃｏｎ，Ｐｐｏｒｅ，Ｐｅｆｆ，ρ）表示。而隨著流體、支撐劑的注入及地層壓力的增加，地層等效密度增加，巖石的等效Ｂulk模量變大。圖2 微地震波傳播路徑示意圖根據(jù)射孔資料校正的速度模型是地層在壓裂施工作業(yè)前的靜態(tài)表現(xiàn)。隨著壓裂施工的進行，地層中逐漸形成裂縫網(wǎng)，使得地層的壓力、等效密度、體積模量、剪切模量都發(fā)生一定的變化。如圖2所示，當新激發(fā)的微震（紅色星型）穿過壓裂液及壓力改變區(qū)域（圖2中射孔附近區(qū)域）時，因地層巖石物理屬性的改變而導致傳播速度的變化。而前期根據(jù)射孔資料校正的速度可能已不適應該微震事件的定位而導致定位誤差，該誤差值用公式3表示。速度各向異性，地層傾角等的速度模型都會造成影響。第二節(jié) 微地震監(jiān)測技術的應用一、微地震監(jiān)測的應用。微地震監(jiān)測主要包括數(shù)據(jù)采集、震源成像和精細反演等幾個關鍵步驟。歸納起來,微地震監(jiān)測有以下幾個方面的應用:(1)儲層壓裂監(jiān)測。(2)油藏動態(tài)監(jiān)測。(3)識別可能引起儲層分區(qū)或充當過早見水流動通道的斷層或大裂縫,描述斷層的封堵性能。(4)對于裂縫為主的儲層,微地震事件也可以作為位于儲層內(nèi)部的有效縱波和橫波震源,用于速度成像和橫波各向異性分析,對裂縫性儲層有關的流動各向異性進行成像。(5)對微地震波形和震源機制的研究,可提供有關油藏內(nèi)部變形機制、傳導性裂縫和再活動斷裂構造形態(tài)的信息,以及流體流動的分布和壓力前緣的移動情況。(6)微地震監(jiān)測和其他井中地震技術和反射地震技術結合起來,提供功能強大的常規(guī)預測工具,大大降低儲層監(jiān)測的周期和費用。二、微地震監(jiān)測技術在礦山地壓監(jiān)測方面的應用研究及進展由于淺層地表礦產(chǎn)資源的日益枯竭，礦山開采深度的不斷加大，深部開采破壞了原巖應力狀態(tài)，容易誘發(fā)動力災害，極大地威脅井下人員和設備安全，因此有必要開展各項地壓災害的監(jiān)測研究。作為目前礦山動力災害監(jiān)測的有效手段，微地震監(jiān)測技術通過在開采區(qū)域內(nèi)布設檢波器，接收震源所發(fā)出的地震波信號，來確定巖體微破裂分布位置，進而掌握巖體活動規(guī)律，并實現(xiàn)動力災害的預測預報。衡量礦山微地震事件的參數(shù)大體分為兩大類：礦山微地震信號參數(shù)和礦山微地震活動隨機特征參數(shù)。礦山微地震活動隨機特征參數(shù)包括微地震能量分布率、微地震發(fā)生率和微地震空間分布率。微地震能量分布率是指：如果按照微地震事件能量大小進行分類，單位能量級差內(nèi)的微地震事件的發(fā)生次數(shù)，其量綱為頻次／焦耳（頻次／Ｊ）；微地震發(fā)生率是指單位時段內(nèi)所發(fā)生微地震事件的次數(shù)，每小時發(fā)生微地震事件的次數(shù)，其量綱為頻次／小時（頻次／ｈ）；微地震空間分布率是指：在單位空間區(qū)域內(nèi)所發(fā)生微地震事件的次數(shù)，其量綱為頻次／立方米（頻次／ｍ3）。礦山常用的用來預報微地震時間的信號參數(shù)有以下六種：（1）事件計數(shù)：將產(chǎn)生微地震的一次材料內(nèi)部變化稱為一個微地震事件，分為總事件數(shù)和事件率，總事件數(shù)是累積數(shù)而事件率是單位時間內(nèi)的聲發(fā)射現(xiàn)象次數(shù)。（2）ｍ 值及其減小率：ｍ 值是微地震事件的最大振幅與其發(fā)生數(shù)分布關系式中的指數(shù)，可以由最小二乘法或優(yōu)化方法得到。（3）能量計數(shù)：信號檢波包絡線下的面積，分為單位時間內(nèi)的總計數(shù)和計數(shù)率。經(jīng)驗證明，當?shù)褪录始辛?5%以上的高能事件就已接近危險，因而可用大能量微地震事件的能量來評價巖體的破壞程度。（4）空白區(qū)域：有時候在定位過程中發(fā)現(xiàn)有空白區(qū)域存在，代表該區(qū)域中沒有或只有很少的微地震事件。改變檢波器的觸發(fā)值，可以探測到能量級更小的微地震事件。經(jīng)驗證明，當周圍積蓄有較強剪切應變能時，此空白區(qū)域極可能發(fā)生大的地質(zhì)災害。（5）頻率：某些實驗結果指出，巖體接近破壞時頻率會出現(xiàn)降低現(xiàn)象。如果后續(xù)事件頻率出現(xiàn)明顯的降低，應當引起注意。（6）分維數(shù)（勝山邦久，1996）：定義微地震事件發(fā)生過程中。式中，Ｎｒ、Ｎ 分別表示兩點距離小于ｒ 的所有微地震源對的個數(shù)和微地震事件總數(shù)。如果微地震源分布具有分形構造，則應當有Ｃ（ｒ）∝ｒＤ，分維數(shù)Ｄ 減小意味著危險增大。以上這六個參數(shù)從側(cè)面反映了礦上微地震常用的相關信息。為了達到實際應用的目的，人們針對各種情況下不同種類的混凝土、巖石試樣，運用巖石聲發(fā)射技術，研究壓縮、拉伸和彎曲載荷下巖石變形及破壞的基本特性；研究巖石聲發(fā)射機理、巖石破碎過程與聲信號之間的聯(lián)系，試圖得到巖體破壞過程中的聲發(fā)射規(guī)律，然后再與現(xiàn)場的測試數(shù)據(jù)或經(jīng)驗結合，對礦山巖體的內(nèi)在狀況做出判斷。從斷裂類型角度來看，由采礦活動導致的巖石破裂產(chǎn)生的微震的力學機理分為4類，Ａ類：高垂直應力、低側(cè)壓的壓剪破壞；Ｂ類：高水平應力、低垂直應力條件下的壓剪破壞。厚
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