基于初至旅行时差的微地震速度模型反演资料.pdfVIP

　２０１５ 年 ２ 月 第 ５０ 卷 　 第 １ 期 　 ＊ 北京市海淀区北京大学地球与空间科学学院石油与天然气研究中心， １００８７１ 。 Ｅｍａｉｌ ： ｃｈｕａｎｈｅ ＿ ｐ ｋｕ ＠ １６３．ｃｏｍ 本文于 ２０１３ 年 １２ 月 ２３ 日收到，最终修改稿于 ２０１４ 年 １２ 月 １３ 日收到。 本项研究受国家科技重大专项（ ２０１１ＺＸ０５０１４ ， ２０１１ＺＸ０５００８ － ００５ ， ２０１１ＺＸ０５０１７ － ００１ ）资助。 ·处理技术· 文章编号： １０００ － ７２１０ （ ２０１５ ） ０１ － ００５４ － ０７ 基于初至旅行时差的微地震速度模型反演 谭玉阳① 　 何 　 川＊① 　 张洪亮② （ ① 北京大学地球与空间科学学院石油与天然气研究中心，北京 １００８７１ ； ② 中国科学院地质与地球物理研究所，北京 １０００２９ ） 谭玉阳，何川，张洪亮 ． 基于初至旅行时差的微地震速度模型反演 ． 石油地球物理勘探， ２０１５ ， ５０ （ １ ）： ５４ － ６０． 摘要 　 为精确定位微地震震源，需已知 压 裂 井 和 监 测 井 所 在 工 区 准 确 的 地 层 速 度 模 型。常 规 速 度 建 模 方 法 需 用射孔记录中 Ｐ 波和 Ｓ 波初至旅行时信息校正 地 层 速 度，这 要 求 已 知 准 确 的 射 孔 起 始 时 间。然 而 受 施 工 条 件 等因素影响，实际监测过程中射孔的起始时间很难准确测量。因此，本文基于 Ｌｅｖｅｎｂｅｒ ｇ－ Ｍａｒ ｑ ｕａｒｄｔ 反演算法， 提出一种利用初至波旅行时差信息替代旅 行 时 进 行 速 度 模 型 反 演 的 方 法，该 方 法 可 在 射 孔 起 始 时 间 未 知 的 情 况下反演出地层速度模型。利用该方法分别对模型数据和实际资料进行试处理，从处理结果可以看出：虽然受 观测系统布设位置及初至拾取精度等因素影响，反演出的速度模型存在一定误差，但利用该模型可将射孔位置 定位到其真实位置附近，表明该速度模型可用于微地震震源定位。 关键词 　 微地震 　 速度模型 　 旅行时差 　 Ｌｅｖｅｎｂｅｒ ｇ－ Ｍａｒ ｑ ｕａｒｄｔ 反演算法 　 射孔起始时间 中图分类号： Ｐ６３１ 　　 文献标识码： Ａ 　　 ｄｏｉ ： １０．１３８１０ ／ ｊ ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ．１０００ － ７２１０．２０１５．０１．００９ １ 　 引言 水力压裂微地震监测技术是通过观测注水压裂 过程产生的微弱地震事件描述地下裂缝的形态特征 及分布规律的一项技术。该技术利用裂缝在延伸过 程中造成周围岩石破裂，进而诱发大量的可记录水 平的微弱地震；通过接收这些微地震事件产生的地 震波并进行震源作图，可达到监测裂缝发育状况的 目的。利用 微 地 震 监 测 技 术 进 行 水 力 压 裂 裂 缝 成 像，其结果的可靠程度主要取决于微地震震源定位 结果的精度，而震源定位精度受检波器位置、速度模 型、初至到时以及定位算法等因素影响，其中速度模 型建立的准确度直接影响最终裂缝成像结果的可靠 性和真实性。 微地震震源定位所采用的速度模型通常是根据 压裂井或监测井的声波测井曲线建立的，然而实际 应用中人们发现，利用该速度模型进行震源定位的 结果并不理想。造成这一现象的主要原因有三点： 第一，测井过程通常是在裸眼井中进行的，因此测量 结果易受应力聚集、泥浆侵入、孔隙压力变化等多种 因素影响；第二，如果施工地区前期已经过开采，那 么由此造成的压力下降可能会导致该区速度结构发 生变化；第三，根据测井曲线建立的速度模型通常仅 能表征某一点垂向上的速度结构，而难以反映速度 在水平方向上的变化规律［１，２］。 针对这些问题，一些学者尝试利用测井数据和 射孔 监 测 资 料 联 合 反 演 速 度 模 型。如 Ｗａｒ ｐ ｉｎｓｋｉ 等［１，２］提出一种基于最小二乘算法的速度模型校正 方法； Ｐｅｉ 等［３～６］分别采用 Ｏｃｃａｍ 反演算法和快速 模拟退火算法反演速度模型； Ｂａｒｄａｉｎｎｅ 等［７，８］借鉴 模拟退火算法思路，提出一种约束层析成像法建立 速度 模 型。这 些 方 法 在 实 际 应 用 时 都 需 用 到 Ｐ 波 和 Ｓ 波初至旅行时信息，然而从实际的射孔监测资 料中往往仅能拾取二者的初至到时。因此，要想获 得旅行时数 据，就 必 须 已 知 准 确 的 射 孔 起 始 时 间。 实际监测过程中因受测量仪器、施工条件等因素影 响，射孔起始时间很难甚至无法准确测量［１，２］，因此 在射孔起始时间未知或测量不准确的情况下，就无 法利用上述方法反演速度模型。 为了解决上述问题，本文基于 Ｌｅｖｅｎｂｅｒ ｇ－ Ｍａｒ － ｑ ｕａｒｄｔ 反演算法［９，１０］，提 出 一