Paskutinį kartą atnaujinta: 2026 m. kovo 5 d
Mikroseisminis stebėjimas lauke retai būna paprastas. Signalai yra silpni, dažnai paslėpti triukšme ir stipriai paveikti masyvo geometrijos. Padėties nustatymo tikslumo gerinimas – tai ne tik geresnio algoritmo pasirinkimas. Tai priklauso nuo to, kaip projektuojame visą stebėjimo sistemą - nuo jutiklio diegimo iki duomenų apdorojimo.
Gaminame tris-komponentinius mazginius seismografus ir ilgai-bendradarbiaudami su lauko inžinieriais matėme, kaip įrangos dizainas ir masyvo išdėstymas tiesiogiai veikia galutinius rezultatus. Toliau išlaikome tą pačią struktūrą, bet praktiškiau ir aiškiau paaiškiname techninius dalykus. Šiame straipsnyje dalinamės savo praktine patirtimi gerinant mikroseizmo stebėjimo tikslumą.
Kas yra mikroseisminis stebėjimas?
Mikroseisminiai įvykiai yra nedidelio{0}}mastelio seisminiai signalai, atsirandantys dėl uolienų lūžimo ar deformacijos. Netradicinio naftos ir dujų kūrimo metu, ypač hidraulinio ardymo metu, šie signalai leidžia pamatyti, kaip lūžiai auga po žeme ir ar stimuliacija yra veiksminga.
Skalūnų dujų regionuose, tokiuose kaip Weiyuan, mikroseisminis stebėjimas tapo pagrindine vertinimo priemone. Nustačius šiuos nedidelius įvykius trimatėje erdvėje, galime įvertinti lūžių aukštį, ilgį ir orientaciją, o tai tiesiogiai palaiko užbaigimo planą ir gamybos prognozes.
Pramonėje naudojami keli padėties nustatymo metodai. P- ir S-bangų atvykimo laiko skirtumo metodas gerai veikia, kai abi bangos fazės yra aiškios, pvz., stebint duobę. Silpniems paviršiaus signalams plačiai taikomas šaltinio-nuskaitymo algoritmas (SSA). Daugelyje projektų deriname metodus: pirmiausia naudojame šaltinio nuskaitymą, kad greitai aptiktume įvykius, o tada patikslinsime jų vietas naudodami santykinius kelionės{6}}laiko skaičiavimus. Šis dviejų{8}}veiksmų procesas pagerina stabilumą ir išlaiko apdorojimo efektyvumą.
Kaip trys{0}}komponentiniai mazginiai seismografai įgauna mikroseizmo duomenis?
Mūsų trys -komponentiniai mazginiai seismografai kiekvienoje stotyje registruoja judėjimą trimis kryptimis - X, Y ir Z -. Palyginti su tradicinėmis laidinėmis matricomis, kiekvienas mazgas veikia savarankiškai, apima GPS laiką ir palaiko lankstų diegimą. Tai leidžia greičiau įrengti lauką ir lengviau nustatyti stebėjimo srities mastelį.
Realaus paviršiaus projektuose ne kartą pastebime, kad P-bangos energija yra stipresnė ir aiškesnė nei S-bangos energija. S-bangos dažnai yra silpnesnės ir sunkiau atpažįstamos triukšmingoje paviršiaus aplinkoje. Po sukrovimo P-bangos energija paprastai sudaro labiau koncentruotą energijos židinį.
Dėl šios priežasties daugeliu praktinių atvejų mes daugiausia pasikliaujame P{0}}bangų energijos kaupimu aptikdami ir nustatydami padėtį. Nors P–S jungties inversija teoriškai yra patraukli, silpna S-bangų energija gali sumažinti bendrą paviršiaus matricų stabilumą. Lauko realybė dažnai padeda mums nustatyti, kas yra patikimiausia.
Triukšmo mažinimas yra vienodai svarbus. Neapdorotuose paviršiaus duomenyse gali vyrauti aplinkos triukšmas, todėl energijos fokusavimas tampa neaiškus. Po tinkamo triukšmo pašalinimo pagerėja bangos formos išlygiavimas, padidėja krūvos energija, o šaltinio vaizdas tampa labiau koncentruotas. Taip pat pastebime, kad P-bangos energija ypač ryški vertikaliajame (Z) komponente, kuris apdorojimo metu dažnai tampa stabiliausiu atskaitos kanalu.
Mikroseizmo šaltinio vaizdo žemėlapis
Kokio dydžio turėtų būti stebėjimo plotas, kad būtų galima tiksliai nustatyti mikroseizminę padėtį?
Prieš diegdami bet kokius mazgus, sukuriame supaprastintą geologinį ir greičio modelį. Pirminis modeliavimas padeda suprasti, kaip seisminės bangos sklinda per sluoksniuotus darinius ir ar kritinio kampo atspindžiai gali apriboti naudojamą signalo aprėptį.
Paprastai kritimo kampą kontroliuojame protingame diapazone, kad išvengtume per didelio P{0}}bangos slopinimo. Praktiškai mes dažnai projektuojame stebėjimo spindulį, kuris yra maždaug lygus tiksliniam gyliui. Jei masyvas per mažas, vertikalios paklaidos didėja. Jei jis per didelis, sąnaudos didėja, proporcingai nepagerėjus tikslumui.
Masyvo geometrija visada yra pusiausvyra tarp fizikos ir ekonomikos.
Kuris masyvo išdėstymas geriau veikia atliekant paviršiaus mikroseizminį stebėjimą?
Paviršiaus mikroseisminės sistemos paprastai yra išdėstytos lopiniu, tinkleliu arba radialiniu išdėstymu. Kiekvienas metodas turi skirtingas stipriąsias puses, priklausomai nuo projekto tikslų ir vietos sąlygų.
Pleistrų išdėstymai sutelkti į konkrečias sritis, bet dažnai lemia netolygią azimuto aprėptį. Tinklelio išdėstymai užtikrina tolygesnį paskirstymą, tačiau paprastai jiems reikia daugiau įrangos ir ilgesnio diegimo laiko. Kai mazgų skaičius yra vienodas, dažnai pastebime, kad radialiniai išdėstymai suteikia platesnę azimuto aprėptį ir pagerina vertikalaus atrankos efektyvumą.
Vertikalaus arba nukrypusio šulinio ardymo projektuose mazgų išdėstymas radialiai aplink šulinio galvutę gali žymiai pagerinti vertikalios padėties nustatymo tikslumą. Atliekant kelis lauko vertinimus, radialinės sistemos pasiekė maždaug ±9,5 metro vertikalų tikslumą panašiomis įrangos sąlygomis.
Šis patobulinimas daugiausia susijęs su geometrija. Radialinis masyvas tolygiau atrenka seismines bangas iš kelių krypčių, o tai sustiprina energijos fokusavimą ir sumažina vertikalų neapibrėžtumą. Esant geresnei krypties aprėpčiai, renginių vietos tampa stabilesnės ir nuoseklesnės.
Mikroseisminio signalo rinkimo ekranas
Lauko atvejis: radialinis skalūnų dujų stebėjimas
Vykdant skalūnų dujų projektą Weiyuane, tikslinis rezervuaras buvo Longmaxi skalūnų darinys, esantis 1819,5–1867,5 m gylyje. Horizontali dalis buvo 48 m ir buvo padalinta į du ardymo etapus.
Atsižvelgiant į silpnus skalūnų mikroseisminius signalus, mes sutelkėme dėmesį į mazgo tankio didinimą tiesiai virš horizontalios sekcijos. Stebėjimo sistema buvo išdėstyta radialiai aplink šulinio galvutę: dešimt linijų, apimančių 360 laipsnių, ir šešios stotys vienoje linijoje, išdėstytos 300 m atstumu. Šis išdėstymas buvo sukurtas siekiant maksimaliai padidinti krypties aprėptį ir pagerinti vertikalų atranką.
Norėdami įvertinti sistemos veikimą, atlikome kontroliuojamą gedimo testą, naudodami 20, 30, 40, 50 ir 60 priėmimo kanalų pogrupius. Rezultatai parodė aiškią tendenciją: didėjant efektyvių kanalų skaičiui, pagerėjo įvykių vietos stabilumas. Kai buvo naudojama daugiau nei 50 kanalų, vietos klaidos tapo gana stabilios, o tai rodo, kad galiojančių priėmimo kanalų dalis yra kritinis veiksnys norint tiksliai nustatyti mikroseisminę padėtį.
Šis atvejis parodo pagrindinį mikroseizmo stebėjimo principą: masyvo geometrija ir tankis yra tokie pat svarbūs kaip ir algoritmo pasirinkimas. Kruopštus išdėstymo planavimas užtikrina patikimą silpnų signalų aptikimą ir tikslią lokalizaciją net ir sudėtingose skalūnų dariniuose. Radialinis dizainas kartu su pakankama kanalo aprėptis leido mums užfiksuoti išsamesnį trijų matmenų lūžių plitimo vaizdą.
Kaip stebėjimo atstumas veikia mikroseizminį tikslumą
Žinome, kad stebėjimo diapazonas turi didelę įtaką mikroseizmo padėties nustatymui. Masyvo išplėtimas neperžengiant pagrįstų ribų padeda sumažinti vertikalias geometrines klaidas ir kontroliuoja horizontalios kelionės{1}}laiko neapibrėžtumą.
Kai kurie pagrindiniai dalykai, kurių laikomės šioje srityje:
- Dauguma stočių paprastai yra arčiau šaltinio gylio nei horizontalaus poslinkio, o tai padeda kontroliuoti kelionės{0}}laiko iškraipymą.
- Padidinus masyvo spindulį, gali šiek tiek padidėti horizontaliosios geometrijos paklaidos, bet paprastai sumažėja vertikalios klaidos,{0}}kuris yra pagrindinis neapibrėžtumo šaltinis.
- Jei einate per plačiai, išlaidos gali padidėti nepagerinant tikslumo.
Mūsų trijų{0}}komponentinių mazgų sistemų projektavimo principai
Per ilgus lauko projektus ir gamybos patirtį sukūrėme keletą masyvo projektavimo gairių:
- Masyvo geometrija yra svarbi: kai įrangos kiekis yra fiksuotas, radialinis išdėstymas dažnai užtikrina stabilesnę padėtį nei tinklelio išdėstymas.
- Dėmesys šaltinio regionui: jei apytiksliai žinome, kur įvyks įvykiai, padidinsime mazgų tankį virš šios srities.
- Optimizuokite eilučių skaičių ir aprėptį: išplečiant linijas ir aprėptį per protingą atstumą, pagerėja našumas, nepadidinant sąnaudų.
- Nustatykite stebėjimo spindulį pagal šaltinio gylį: per mažas spindulys padidina vertikalias klaidas, o per didelis sumažina efektyvumą.
- Kanalų skaičius ir kokybė: norint užtikrinti stabilią įvykio vietą, labai svarbu užtikrinti didelę galiojančių priėmimo kanalų dalį.
Šie principai pagrįsti pakartotiniu lauko patvirtinimu, o ne teorija. Kiekvienas projektas turi savo iššūkių, todėl koreguojame dizainą pagal geologiją, gylį ir tikslinius signalus.
Sužinojome, kad mikroseisminio padėties nustatymo tikslumą lemia ne tik algoritmai. Tai priklauso nuo:
- Jutiklio kokybė ir laiko stabilumas
- Masyvo geometrija ir mazgo tankis
- Efektyvus kanalų skaičius ir signalo kokybė
- Triukšmo kontrolė ir diegimo planavimas
Naudodami trijų-komponentinių mazgų sistemas, kruopštų masyvo dizainą ir praktines apdorojimo strategijas galime pagerinti silpną-įvykių aptikimą ir pasiekti stabilų trijų-matmenų padėties nustatymą.
Siekdami šiuos pranašumus paversti realiu lauko našumu, esame įsipareigoję nuolat gerinti jutiklių nuoseklumą, laiko tikslumą ir diegimo efektyvumą. Tai leidžia lauko komandoms sutelkti dėmesį į patikimų duomenų interpretavimą, o ne būti suvaržytas įrangos apribojimų.
Nuorodos
[1] Li Xinjing, Hu Sujun, Cheng Keming. Šiaurės Amerikos skalūnų dujų žvalgymo ir plėtros įžvalgos. Naftos žvalgyba ir plėtra, 2007 m.
[2] Zhang Shan, Liu Qinglin, Zhao Qun ir kt. Mikroseisminio monitoringo taikymas naftos telkinių plėtrai. Naftos geofizinė žvalgyba, 2002 m.
[3] Yu Yangyang, Liang Chuntao, Kang Liang ir kt. Paviršiaus mikroseizmo stebėjimo sistemų optimizavimo projektavimas. Naftos geofizinė žvalgyba, 2017 m.
[4] Xu Gang, Li Deqi, Wang Shize ir kt. Mikroseisminio stebėjimo taikymas integruotoje seisminėje -geologinėje inžinerijoje. Naftos geofizinė žvalgyba, 2018 m.
[5] Zhao Boxiong, Wang Zhongren, Liu Rui ir kt. Mikroseisminio stebėjimo technologijų apžvalga. Geofizikos pažanga, 2014 m.
[6] Shao Xiaoguang, Dong Hongli, Dai Liyan. Mikroseisminio stebėjimo technologijos apžvalga. Jilin universiteto žurnalas, 2018 m.
[7] Song Huijuan, Li Shuo, Li Yundi ir kt. Mikroseisminio stebėjimo taikymas plėtojant skalūnų dujas: atvejis iš Ludžou, Sičuanas. 2022.
[8] Diao Rui, Wu Guochen, Shang Xinmin ir kt. Aklųjų šaltinių atskyrimo triukšmo slopinimo metodas paviršiaus matricos mikroseisminiams duomenims. Geofiziniai ir geocheminiai tyrinėjimai, 2017 m.
[9] He Ke, Zhou Liping, Yu Baoli ir kt. Silpno signalo aptikimo metodas paviršiaus mikroseizmui, pagrįstas kreivine transformacija. Geofiziniai ir geocheminiai tyrinėjimai, 2016 m.
[10] Yang Ruizhao, Li Dewei, Pang Hailing ir kt. Lūžių vaizdavimo metodai skalūnų dujų hidraulinio ardymo mikroseizmo monitoringe. Gamtinių dujų pramonė, 2017 m.
