多波地震资料纵横波匹配技术研究

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1、博士学位论文文献综述及开题报告课题名称水力压裂过程中微地震正反演研究学号2011315014姓名张晓林学院地球物理与信息工程学院学科专业地质资源与地质工程指导教师李向阳教授完成时间：2013年2月24日中国石油大学（北京）博士论文—开题报告目录第一部分开题报告1一．课题来源1二．选题的目的及意义1三．国内外研究现状23.1水力压裂模拟研究现状23.2微地震正演模拟现状43.3微地震反演研究现状5四．研究内容与技术路线6五．关键理论与技术13六．论文特色与创新之处13七、预期目标14八、论文时间安排14第二部

2、分文献综述15一、水力压裂及微地震正演模拟151.1水力压裂中的渗流理论151.2水力压裂中的破裂模拟161.3水力压裂数值模拟201.4微地震机制及数值模拟21二、压裂带建模232.1常见等效理论232.2孔隙压力对弹性参数的影响26三、基于射线理论的微地震正反演研究273.1常规射线追踪算法273.2基于射线理论的微地震定位方法30四、基于波场理论的微地震正反演研究314.1波场正演模拟方法314.2稳定性条件及频散解决方案364.3微地震的振幅-频率估算38参考文献40第2页共55页中国石油大学（北京

3、）博士论文—开题报告第一部分开题报告一．课题来源国家自然科学基金项目（No.U1262280）二．选题的目的及意义水力压裂技术是页岩气开发过程中最为重要的增产措施之一，该技术利用流体传压特性，将流体高压注入地层，使岩石破裂并延伸一定长度，改善地层渗透率以达到提高油气产量的目的（张广明，2010）。水力压裂模拟技术近几十年间得到了迅猛发展，先后提出了PKN、KGD、P3D和3D等计算模型，对油气开采具有重要的指导意义（Barry等，1990）。微地震监测技术通过观测、分析生产活动中所产生的微地震事件来监测生产

4、活动及地下状态。该技术可用于水力压裂分析，水驱前缘监测和储层描述等，在储层开发监测中极为重要（张山等，2002）。目前，水力压裂模拟和微地震技术经过了数十年的发展，已相当成熟，但仍然存在以下问题：1石油工程专业侧重研究水力压裂模拟技术，地球物理方面侧重研究微地震信号，两个学科之间的连接往往只是通过微地震结果定位压裂缝分布，没有将二者充分结合起来。2微地震正演模拟目前多是对微地震事件进行模拟，缺少相应的旅行时、波场研究，而实际观测得到的数据为地震波信息，研究与应用之间存在巨大差异。如果想进一步推动微地震技术的

5、发展，旅行时及波场模拟必不可少。3水力压裂模拟过程中，压裂缝、孔隙压力的变化会引起地层弹性参数和速度变化，目前缺乏对压裂带变化的研究；需要分析压裂带对微地震传播时间、方位及波场的影响及变化规律，并基于常规方法构建能够消除压裂带影响的新方法。4在地面地震研究中，往往通过模型正演结果来验证偏移等方法的可靠性，微地震研究中也需要相应的正演数据来评判微地震定位、反演方法的可靠性，并根据实际地质模型的模拟结果，指导观测系统优化和减小接收数据的误差。5目前微地震定位方法主要包括基于射线走时的单点极化法、多点反演法和偏移

6、等方法，这些定位结果无法保定位结果的正演数据与实际资料吻合，需要构建一种基于模型的反演方法。第45页共49页中国石油大学（北京）博士论文—开题报告上述问题是目前水力压裂和微地震研究中存在的一些不足，也是本文研究的重点。研究内容包括：实现水力压裂过程及微地震事件的正演模拟，考虑压裂过程对地层弹性参数的实时影响，基于射线理论和波动方程实现微地震信息的正演模拟，最后基于旅行时和波场信息对微地震和压裂缝反演定位。一．国内外研究现状3.1水力压裂模拟研究现状水力压裂模拟技术根据其发展历程，可分为二维模型，拟三维模型和

7、全三维模型（陈勉等，2008；张广明，2010）。二维模型中裂缝高度一定（一般假设裂缝高度等于产层厚度），裂缝沿着缝长方向破裂。二维模型的缝内裂缝流动一般只沿缝长方向流动，在垂向上无流体流动。二维模型中包括KGD、PKN、Carter、吉尔兹玛等模型，其中较为常用的为KGD和PKN模型。KGD模型有Khristianovich和Zheltov在1955年首先提出，该模型假设无限大均匀介质在垂直x-y平面内发生平面应变变形，裂缝在一定的区域内延伸，且根据注入压裂液的体积来计算裂缝长度（陈勉等，2008）。Ge

8、ertsma，DeKlerk在1969年在初始模型基础上考虑漏失情况（Geertsma等，1969），Daneshy考虑非牛顿流体效应和支撑剂传输，统称为KGD模型。PKN模型与KGD模型类似，假设裂缝的高度一定。该模型在1961年由Perkins和Kern首次提出（陈勉等，2008），模型中假设裂缝在给定油层中延伸，与裂缝破裂方向的垂直平面处于平面应变状态，每个垂直截面的变形与其他截面无关，裂缝以椭圆形态破裂。