CN116819608A - 一种基于相变储能材料的主动源微震监测方法 - Google Patents
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Abstract
本方法涉及震动检测技术领域，具体公开了一种基于相变储能材料的主动源微震监测方法，包括如下步骤：步骤S1：收集地质资料并用于建立区域速度模型，根据地质资料进行地温场分析并评估可控振动支撑剂进入井中后的温度变化，步骤S2：进行相变储能材料的优选与可控振动支撑剂的构筑，其中，可控振动支撑剂由相变储能材料和覆膜材料共同构筑，步骤S3：向储层注入构筑完成的可控振动支撑剂，通过微震检波器接收主动源微震信号，步骤S4：构件简化震源模型，通过主动源微震信号进行震源定位与可控振动支撑剂铺置范围模拟，解决了传统的微震监测技术存在信号微弱随机、采集数据信噪比低、有效改造体积评估困难的问题。
Description
技术领域
本申请涉及震动检测技术领域，具体公开了一种基于相变储能材料的主动源微震监测方法。
背景技术
当前，我国油气资源短缺、对外依存度过高，且多数油田已进入高含水、高采出程度阶段，剩余油与非常规资源是保障我国油气安全的重要战略接替资源。明确储层动用效果是提升产能的重要一环，然而，高含水期储层的剩余油空间分布十分复杂，非常规资源的储层压裂改造与开采效果也难以探明。微震监测是科学评估储层动用效果的关键技术，但传统微震监测技术通过监听具有非稳态、微弱随机性的被动源信号，存在采集数据信噪比低的天然瓶颈，导致有效信号拾取困难、震源定位效率低、有效改造体积评估偏大等系列难题。
主动震源可以规避上述由被动震源带来的固有局限。相变储能材料是利用材料自身较高的储能密度特性，通过不同相态间的转换实现热能的存储与释放，据美国Dow化学公司研究分析统计，相变材料种类高达20000余种。相变微胶囊技术通过将相变储能材料熔化并分散至微米尺度的液滴，利用成膜材料构筑微米-毫米级微囊，经过30余年的发展，该技术已在诸多领域获得广泛应用，但在油田开发领域未发现相关研究。
因此，将相变储能材料作为激发主动震源的基础材料，发展新型微震监测方法，对于满足高效高精度微震监测技术发展与国家能源供应安全战略的迫切需求意义重大。
因此，发明人有鉴于此，提供了一种基于相变储能材料的主动源微震监测方法，以便解决上述问题。
发明内容
本方法的目的在于解决传统的微震监测技术存在信号微弱随机、采集数据信噪比低、压裂有效改造体积评估困难的问题。
为了达到上述目的，本方法的基础方案提供一种基于相变储能材料的主动源微震监测方法，包括如下步骤：
步骤S1：收集地质资料并用于建立区域速度模型，根据地质资料进行地温场分析并评估可控振动支撑剂进入井中后的温度变化；
步骤S2：进行相变储能材料的优选与可控振动支撑剂的构筑，其中，可控振动支撑剂由相变储能材料和覆膜材料共同构筑；
步骤S3：向储层注入构筑完成的可控振动支撑剂，通过微震检波器接收主动源微震信号；
步骤S4：构件简化震源模型，通过主动源微震信号进行震源定位与可控振动支撑剂铺置范围模拟。
进一步，在步骤S1中，收集的地质资料包括研究区已查明的地层信息、构造信息及地表地质条件等相关资料，并整合收集完成的地质资料用于建立区域速度模型。
进一步，在步骤S2中，所述相变储能材料为固-固相变、固-液相变、固-气相变以及液-气相变四种类别的一种。
进一步，在步骤S2中，在对相变储能材料的优选过程中，包括如下筛选步骤：
需依据前期地质资料收集与地温场分析，确定可控振动支撑剂所需具备的耐盐性和比重，同时分析不同相变储能材料构筑的支撑剂受热爆裂产生的微震信号能量，优选出适用的相变储能材料。
进一步，在步骤S3中，可控振动支撑剂由高压流体携带至井底。
进一步，在步骤S3中，所述微震检波器可置于井中。
进一步，在步骤S3中，所述微震检波器可置于地面。
进一步，在步骤S4中，震源定位通过简化震源模型，利用等效震源原理进行有限空间的震源定位。
进一步，所述等效震源原理是指：利用震源，也即可控振动支撑剂，密集分布且在较小范围内具有振动时刻和方向相同的假设条件，考虑定位精度和微震信号强度因素，将小范围空间内所有震源进行单一震源等效处理。
本方案的原理及效果在于：
本发明提供一种基于相变储能材料的主动源微震监测方法，与传统微震监测技术相比，本发明提出震源信号由“岩石破裂引发”至“可控振动支撑剂主动激发”的思路，利用相变储能材料构筑可控振动支撑剂，将不可控的“被动源”信号转为可控增强的“主动源”信号，并以可控振动支撑剂空间铺置范围作为监测解释结果，提升了监测解释精度和时效性，支撑剂铺置范围模拟结果可用于表征剩余油空间分布范围，也可用于指导压裂效果评价与优化决策，解决了传统的微震监测技术存在信号微弱随机、采集数据信噪比低、有效改造体积评估困难的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请实施例提出的一种基于相变储能材料的主动源微震监测方法的流程图；
图2示出了本申请实施例提出的一种基于相变储能材料的主动源微震监测方法的具体实施示意图；
图3示出了本申请实施例提出的一种基于相变储能材料的主动源微震监测方法的具体实施示意图；
图4示出了本申请实施例提出的一种基于相变储能材料的主动源微震监测方法的均匀各向同性模型的示意图；
图5示出了本申请实施例提出的一种基于相变储能材料的主动源微震监测方法的均匀各向同性模型的示意图；
图6示出了本申请实施例提出的一种基于相变储能材料的主动源微震监测方法的震源信号的示意图；
图7示出了本申请实施例提出的一种基于相变储能材料的主动源微震监测方法的震源信号的示意图；
图8示出了本申请实施例提出的一种基于相变储能材料的主动源微震监测方法的数据处理流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本方法为实现预定方法目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
一种基于相变储能材料的主动源微震监测方法，实施例如图1所示：
主动源微震检测方法主要包括以下四个步骤：
步骤S1：收集地质资料并用于建立区域速度模型，根据地质资料进行地温场分析并评估可控振动支撑剂进入井中后的温度变化；
步骤S2：进行相变储能材料的优选与可控振动支撑剂的构筑，其中，可控振动支撑剂由相变储能材料和覆膜材料共同构筑；可控振动支撑剂基于耐盐性、比重的同时，也要基于抗压性能来进行构筑，构筑形态为球形且尺度小，粒径在百微米级至毫米级；
步骤S3：向储层注入构筑完成的可控振动支撑剂，通过微震检波器接收主动源微震信号；
步骤S4：构件简化震源模型，通过主动源微震信号进行震源定位与可控振动支撑剂铺置范围模拟。
其中，在步骤S1中，收集的地质资料包括研究区已查明的地层信息、构造信息及地表地质条件等相关资料，并整合收集完成的地质资料用于建立区域速度模型。
如图4至图8所示，本实施例构建了均匀各向同性模型，纵波(P波)速度为3000m/s，横波(S波)速度为1796m/s，模型大小为200m×200m×200m(不包括边界层厚度)；
其中，在步骤S2中，所述相变储能材料包括固-固相变、固-液相变、固-气相变以及液-气相变四种类别；
在对相变储能材料的优选过程中，包括如下筛选步骤：
需依据前期地质资料收集与地温场分析，确定可控振动支撑剂所需具备的耐盐性和比重，同时考虑并分析不同相变储能材料构筑的支撑剂受热爆裂产生的微震信号能量，优选出适用的相变储能材料，结合覆膜材料进行可控振动支撑剂的构筑，实现主动源微震信号可控增强；
如图2和图3所示，在步骤S3中，可控振动支撑剂由高压流体携带至井底，在地温的加热下，激励振动支撑剂内部相变材料产生相变，包括固-固相变或固-气相变的其中一种，进一步造成覆膜内部膨胀，当达到某一临界点时，可控振动支撑剂发生爆裂并产生微震信号，本实施例中为单一震源，频率为60Hz，震源位置为模型底部中心，通过采集并分析主动源微震信号频率特征，结合傅里叶变换、小波变换等时频分析方法实现信号拾取；
且微震检波器可置于井中，也可置于地面，本实施例中图4为地面监测，图5为井中监测，测线均位于中心。图6和图7分别为地面监测(y分量)和井中监测(z分量)获取的微震信号示意图，在图6和图7中，标注的P波为一种纵波，S波是一种横波。图8为主动源微震监测数据处理基本流程，包括主动源微震信号拾取和震源定位，根据P波、S波的走时及波形信息，在进行有效信号拾取后，通过优选震源定位方法，即可获得震源位置。
其中，在步骤S4中，震源定位通过简化震源模型，利用等效震源原理进行有限空间的震源定位；
等效震源原理是指：利用震源(可控振动支撑剂)密集分布且在较小范围内具有振动时刻和方向相同的假设条件，考虑定位精度和微震信号强度等诸多因素，将小范围空间内所有震源进行单一震源等效处理；
可控振动支撑剂铺置范围模拟是利用可控振动支撑剂与定位震源一一对应的假设条件，综合震源位置、发震时刻、震源强度等相关震源信息，获取可控振动支撑剂空间的展布。
本发明提供一种基于相变储能材料的主动源微震监测方法，与传统微震监测技术相比，本发明提出震源信号由“岩石破裂引发”至“可控振动支撑剂主动激发”的思路，利用相变储能材料构筑可控振动支撑剂，将不可控的“被动源”信号转为可控增强的“主动源”信号，并以可控振动支撑剂空间铺置范围作为监测解释结果，提升了监测解释精度和时效性，支撑剂铺置范围模拟结果可用于表征剩余油空间分布范围，也可用于指导压裂效果评价与优化决策，解决了传统的微震监测技术存在信号微弱随机、采集数据信噪比低、有效改造体积评估困难的问题。
以上所述，仅是本方法的较佳实施例而已，并非对本方法作任何形式上的限制，虽然本方法已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本方法，任何本领域技术人员，在不脱离本方法技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本方法技术方案内容，依据本方法的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本方法技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种基于相变储能材料的主动源微震监测方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤S1：收集地质资料并用于建立区域速度模型，根据地质资料进行地温场分析并评估可控振动支撑剂进入井中后的温度变化；
步骤S2：进行相变储能材料的优选与可控振动支撑剂的构筑，其中，可控振动支撑剂由相变储能材料和覆膜材料共同构筑；
步骤S3：向储层注入构筑完成的可控振动支撑剂，通过微震检波器接收主动源微震信号；
步骤S4：构件简化震源模型，通过主动源微震信号进行震源定位与可控振动支撑剂铺置范围模拟。
2.根据权利要求1所述的一种基于相变储能材料的主动源微震监测方法，其特征在于，在步骤S1中，收集的地质资料包括研究区已查明的地层信息、构造信息及地表地质条件等相关资料，并整合收集完成的地质资料用于建立区域速度模型。
3.根据权利要求1所述的一种基于相变储能材料的主动源微震监测方法，其特征在于，在步骤S2中，所述相变储能材料为固-固相变、固-液相变、固-气相变以及液-气相变四种类别的一种。
4.根据权利要求3所述的一种基于相变储能材料的主动源微震监测方法，其特征在于，在步骤S2中，在对相变储能材料的优选过程中，包括如下筛选步骤：
需依据前期地质资料收集与地温场分析，确定可控振动支撑剂所需具备的耐盐性和比重，同时分析不同相变储能材料构筑的支撑剂受热爆裂产生的微震信号能量，优选出适用的相变储能材料。
5.根据权利要求1所述的一种基于相变储能材料的主动源微震监测方法，其特征在于，在步骤S3中，可控振动支撑剂由高压流体携带至井底。
6.根据权利要求5所述的一种基于相变储能材料的主动源微震监测方法，其特征在于，在步骤S3中，所述微震检波器可置于井中。
7.根据权利要求5所述的一种基于相变储能材料的主动源微震监测方法，其特征在于，在步骤S3中，所述微震检波器可置于地面。
8.根据权利要求1所述的一种基于相变储能材料的主动源微震监测方法，其特征在于，在步骤S4中，震源定位通过简化震源模型，利用等效震源原理进行有限空间的震源定位。
9.根据权利要求8所述的一种基于相变储能材料的主动源微震监测方法，其特征在于，所述等效震源原理是指：利用震源，也即可控振动支撑剂，密集分布且在较小范围内具有振动时刻和方向相同的假设条件，考虑定位精度和微震信号强度因素，将小范围空间内所有震源进行单一震源等效处理。
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