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微破裂影像技术及其应用
我们的技术产品统称微破裂影像技术,它监测并影像地下微破裂活动,主要包括:
- 微破裂向量扫描(FERT-Fracture Energy Releasing Tomography);
- 联合传统地震定位与地下速度模型反演(MV-Monitoring and Velocity inversion);
- 根据断层和震源机制反演应力场主方向(IOS—Inversion for Orientations of geotectonic Stress field),等等.
微地震定义:
- 微小的岩石破裂.
- 微震强度以震级大小定义:M≤0,微震,多为枪弹爆竹级别;其中,M>-1.5,强微震(如炸弹)。0<M≤3,小震。其余为中大强震
- 从地震学专业的角度,通过微震监测,人们要研究与获得:(1)监测区域内微震活动(或释放能量)的时空规律(x,y,z,t0-发震时刻,M-震级);
(2)这些规律与相应时空的生产生活事件的关联;
(3)这类规律和关联所对应的已知或可能的当地岩石物理化学及地质构造特性。
微震监测与研究的主要应用范围:
- 油气、煤层气、页岩气、废料储层等的压裂
- 扩展井中监测范围的成功率
- 油气库的存取过程及安全评估
- 注气(水)生产过程的蒸汽腔(注水前缘)
- 矿山、巷道、开发区安全生产、预警、环保,以微震换小震预警
- 火烧区治理(确定火烧区的边界和内部特性)
- 人工地震勘探辅助工具(使用强微震以上事件)
- 一般构造、地震活动、应力场研究,等等.
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(a)微破裂向量扫描(FERT)
FERT是微破裂影像技术的主力.主要应用于监测那些无法传统定位的微震活动,如压裂监测.它的技术定义和优势是:
- 专门针对微小和剪切破裂的微震特性;
- 使用专有三分量微震仪器,数值化定义安静布点;
- 离散稀疏地表布设台点,能够快速施工,可成为伴随生产的日常监测手段;
- 在数据采集、数据处理、和解释中抗干扰能力强;
- 高度自动化的、可实时的4D处理解释;
- 扩展了传统定位方法的监测范围;
- 不破坏环境、不干扰生产、性价比高.

上图为微破裂向量扫描的数据采集系统,及为自动化处理、解释、和监察的上传下载通信系统示意.下图为某段压裂监测输出的扫描结果.

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(b)联合传统地震定位与地下速度模型反演(MV)
MV传统定位微震事件,解释观测数据,并反演地下速度结构.传统定位需要建立一个地下速度模型,以便计算震源至观测点的走时与观测的到时之差.但往往这个模型是未知的,或不完整的.这就需要将速度反演及调整定位同时迭代实施,直到获得最终的、稳定的、满足观测数据的震源分布和速度模型.只要有天然和诱发震源的地区,MV可用于辅助油、气勘探和研究地下构造.

上图为说明MV工作的示意图.设存在两条地下活动断层.左图为速度模型反演前的地震事件定位.右图为联合速度反演及调整定位后,获得接近实际的速度模型的同时,在两个断层面上的较准确的微震分布.
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(c)根据断层和震源机制反演应力场主方向(IOS)
IOS的原理是,每一断层或震源机制均对一个研究区域的最大(小)主压应力方向给出一个空间90度立体角的约束,当有已知的N个断层平面解,即走向、倾向、滑移方向等,即可定出最大(小)主压应力方向的范围.

上图为使用施密特投影显示空间主应变(左图,断层数据)和主压应力方向(右图,较大的黑实圈、黑实框、和黑实三角分别为最大、最小、和中间主应力方向).
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