CN111175816B - 油藏改造实时构建微地震裂缝网络的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种油藏改造实时构建微地震裂缝网络的方法及装置，该方法包括：步骤1、实时获取油藏改造微地震事件；步骤2、进行霍夫变换，并将参数空间网格化，计算每个单元网格中微地震事件出现的次数；步骤3、根据油藏改造微地震事件的矩震级进行加权；步骤4、查找参数空间中次数最大值的集合；步骤5、将集合内的事件进行最小二乘法平面拟合；步骤6、根据所得的裂缝扩展平面，绘制出微地震离散裂缝网络图形。该方法及装置通过微地震事件点的裂缝网络构建，从而实现油藏改造过程中人工裂缝破裂展布情况的精确刻画，根据微地震监测结果进行油藏改造效果评价、工艺与参数优化、井位部署等，从而有效提高油气采收率。

Description

油藏改造实时构建微地震裂缝网络的方法及装置

技术领域

本发明涉及石油天然气油藏改造微地震监测技术领域，特别是涉及到一种油藏改造实时构建微地震裂缝网络的方法及装置。

背景技术

水力压裂、注水、注气、稠油热采等油藏改造作业会诱发微地震事件，而这些微地震活动对非常规油气田的勘探开发具有重要的影响作用。为了有效评价和优化油气增产措施，需要快速及时的掌握油藏改造效果及人工裂缝网络展布情况，从而进行工艺技术及改造参数的优化，微地震监测是评价油藏改造效果和工艺参数优化的最有效技术之一。目前，微地震监测技术还不能直观地描绘油藏改造储层中人工裂缝网络的展布情况，制约着微地震监测技术在油藏改造中的推广应用。为此我们发明了一种新的油藏改造实时构建微地震裂缝网络的方法及装置，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决微地震事件点无法清晰描述人工裂缝网络展布形态的难题的油藏改造实时构建微地震裂缝网络的方法及装置。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：油藏改造实时构建微地震裂缝网络的方法，该油藏改造实时构建微地震裂缝网络的方法包括：步骤1、实时获取油藏改造微地震事件；步骤2、进行霍夫变换，并将参数空间网格化，计算每个单元网格中微地震事件出现的次数；步骤3、根据油藏改造微地震事件的矩震级进行加权；步骤4、查找参数空间中次数最大值的集合；步骤5、将集合内的事件进行最小二乘法平面拟合；步骤6、根据所得的裂缝扩展平面，绘制出微地震离散裂缝网络图形。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1中，在井中或地面布设多个检波器，根据检波器监测记录波形，通过初至信号拾取和定位处理，计算得到的该监测区域的微地震事件，该微地震事件反映油藏改造区域的人工裂缝开启情况。

在步骤1中，获取的油藏改造微地震事件包括：微地震事件的发生时刻、空间位置和震源参数；微地震事件点分布于油藏改造储层范围内，反映油藏改造作业手段对地层的改造情况。

在步骤2中，进行霍夫变换处理，通过微地震事件散点的分析实现特征检测，霍夫变换公式如下：

其中：r是两点之间线段的距离，即从原点向直线上最近点连接线段的距离；

是连接线段与xy平面的夹角；θ是连接线段与z平面的夹角；x是微地震事件空间位置的东西方向坐标；y是微地震事件空间位置的南北方向坐标；z是微地震事件空间位置的深度方向坐标。

在步骤2中，将参数空间进行网格化处理，并计算每个单元网格中微地震事件出现的次数，具体为计算单元网格

内微地震事件出现的次数，公式如下：

其中：r是两点之间线段的距离，即从原点向直线上最近点连接线段的距离；

是连接线段与xy平面的夹角；θ是连接线段与z平面的夹角；dr、dθ、

分别是r、θ、

的微分；V_ijk是单元网格的积分体积；

即狄拉克函数；

Floor[]是取整函数，计算小于或等于该数值的最大整数，r_max是单元网格中r的最大值；r_min是单元网格中r的最小值；N_r是微地震事件出现的次数。

在步骤3中，根据微地震事件的矩震级进行加权运算，即矩震级大的微地震事件权重大，矩震级小的微地震事件权重小，具体通过以下公式计算权值：

M_w＝A·log₁₀(M₀)+B

其中：A是常数因子，取值2/3；B是常数因子，取值-6；M₀是地震矩，由地震波振幅的低频成分的大小来决定，它反映了震源处破裂的大小，断层面积越大，激发的长周期地震波的能量越长，周期越长。

在步骤4中，查找参数空间网格中微地震事件出现次数最大值的集合，通过非线性最优化方法进行高效、稳健的搜索，确定参数空间网格中微地震事件出现次数最大值的集合。

在步骤5中，将出现次数最大值集合内的微地震事件进行最小二乘法平面拟合，微地震事件集合的平面拟合计算公式如下：

其中：

是平面方程z＝a₀x+a₁y+a₂的系数；(x_i,y_i,z_i)是n个微地震事件的空间位置坐标；n是微地震事件的个数；z＝a₀x+a₁y+a₂是线性方程组表示的拟合平面方程。

本发明的目的也可通过如下技术措施来实现：油藏改造实时构建微地震裂缝网络的装置，油藏改造实时构建微地震裂缝网络的装置包括：

微地震事件获取模块，实时获取油藏改造微地震事件，微地震事件是通过布设在井中或地面的多个检波器记录的波形定位得到的，包括微地震的时间、空间和震源参数；

霍夫变换模，进行霍夫变换，并将参数空间网格化，计算每个单元网格中微地震事件出现的次数，把在图像空间中检测直线的问题转化为在极坐标参数空间中寻找最多正弦曲线数的问题；

加权模块，获取权重，其值由微地震事件的矩震级计算得到的；

极值查找模块，查找参数空间中次数最大值的集合；

平面拟合模块，通过最小二乘法优化算法，进行集合内微地震事件的平面拟合。

本发明中的油藏改造实时构建微地震裂缝网络的方法及装置，通过油藏改造微地震事件点的分析运算，在微地震数据定位事件点集上使用人工裂缝网络生成算法，能够实时快速构建微地震监测人工裂缝网络及动态展布形态。实时的微地震裂缝网络构建技术可以捕捉到油藏改造所形成的局部人工裂缝，从而分析人工裂缝的展布情况和复杂性。在油藏改造施工现场应用过程中，该装置能够实时动态显示人工裂缝破裂、延伸和连通情况在时空范围内的演化过程，从而描述油藏改造过程中人工裂缝的破裂情况，分析油藏改造未波及区域和流体前缘范围，极大的提高油藏改造人工裂缝延伸情况的分析能力。利用本发明获得的人工裂缝网络监测结果将有助于后续的效果评价、工艺与参数优化、井位部署等，在提高油气采收率方面具有重要的作用。该油藏改造实时构建微地震裂缝网络的方法及装置，通过微地震事件实时构建裂缝网络的方法，建立了能精确反映未知区域人工裂缝产状、几何形态、尺寸、宽度及空间展布规律的三维裂缝几何模型，解决了现有技术中微地震事件点无法清晰描述人工裂缝网络形态的技术问题，本发明能够直观描绘油藏改造人工裂缝网络展布情况，精确反映人工裂缝的几何形状和有效波及范围，有助于后续的效果评价、工艺与参数优化、井位部署等，在提高油气采收率方面具有重要的作用。

附图说明

图1为本发明的油藏改造实时构建微地震裂缝网络的方法的一具体实施例的流程图；

图2为本发明的油藏改造实时构建微地震裂缝网络的装置的一具体实施例的结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的油藏改造实时构建微地震裂缝网络的方法的流程图。

在步骤101，实时获取油藏改造微地震事件，在井中或地面布设多个检波器，根据检波器监测记录波形，通过初至信号拾取和定位处理，可以计算得到的该监测区域的微地震事件，该微地震事件能够反映油藏改造区域的人工裂缝开启情况。

获取微地震事件信息包括：微地震事件的发生时刻、空间位置和震源参数等。微地震事件点分布于油藏改造储层范围内，能够反映油藏改造等作业手段对地层的改造情况。

在步骤102，进行霍夫变换处理，通过微地震事件散点的分析可以实现特征检测，霍夫变换公式如下：

其中：r是两点之间线段的距离，即从原点向直线上最近点连接线段的距离；

是连接线段与xy平面的夹角；θ是连接线段与z平面的夹角；x是微地震事件空间位置的东西方向坐标；y是微地震事件空间位置的南北方向坐标；z是微地震事件空间位置的深度方向坐标。

将参数空间进行网格化处理，并计算每个单元网格中微地震事件出现的次数，具体为计算单元网格

内微地震事件出现的次数，公式如下：

其中：r是两点之间线段的距离，即从原点向直线上最近点连接线段的距离；

是连接线段与xy平面的夹角；θ是连接线段与z平面的夹角；dr、dθ、

分别是r、θ、

的微分；V_ijk是单元网格的积分体积；

即狄拉克函数；

Floor[]是取整函数，计算小于或等于该数值的最大整数，r_max是单元网格中r的最大值；r_min是单元网格中r的最小值；N_r是微地震事件出现的次数。

在步骤103，根据微地震事件的矩震级进行加权运算，即矩震级大的微地震事件权重大，矩震级小的微地震事件权重小，具体通过以下公式计算权值：

M_w＝A·log₁₀(M₀)+B

其中：A是常数因子，取值2/3；B是常数因子，取值-6；M₀是地震矩，由地震波振幅的低频成分的大小来决定，它反映了震源处破裂的大小，断层面积越大，激发的长周期地震波的能量越长，周期越长。

在步骤104，查找参数空间网格中微地震事件出现次数最大值的集合，通过非线性最优化方法进行高效、稳健的搜索，确定参数空间网格中微地震事件出现次数最大值的集合。

在步骤105，将出现次数最大值集合内的微地震事件进行最小二乘法平面拟合，微地震事件集合的平面拟合计算公式如下：

其中：

是平面方程z＝a₀x+a₁y+a₂的系数；(x_i,y_i,z_i)是n个微地震事件的空间位置坐标；n是微地震事件的个数；z＝a₀x+a₁y+a₂是线性方程组表示的拟合平面方程。

在步骤106，根据所得的裂缝扩展平面，绘制出微地震离散裂缝网络图形。

一种油藏改造实时构建微地震裂缝网络装置，该装置如图2所示，包括：

微地震事件获取模块201，用于实时获取油藏改造微地震事件，微地震事件是通过布设在井中或地面的多个检波器记录的波形定位得到的，微地震事件点分布于油藏改造储层范围内，能够表示油藏改造人工裂缝的开启情况；

霍夫变换模块202，用于进行霍夫变换，并将参数空间网格化，计算每个单元网格中微地震事件出现的次数，该变换模块将在图像空间中检测直线的问题转化为在极坐标参数空间中找寻最多正弦曲线数的问题；

加权模块203，用于获取权重，其权重值由微地震事件的矩震级计算得到的；

极值查找模块204，用于遍历参数空间中次数最大值的集合；

平面拟合模块205，利用最小二乘法优化算法，对集合内微地震事件点进行平面拟合，获取人工裂缝网络。

在本发明实施例中，提出了一种油藏改造实时构建微地震裂缝网络的方法及装置，该发明能快速准确的刻画油藏改造人工裂缝的网络形态，能够大幅度提高油藏改造裂缝网络展布与延伸的分析能力，从而根据微地震监测结果，进行油藏改造工艺与参数优化、人工裂缝网络扩展控制与评价、设计方案完善与改进，从而大幅度提高石油和天然气的产能。解决现有技术不能直观地描绘油藏改造储层中人工裂缝网络展布情况，本发明能够快速构建微地震监测人工裂缝网络及动态展布形态，分析油藏改造未波及区域和流体前缘范围，有助于后续的效果评价、工艺与参数优化、井位部署等，在提高油气采收率方面具有重要的作用。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.油藏改造实时构建微地震裂缝网络的方法，其特征在于，该油藏改造实时构建微地震裂缝网络的方法包括：

步骤1、实时获取油藏改造微地震事件；

步骤2、进行霍夫变换，并将参数空间网格化，计算每个单元网格中微地震事件出现的次数；

步骤3、根据油藏改造微地震事件的矩震级进行加权；

步骤4、查找参数空间中次数最大值的集合；

步骤5、将集合内的事件进行最小二乘法平面拟合；

步骤6、根据所得的裂缝扩展平面，绘制出微地震离散裂缝网络图形；

在步骤1中，获取的油藏改造微地震事件包括：微地震事件的发生时刻、空间位置和震源参数；微地震事件点分布于油藏改造储层范围内，反映油藏改造作业手段对地层的改造情况；

在步骤2中，进行霍夫变换处理，通过微地震事件散点的分析实现特征检测，霍夫变换通过公式(1)计算：

其中：r是两点之间线段的距离，即从原点向直线上最近点连接线段的距离；

是连接线段与xy平面的夹角；θ是连接线段与z平面的夹角；x是微地震事件空间位置的东西方向坐标；y是微地震事件空间位置的南北方向坐标；z是微地震事件空间位置的深度方向坐标；

将参数空间进行网格化处理，并计算每个单元网格中微地震事件出现的次数，具体为计算单元网格

内微地震事件出现的次数，通过公式(2)计算：

其中：dr、dθ、

分别是r、θ、

的微分；V_ijk是单元网格的积分体积；i为东西方向单元网格；j为南北方向单元网格；k为深度方向单元网格；

即狄拉克函数通过公式(3)计算；

Floor[ ]是取整函数，计算小于或等于该数值的最大整数；r_max是单元网格中r的最大值；r_min是单元网格中r的最小值；N_r是微地震事件出现的次数；

在步骤3中，根据微地震事件的矩震级进行加权运算，即矩震级大的微地震事件权重大，矩震级小的微地震事件权重小，具体通过以下公式(4)计算权值：

M_w＝A·log₁₀(M₀)+B 公式(4)

其中：A是常数因子，取值2/3；B是常数因子，取值-6；M₀是地震矩，由地震波振幅的低频成分的大小来决定，它反映了震源处破裂的大小，断层面积越大，激发的长周期地震波的能量越长，周期越长；

在步骤4中，查找参数空间网格中微地震事件出现次数最大值的集合，通过非线性最优化方法进行高效、稳健的搜索，确定参数空间网格中微地震事件出现次数最大值的集合；

在步骤5中，将出现次数最大值集合内的微地震事件进行最小二乘法平面拟合，微地震事件集合的平面拟合通过公式(5)计算：

其中：

是平面方程z＝a₀x+a₁y+a₂的系数；

是n个微地震事件的空间位置坐标；n是微地震事件的个数；z＝a₀x+a₁y+a₂是线性方程组表示的拟合平面方程。

2.根据权利要求1所述的油藏改造实时构建微地震裂缝网络的方法，其特征在于，在步骤1中，在井中或地面布设多个检波器，根据检波器监测记录波形，通过初至信号拾取和定位处理，计算得到的监测区域的微地震事件，该微地震事件反映油藏改造区域的人工裂缝开启情况。

3.权利要求1所述的油藏改造实时构建微地震裂缝网络的方法中使用的微地震裂缝网络的装置，其特征在于，该油藏改造实时构建微地震裂缝网络的装置包括：

微地震事件获取模块，实时获取油藏改造微地震事件，微地震事件是通过布设在井中或地面的多个检波器记录的波形定位得到的，包括微地震的时间、空间和震源参数；

霍夫变换模，进行霍夫变换，并将参数空间网格化，计算每个单元网格中微地震事件出现的次数，把在图像空间中检测直线的问题转化为在极坐标参数空间中寻找最多正弦曲线数的问题；

加权模块，获取权重，其值由微地震事件的矩震级计算得到的；

极值查找模块，查找参数空间中次数最大值的集合；

平面拟合模块，通过最小二乘法优化算法，进行集合内微地震事件的平面拟合。

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