11974.微地震數(shù)值模擬及震源定位方法研究

1、NumericalSimulationofMicroseismicStudyonSourceLocationMethodDissertationSubmittedtoXi’anUniversityofScienceTechnologyInPartialFulfillmentoftheRequirementFtheDegreeofDoctofEngineeringBy:ZhangHuanlanCollegeofGeology&Enviro

2、nmentDissertationDirectedby:ProfessZhuGuangmingJune，2014論文題目：微地震數(shù)值模擬及震源定位方法研究專業(yè)：地質(zhì)工程博士生：張喚蘭（簽名）指導(dǎo)教師：朱光明（簽名）摘要近年來，微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)越來越受到重視，被廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域：如在油田開發(fā)中，水力壓裂微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)可以對(duì)裂縫性低滲透油氣藏進(jìn)行裂縫動(dòng)態(tài)成像及流體驅(qū)動(dòng)監(jiān)測(cè)，從而可以優(yōu)化水力壓裂設(shè)計(jì)和井網(wǎng)布置，提高采收率；在礦山開采中，微地震

3、監(jiān)測(cè)技術(shù)可以監(jiān)測(cè)礦井突水、沖擊地壓等，從而對(duì)礦井災(zāi)害起到防治作用。微地震數(shù)據(jù)的采集和實(shí)時(shí)、自動(dòng)、高精度處理技術(shù)是微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)的核心內(nèi)容，因此本文從微地震數(shù)據(jù)正演、預(yù)處理、微地震事件的自動(dòng)識(shí)別與波至?xí)r間的拾取、高精度震源定位和測(cè)網(wǎng)性能評(píng)價(jià)和優(yōu)化布置等方面進(jìn)行了詳細(xì)研究，具體內(nèi)容如下：（1）微地震波場(chǎng)正演數(shù)值模擬。分別采用逐段迭代射線追蹤方法和高階交錯(cuò)網(wǎng)格有限差分技術(shù)對(duì)微地震震源激發(fā)的地震波場(chǎng)進(jìn)行了三維三分量彈性波數(shù)值模擬。在射線追蹤方法

4、中考慮了粘彈介質(zhì)的地震波傳播，引入單程波波場(chǎng)延拓理論計(jì)算粘彈介質(zhì)中的合成記錄；在微地震震源分布方面，根據(jù)巖石破裂物理模型試驗(yàn)的一種結(jié)果，即水力壓裂產(chǎn)生的裂縫具有呈細(xì)長(zhǎng)橢圓形狀的自相似擴(kuò)展特征，建立了微地震震源分布的數(shù)學(xué)模型，通過調(diào)節(jié)模型參數(shù)可模擬符合裂縫發(fā)育特征的不同微地震震源分布形態(tài)。（2）微地震數(shù)據(jù)濾波方法研究。微地震數(shù)據(jù)道數(shù)少，常用的基于多道相干性準(zhǔn)則的濾波方法難以適用，因此本文將基于單道信號(hào)的Hankel矩陣濾波方法用于微地震數(shù)

5、據(jù)，提出了微地震數(shù)據(jù)的自適應(yīng)Hankel矩陣濾波。該方法具有自適應(yīng)性，能有效提高信噪比且?guī)缀醪粋坝行盘?hào)，比較適合于微地震數(shù)據(jù)的自動(dòng)實(shí)時(shí)處理。（3）微地震事件的識(shí)別和波至?xí)r間的自動(dòng)拾取。研究了前人已有的6種微地震信號(hào)自動(dòng)識(shí)別和拾取的方法，分析對(duì)比了它們的適應(yīng)性條件，在此基礎(chǔ)上提出了基于時(shí)窗能量比和Akaike信息準(zhǔn)則的兩步法，模型和實(shí)際數(shù)據(jù)測(cè)試結(jié)果表明兩步法分別繼承了時(shí)窗能量比法對(duì)微地震事件的有效識(shí)別和Akaike信息準(zhǔn)則對(duì)波至?xí)r間的