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微地震监测技术在油田开发中的应用 微地震监测技术是计算机及信号识别技术高度发展的产物。国内外很多科研机构、生产服务单位应用这一技术服务于油田生产，并取得重要成就。我们发展、并应用该技术于国内油田的生产、开发，仅在近3年，就监测了近1500口井。在油田井网调整，压裂裂缝转向，油田调、堵、压施工中发挥了不可替代的作用，提高了施工的科学性，为油田增产、增效作出贡献。 理论与技术 1.1理论依据 地下经常有微地震发生，压裂或注水时，地层压力升高，根 据摩尔-库伦准则，压力变化区会有诱发微地震发生，记录、定位这些微地震源，其分布可以反映裂缝轮廓。摩尔-库伦准则可以写为： τ》=τ0 +μ[（S1+S2-2 P0）/2+（S1–S2）cos（2φ）/2 ] (1) τ=（S1 –S2）sin（2φ）/2 （2） 微地震源定位 微地震定位采用矩阵分析理论，以下述走时方程为依据去计算微地震震源的空间坐标。 经变换，上式可以改写为： 式中，T1-T6 是各分站的P波到时，T0是发震时刻，是待求的未知数；是各分站坐标；vp是P波速度；(x0、y0、z0）是微震震源的空间坐标，是待求的未知数。未知数的个数少于方程个数，方程组是可解的。解出四个未知数的最少方程个数是四个，这要求至少有四个分站，若有四个分站有记录信号，便可以进行震源定位。但只有五个以上的站记录到信号，才会保证足够的定位精度。 式（1-4）可以写成标准系数矩阵形式,有很多求解矩阵的方法可以解出；再把解出的结果代入式（1-3）中就可以得出深度，深度分布给出裂缝高度，由于计算过程的累积作用，高度误差较大。 矩阵[A]写为： 矩阵[B]写为： 矩阵[K]写为： 矩阵求逆，（1-5）式可改写为： [B]-1是[B]的逆矩阵。矩阵求逆和式计算有很多通用的解法，我们可以取得 [K]中的未知数的 值。 实际采用确定深度的方法是综合考虑各站走时的方法，即对以下数据作为走时的函数进行线性回归，回归常数即为相对观测段的高度： 理论上的精确深度可以写为： 展开上式并忽略二级小量： 把式（1-12）写成： 写成矩阵形式： 测试深度的矩阵方程可以写为： 矩阵求逆： 深度可以表示为： 由求出的系数用下式可以估计各项参数的测试误差： 式中，d是速度误差的平方，e、f给出水平定位误差，对估计测试结果的可靠性是有意义的。 计算出初始T0，X0，Y0，Z0后，用式（1-11）-式（1-20）去迭代。如果计算出的b、c、d、e、f中任何一个的绝对值较大，则须相应改变T0、Vp、X0、Y0，再返回式（1-11）-式（1-20）的迭代计算过程。直至b、c、d、e、f接近于零，这时的x0、y0、Z0就是真实的微地震点空间坐标。实际上常设定一个允许的小值，以减少迭代过程。 计算时需输入速度初值，越接近实际值，计算过程越简单。速度初值与实际值差别大，影响计算过程，不影响最后结果。速度初值应该选择速度下限，保证迭代趋势明显。 如果c大于零，应有： Vp=Vp-△V 如果e大于零，应有： X0=X0+△X 如果f大于零，应有： Y0=Y0+△Y 我们有6个方程，可以把深度作为待求量在式（1-3）-（1-9）中直接解出，若油田地面起伏过小，线性化后，Z0前面的系数接近于零，使计算出的Z0误差过大，也不稳定。实际解法是首先解出x0、y0、T0三个可以线性化的参数，再在（1-11）-式（1--20）的计算过程中，在b、c、d、e、f接近零时，由式（1-19）计算出Z0。 检验表明，计算高度范围大体与实际高度范围相同，说明校正后的结果是可靠的。 裂缝扩展机制 微地震源形成的力学条件可以写为: 式中是微裂缝的半长度；是裂缝中的水压；是裂缝面的法向应力；是岩石断裂韧性，是岩石的固有强度。由式可以看出，破裂的临界强度由岩石本身的性质决定，与激励条件无关，只在作用达到破裂条件瞬间才会有微地震发生，因此微地震信号的强度也与激励条件无关。而破裂发生的频度是与激励条件有关的，激励强度越大，单位时间发生的微地震也越多。 地震矩张量MPP可以写为： 由式(1-22)可以得出5个位移分量:一个近场变形位移,二个近场波动位移，二个远场波动位移。远近场是以地震波长为标准的，在我们的使用频段范围内，波长约为几十米。因此，远场震相是我们观测到的主要震相。式中, u3是裂缝面位移,无论裂缝张开、或闭合，只要u3不等于零，就会形成微地震。由式