CN105164552B - 分析地震数据的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分析从监测地下地质构造的诱生水力压裂获得的测量到的微震事件的方法，所述方法涉及(a)基于需要所述地质的材料特性的知识、起始点以及拟合假定压裂轨迹的至少两个测量到的微震事件的压裂传播模型，假定具有时间和空间轨迹的演化平面压裂的位置；(b)评估额外测量到的微震事件是否足够接近被认为作为所述压裂的所述传播的一部分发生的所述时间和空间轨迹；(c)通过将足够接近的微震事件的数目与统计基线数目相比较来确定所述假定压裂轨迹是否统计显著；(d)视需要重复步骤(a)到(c)直到发现与所述测量到的事件一致的至少一个似乎合理的压裂平面为止。

Description

分析地震数据的方法

技术领域

本发明的实施例涉及分析根据监测地下油田地质构造的诱生水力压裂获得的微震数据的方法。

背景技术

水力压裂监测(“HFM”)用于地下石油和天然气井筒中，以提供(除其他外)对水力压裂的几何结构的理解，从而在处理其自身期间实现更好的完井设计、可靠的生产预测、以及实时操作决策。

水力压裂涉及以在地层中引发压裂的目的将流体注入到地质构造中。由于应力在这些地下位置中的布置，因此这些压裂往往会在垂直面中传播。流体与地层的交互可以诱发压裂在地层中的传播，从而产生微震活动。然而，测量到的微震数据可以包含关于产生测量到的数据的微震事件的精确空间位置的很大程度的分散和不确定性。

另外，可以测量与压裂的传播/产生不相关的噪音和微震数据，并且所述噪音和微震数据可以涉及可以或可以不与压裂传播/产生相关联的其它地质过程。在此测量到的数据中的分散和/或噪音可能非常大，以致于不可能找到数据内的最佳拟合平面来假定实际压裂位置的存在。

因此，可能必须作出假设以便能够执行此压裂位置假定。第一假设可以是压裂平面具有垂直分量且此外可以假设垂直面中的取向。因此，用压裂平面可以是NW或SE垂直压裂平面的假设做准备，例如，可以假定最佳拟合压裂平面。然而，此方法的缺点是明显的。具体地是此方法依赖于对压裂规划对准的位置的了解的事实，而压裂规划对准的位置可能无法为人所知。

先前的研究已检查压裂传播与微震活动性之间的关系。Fischer等人(Microseismic signatures of hydraulic fracture growth in tight-sandstone-shale Formation:Observation and Modeling.-JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH2008,113,B02307)以及Shapiro和Dinske(GEOPHYSICAL PROSPECTING,2009,57,301-3l0doi:10.1111/j.1365-2478.2008.00770.x)证实在单个压裂情况下可以根据微震活动性数据确定压裂传播。

在这些研究中获得的数据必需比从现实油田HFP操作中获得的数据清楚得多且不太有噪声。因为数据非常有规律，所以研究者能够通过改变模型的参数将相对详细的压裂模型拟合到数据。在完成后，在详细的压裂力学模型中说明基本上其所有的微震事件。

然而，此方法无法适用于现实世界数据，例如，用于多井和/或多级水力压裂处理。这是因为现实世界数据太嘈杂且太分散以至于不能够通过所描述的方式说明和涵盖，因为其可以涉及一个以上压裂、有噪声的、受传感器位置的限制、包含不直接为主要压裂的结果的地震事件的其它源和/或类似者。这些因素意味着以上方法将导致一些数据落在模型外部且不进行说明。这随后将产生决定微震数据点中的哪些是离群值且可以被丢弃的更大问题，并且不存在这些标准。因此，似乎不可能将压裂力学模型拟合到现实世界数据。

因此，将非常期望在分析现实世界微震水力压裂传播事件的领域中的改进。

发明内容

本发明的一个实施例涉及分析根据监测地下地质构造的诱生水力压裂获得的测量到的微震事件的方法。在所述方法中，假定具有时间和空间轨迹的演化平面压裂的位置。可以根据被压裂的地层的地质的材料特性的知识、压裂的起始点、与从选定起始点传播的压裂一致的至少两个测量到的微震事件和/或类似者来确定假定压裂传播。假定压裂传播可以用于评估在微震数据中的额外测量到的微震事件是否足够接近被认为作为压裂的传播的一部分发生的假定压裂传播的时间和空间轨迹。在确定与假定压裂传播相关联的微震事件后，可以执行统计分析以通过将足够接近假定压裂的微震事件的数目与统计基线数目相比较，来确定假定压裂轨迹是否是统计显著的。所述方法的步骤可以视需要重复，直到发现与测量到的事件一致的至少一个似乎合理的假定压裂传播模型为止。

因此，在本发明的一些实施例中，利用微震事件的空间评估和时间评估两者并且假定压裂平面/传播与统计基线相比较。这两个开发允许数据被询问，涉及关于压裂平面的取向的最少假设，并且仅允许进一步考虑统计显著的那些假定平面。

本发明的实施例提供根据压裂传播的各种标准模型识别其空间和时间分离与水力压裂的传播一致的事件的群集。

在假定压裂传播的初始步骤中，压裂传播模型可以包括至少一个经典压裂传播模型。这些经典传播模型基本上提供压裂根据时间行进的距离并且需要某些物理参数的知识。存在三个主要经典压裂模型：压力控制的、尖端控制的以及径向的。

压力控制模型的示例是Perkins-Kern-Nordgren模型(“PKN”)并且尖端控制的示例是Kristonovich-Geertsma-Daneshy模型(“KGD”)，这两者在压裂建模(Schlumberger2000,Reservoir Stimulation 3^rd Edition ISBN-0-471-49192-6)的领域中是刺激/水力压裂工程师所熟知的。在压力控制的模型中，假设压裂形状以及压裂传播的方向由压裂力学的原理指定。PKN模型和KGD模型两者具有矩形延伸模式，其中两个模型之间的差别在于PKN模型使用椭圆形截面，而KGD模型具有矩形截面。径向模型具有圆形形状并在径向方向上对传播进行建模。

实际上已发现，实际压裂将以在通过这些经典模型提供的预测范围内的速度前进，并且因此其对于提供压裂传播速度的初始估计是极其有用的。

或者，压裂传播模型可以是伪3D压裂模型，其考虑所有三个经典压裂模型并且考虑当压裂在空间和时间中演化时这些压裂模型的相对优势。此模型因此更详细且可能更准确，但更难以简单地实施。

压裂传播模型要求的材料特性的种类包含杨氏模量、泊松比、最小水平应力、最大水平应力、泵浦速率、压裂高度以及张裂平面的下沉。

在本发明的一些实施例中，作出在传播前进时由压裂边缘处或压裂边缘附近的压裂导致至少一些微震数据的假设。在本发明的实施例中，确定以统计方式表示在时间和空间上的似乎合理的压裂传播轨迹的微震事件的集合。

在本发明的实施例中，确定用于假定压裂的起始点。在一个实施例中，这可以是第一微震事件(即，具有最早时戳的微震事件)。尽管其它‘早期’微震事件可以是潜在起始点，但如果更早期微震事件并不与另一测量到的数据相关(即，早期事件可以出现在在空间上从其它测量到的微震事件清除/隔离的位置处)，那么这些事件可以减少。

在其它方面中，除最早的微震事件之外的事件可以用作用于假定压裂的起始点，具体地其中如在本发明的一些实施例中，迭代地使用假定方法并且地层和地质的其它有用知识是已知的。下文进一步论述此迭代处理。

在本发明的一个实施例中，发现除起始点微震事件之外的至少两个微震事件拟合假定轨迹。如果这两个微震事件未拟合假定轨迹，那么需要采用不同(可能稍后的)起始点并且从该稍后的起始点开始寻找拟合压裂轨迹的两个微震事件。

在一个实施例中，在发现起始点后，可以选择拟合源自起始点处的压裂的传播模型的两个微震事件。拟合所述模型可以包括落入确定的压裂传播速度内的微震事件的检测时间，其可以包含允许在测量到的数据中的不确定性，即，在压裂已基于起始位置和传播速度到达微震事件的位置的情况下。在其它方面中，地层的方向性压裂特性、地层应力、天然压裂位置和/或类似者可以用于选择两个微震事件。

在发现此至少两个微震事件后，随后可以产生假定压裂平面/传播模型。在产生假定压裂平面后，假定压裂平面/传播模型可以与测量到的数据中的其它微震事件相比较，以评估它们是否足够接近压裂轨迹，其中压裂轨迹包括位置、方向和/或时间分量。足够接近假定压裂轨迹的测量到的数据可以倾向于假定压裂平面为实际压裂，而不接近假定轨迹的那些测量到的数据可以倾向于假定压裂平面不表示实际压裂。

已知微震事件在它们的位置上具有不确定性。这是因为微震事件依赖于检测已穿过地质构造的声音。因此，关于通过这些地质构造的声音的速度的假设是必需的，并且此假设导致不确定性。因此，‘足够接近’假定压裂平面的微震事件被认为是假定压裂平面的一部分。

对于‘足够接近’的一个可能定义是对于被认为‘足够接近’的任何微震事件放置最大距离，例如，高达10米、高达5米、高达20米和/或类似者。然而，另一种可能是如果其可用，那么微震事件可以不由空间中的单个点表示，而由空间的有界区域表示，从而表示微震事件的位置的不确定性。在这种情况下，如果有界区域与假定压裂平面重叠，那么所述有界区域被认为是压裂平面的一部分。

根据假定压裂传播与测量到的微震事件的比较，被认为是假定压裂的一部分的微震事件的数目可以与统计基线数目相比较，以提供假定压裂平面是否表示实际压裂的统计测量。

在一个实施例中，可以使用其中每一微震事件的时戳被随机化或混洗(shuffled)的测量到的微震事件，通过执行假定压裂传播模型(确定起始点并且发现两个一致的微震事件等)的步骤和/或将压裂传播模型与测量到的微震事件相比较的步骤来确定统计基线数目。因此，空间数据可以保持原封不动，而用于每一事件的时间数据可以变得随机。这具有从数据中清除时间特性/随机化数据的效果。

当使用其中每一微震事件的时戳被多次随机化或混洗的测量到的微震事件来执行统计基线过程时，这样在不考虑时间维度的情况下产生已由数据导致的多个假定压裂平面。然而，这些假定压裂平面通过时间-混洗的数据不超过最佳拟合平面。然而，尽管时间混洗，但是这些虚构的假定压裂平面将通常与不同数目的微震事件拟合。因此，拟合这些时间混洗的压裂平面的微震事件的数目提供基线，在基线下方可以假设假定压裂平面不是实际的，并且在基线上方可以逐渐假设假定压裂平面是实际的。

例如，可以发现时间混洗的假定压裂平面与高达20个微震数据点一致。在此情况下，当执行本发明的方法时，与100个微震数据点一致的假定压裂平面将是用于表示实际压裂的强大候选者，而仅与30个微震数据点一致的假定压裂平面将是用于表示实际压裂的弱得多的候选者。

以此方式，通过从数据中基本上清除时间维度而在内部产生此统计比较。因此，其提供在执行时间维度时识别实际压裂的潜在存在的强有力的方式，并且防止仅发现不表示实际压裂的到数据的最佳拟合。

另外，假定压裂平面可以具有适用于所述假定压裂平面的其它标准以确定它们是否可能表示实际压裂。例如，在水力压裂的多个区域中，已知压裂在垂直面中传播。因此，可以排除离垂直面太远的任何假定压裂平面。

在本发明的一个改进中，在已识别假定压裂平面之后，可以再次从相同起始点开始执行本发明的方法，但采用不同的一对测量到的微震事件来进一步评估起始点。可以视需要多次执行此方法以分析给定的起始点。

在另一个改进中，在已充分地分析起始点后，可以在稍后的起始点上执行本发明的方法。因此，可以针对多个可能的起始点重复地执行本发明，轮流评估每一者。

以此方式，可以产生多个假定压裂平面。然而，仅具有超过统计基线的显著性的那些假定压裂平面需要被认为是用于实际压裂平面的潜在候选者。

在本发明的另一改进中，具有高显著性的假定压裂平面可以用作复杂水力压裂模拟软件程序内的几何限制。此软件基于地质的材料特性的知识以及进入压裂中的流体的实际泵浦速率对水力压裂的演进进行建模。此软件在本领域中通常称为‘复杂压裂模拟’并且一个良好示例是Schlumberger开发的Mangrove Unconventional Fracture Model(UFM)。这是非常强大的软件作品，但是考虑到测量到的数据的分散，如引言中所论述，此软件无法单独用于拟合到测量到的数据。

因此，在一些实施例中，用于压裂建模的方法可以包含如下的步骤：其中相对于统计基线，具有高显著性的至少一个假定压裂平面与复杂水力压裂模型的预测相比较以进一步测试其表示实际压裂的可能性。

通常具有高显著性的假定压裂平面的集合将具有不同起始次数，从而提示平面打开的可能顺序。复杂压裂模型可以用于测试平面打开的可能顺序是否一致。

此外，本发明的实施例可以包含如下的步骤：其中复杂压裂建模的结果用于帮助重新解释测量到的地震数据，并且用于假定压裂传播的步骤可以取决于假定压裂传播与复杂压裂建模的一致性而视需要再次重复。

在一个实施例中，通过复杂压裂建模软件预测的压裂传播可以替代用于假定压裂传播模型的初始步骤中的经典预测。在另一个实施例中，复杂压裂模型可以提示具有稍后起始次数的进程。这些稍后起始次数可以用于测试测量到的数据或其一部分、总体上或在时间和空间的选定部分中进一步询问数据。

因此，本文中公开的方法的步骤可以视需要重复多次，直到获得测量到的数据的自相一致的解释为止。

然而，即使在执行以上分析之后，也可能存在未通过此分析说明或建模的测量到的微震数据或其集合。例如，这可以归因于不直接作为发起的水力压裂的结果的材料破坏，而归因于地质材料破坏的其它模式。

因此，在一个实施例中，分析的结果可以用于将输入数据提供到地质力学模拟软件工具中，以预测除由诱生水力压裂造成的材料破坏之外的材料破坏的位置和次数。

例如，此软件可以是有限元的地质力学模拟工具，例如，Schlumberger的VISAGE。

此地质力学建模工具可以预测和对以下进行建模，对流体进给速率以及假定压裂的材料响应。这可以有助于预测和对以下进行建模：除压裂之外的其它形式的材料破坏，其可以负责未通过主要压裂说明的一些微震事件。

最终，在一些方面中，本发明的步骤被重复和迭代以优化所提出的压裂平面的位置，并且迭代直到解释微震数据的序列、压裂力学工具以及地质力学工具全部在内部一致为止。

附图说明

结合附图描述本公开内容。强调的是，根据工业中的标准作法，各种特征未按比例绘制。事实上，为了论述清楚起见，可以任意增加或减小各种特征的尺寸。

图1是说明将流体泵送到地球地层中以在其中产生压裂的图表；以及

图2是根据本发明的实施例的用于监测/确定地球地层中的压裂位置/传播的方法的流式图。

在附图中，类似的部件和/或特征可以具有相同的参考标记。此外，通过在参考标记后面加上破折号及在类似部件之间进行区分的第二标记，来区分相同类型的各种部件。如果在说明书中仅使用第一参考标记，那么描述适用于具有相同第一参考标记的类似部件中的任一者，而不管第二参考标记如何。

具体实施方式

以下说明仅提供优选的示例性实施例，且并不意图限制本发明的范围、适用性或配置。实际上，优选的示例性实施例的以下说明将为本领域技术人员提供实施本发明的优选的示例性实施例的有利描述。应理解，在不脱离如在所附权利要求书中阐述的本发明的精神和范围的情况下可以对元件的功能以及布置进行各种改变。

在以下描述中给出具体细节以提供对实施例的透彻理解。然而，本领域普通技术人员应理解，所述实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。例如，可以在框图中示出电路以免以不必要的细节混淆实施例。在其它情况下，可以在没有不必要的细节的情况下示出熟知的电路、过程、算法、结构、以及技术以便避免混淆实施例。

同样，应注意，实施例可以描述为过程，过程描绘为流程图、作业图、数据流图、结构图、或方块图。尽管流程图可以将操作描述为顺序过程，但是许多操作可以并行或同时执行。另外，操作的顺序可以重新安排。当其操作完成时，过程终止，但是过程可以具有不包含在图中的另外步骤。过程可以对应于方法、功能、步骤、子例程、子程序等。当过程对应于函数时，其终止对应于函数返回到调用函数或主函数。

此外，如本文所公开，术语“存储介质”可以表示用于存储数据的一个或多个设备，包含只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁性RAM、核心存储器、磁盘存储介质、光学储存介质、闪存设备和/或用于存储信息的其它机器可读介质。术语“计算机可读介质”包含但不限于便携式或固定存储设备、光学存储设备、无线信道以及能够存储、含有或携带指令和/或数据的各种其它介质。

此外，实施例可以由硬件、软件、固件、中间件、微码、硬件描述语言、或其任何组合来实施。当在软件、固件、中间件或微码中实施时，执行必要任务的程序代码或代码段可以存储在诸如存储介质的机器可读介质中。处理器可以执行必要任务。代码段可以表示步骤、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类别，或指令、数据结构、或程序语句的任何组合。一个代码段可以通过传递和/或接收信息、数据、自变量、参数、或存储器内容而耦合到另一代码段或硬件电路。信息、自变量、参数、数据等可以经由包含存储器共享、消息传递、令牌传递、网络传输等的任何合适的方式传递、转发、或传输。

应理解，以下公开内容提供用于实施各种实施例的不同特征的许多不同实施例或示例。下文描述部件以及布置的具体示例以简化本公开内容。当然，这些部件以及布置仅为示例且并不意欲进行限制。另外，本公开内容可以在各种示例中重复参考标号和/或字母。此重复是出于简化和清楚的目的且本身并不指示所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。此外，在以下描述中第一特征在第二特征上方或上的形成可以包含其中第一特征和第二特征直接接触地形成的实施例，并且还可以包含其中额外特征可以形成为插入第一特征和第二特征中使得第一特征和第二特征可以不直接接触的实施例。

图1是示出左垂直轴上的距离和右垂直轴上的浆液泵送速率与水平轴中的时间的图表。绘制在图表上的是实际浆液泵送速率、测量到的微震数据以及经典模型压裂传播距离-时间预计。

在本发明的一个实施例中，在已使用上述方法确定压裂模型后，落入模型内的微震数据可以从获取的地震数据中清除。剩余数据随后可以被分析以作出关于地球的地下部分的特性的确定。例如，在与水力压裂的传播有关的地震数据已从所述数据中清除后，可以识别与天然压裂的“活动”相关联的数据。例如，给定微震活动性的位置，可以获得微震数据，所述微震数据在离传播压裂太远的位置处太快地发生。先前已删除这些数据。然而，在本发明的实施例中，此数据可以被识别和分析以确定在被压裂的地下位置中的天然压裂的特性。此外，在本发明的各方面中，这些数据可以被馈送到此和/或其它模型中以确定水力压裂对地下位置的作用。

示例

所述示例跨越Barnett Shale中的三个井，执行在15级水力压裂过程上。先前已确定，在此多级情况中的所有级应同时被分析以完全理解微震活动性。因此，在理想环境中分析单个单独压裂的现有技术中的已知方法不能够应用于此现实世界情况中。此处仅详述在此复杂环境中第一级的分析。

通过注入压裂流体诱发水平井中的压裂。监测页岩中的所得压裂以检测微震事件并且记录这些微震事件的空间和时间。

下文呈现根据本公开内容的一个实施例的用以根据压裂传播的各种标准模型来以统计方式识别其空间和时间间距与水力压裂的传播一致的微震事件的群集的方法。

此解释随后应用于复杂压裂的前向模型以获得与泵送数据的一致性。

随后，复杂压裂模型经由有限元地质力学模拟而被检查、经由弹脆性破坏分析和塑性变形而解释以理解微震活动性的潜在源。

其结果是，可以通过此方法跨越各种学科获得自相一致的解释。

微震数据分析

在示例方法中，假设在传播前进时在压裂边缘处或在压裂边缘附近发生一些微震事件。还假设，水力压裂远离交互点传播的速度通过以下所谓的传播经典模型中的一者被合理地近似：刺激工程师所熟知的径向开裂、压力控制(称为PKN)、以及尖端控制(称为KGD)压裂模型。

径向

可以看出，这些模型基于某些物理参数的知识建立距离与时间之间的关系。

跟随诱生压裂，大量微震数据被获得。此外，在通过地层在声学上获得数据时，必须作出某些假设来确定微震事件的时间和位置。本领域技术人员了解此，并且常规上，微震事件由可能空间位置的有界区域表示，而不是由空间中的精确点表示。

1.在所描述的示例中，使用压裂传播的经典模型计算压裂传播速率。所使用的物理常数的不确定性或水平应力的区别用于提供潜在压裂传播速率的范围。

2.在所描述的示例中，最早的微震事件被选择且作为在空间和时间上的压裂起始点。在所描述的示例中，随后考虑此起始点是否与另一微震数据以及在步骤1中建立的假定压裂传播速率一致。

3.在所描述的示例中，发现一对事件，所述事件与起始点相比在时间上稍晚发生但是处于在步骤1中建立的压裂传播距离-时间关系内。这三个微震事件用于定义假定压裂平面。

4.在所描述的示例中，每一微震事件随后被测试以查看其是否足够接近在步骤1中建立的距离-时间关系而发生，并且是否接近在步骤3中建立的假定平面。如果用于微震事件的可能位置的有界区域与时间-距离关系以及假定平面重叠，那么其与假定平面一致。

与平面一致的所有微震事件的总和被确定并且被称为假定平面的传播兼容性。

5.在所描述的示例中，方法返回步骤3以从起始点识别另一对事件，并且重复此步骤直到不留下其它数据点对，并且起始点已被完全分析为止。

6.在所描述的示例中，方法返回步骤2并且采用另一(稍后)微震事件且针对该微震事件执行步骤3至5。

以此方式，针对微震事件为潜在压裂起始点，系统地检查每一微震事件，并且确定来自那些点的所有可能压裂。

结果是多个假定压裂平面，每一者具有不同传播兼容性值。

统计基线

由于存在大量数据并且在微震事件的空间位置上存在不确定性；因此在此级处可以存在很多个假定压裂平面。然而，这些假定压裂平面中的多个假定压裂平面并不涉及实际压裂且替代地仅为从数据拟合产生的伪像。因此，能够过滤假定压裂平面以清除可能不涉及实际压裂的那些假定压裂平面是很重要的。

在所描述的示例中，通过在数据集上执行以上分析建立统计基线，其中已知压裂传播关系不存在。此结果将产生已知为数据拟合的伪像且不针对实际压裂的假定压裂平面。

在所描述的示例中，获取实际微震数据并且通过随机交换事件次数破坏时间-空间关系。随后再次执行以上分析。

此统计方法称为‘自助法(bootstrapping)’，因为其使用实际数据来提取统计基线。

在此示例中，发现当时戳被互换时，大多数压裂平面具有15至25的传播兼容性。由于已知这些假定压裂平面中无一者涉及实际压裂平面，因此可以将此值范围作为统计基线，在统计基线以上假定压裂平面需要评价以被认为表示实际压裂。因此，在所描述的示例中，其中时戳为正确的所确定的任何假定压裂平面必须具有超过被认为表示实际压裂的此传播兼容性的传播兼容性。

如上所述，图1示出示出距离(左轴)和浆液泵送速率(右轴)对时间的图表。浆液泵送速率被示为线10。线12、14表示相应地基于PKN经典压裂传播模型的最大和最小压裂传播速率。线16、18表示相应地基于KGD经典压裂传播模型的最大和最小压裂传播速率。绘制的数据点是测量到的微震数据。

在理想情形下，与传播压裂一致的微震数据预期将分散在由12、14、16、或18表示的线下方的区域内。这是因为线12、14、16、18表示压裂的可能前向传播，而在压裂前进时压裂可以在时间上稍晚发生且发生在压裂尖端的后面。可以从数据中看出，不可能仅调节线12、14、16、18的位置直到所有微震数据均落入线下方的区域内为止。这是因为从具有多个井和级的现实世界环境以及微震数据源获得数据，而不是从压裂传播获得数据。

应注意，可以由此分析产生多个非常类似的假定压裂平面，每一者表示一个实际压裂。当实际压裂起始被检测为一个以上微震事件时这是可能的。在这种情况下，这些非常类似的平面可以被认为是单个假定平面，即使它们都具有高兼容性指数。

还应注意，离压裂的距离-时间预计太远的任何微震事件沿着时间轴20绘制示出以有助于明确性。可以看出，已以此方式排除许多数据点。

还应注意，存在时间上发生太早的大量微震事件22以至于不能作为传播压裂的一部分。然而，基于过去的体验，假定这些是在压裂本身之前的，但与除了压裂传播之外的材料破坏的形式有关的微震活动的结果。因此不排除这些数据点，因为它们可以通过应用下文论述的有限元分析来说明。

另外，存在以下的证据：早期事件22发生距离浆液诱发点太远，以至于不能作为源自泵送浆液的压裂的一部分。此时假定这指示稍后的天然压裂传播。

初步解释然后是预先存在的压裂可以响应于起始压裂传播而移动，并且当起始压裂到达它时其可能扩大。

到复杂压裂模型中的前向输入

在已排除具有低传播兼容性值的假定压裂平面后，结果是一系列假定压裂平面，其考虑微震数据的空间和时间测量两者而在统计上是显著的。然而，对数据解释的进一步改进可以通过采用这些假定压裂平面并且在复杂压裂模型中测试它们来获得。

用于复杂压裂模拟的软件是Mangrove Unconventional Fracture Model(mangrove-UFM)。

另外，假定预先存在天然压裂的位置被置于用于Mangrove-UFM的几何结构中以进行测试。

假定压裂平面以及实际浆液泵浦速率被置于其中。并非利用压裂传播的经典模型和近似的浆液泵浦速率中的一者，Mangrove-UFM使用实际浆液泵浦速率并且包含复杂压裂传播模型。

随后这用于测试假定压裂平面的起始次数和位置以查看它们是否与Mangrove-UFM一致。

还可能的是Mangrove-UFM将表明在时间上稍晚发生的压裂的起始次数，或具体而言空间位置。这些可能性随后可以被馈送回上文概述的方法以测试这些可能的其它起始。

因此，复杂压裂模型反馈并且允许本领域技术人员获得进一步信息以允许其排除或假设进一步假定压裂行为。此外，可以进一步详细检查微震数据以测试这些进一步假设，直到复杂压裂模型与测量到的数据一致为止。

例如，在这种情况下，mangrove-UFM提出诱生压裂与岩层中的预先存在的压裂平面接触。此外，Mangrove-UFM模拟提出在压裂碰撞预先存在的天然压裂时其向下前进。这是已无法单独通过微震数据和经典压裂等式预测的事情。

因此，所得解释示为与存在预先存在的天然压裂的以上假定一致，在诱生压裂到达所述预先存在的天然压裂时其扩大。

现在可以再次检查原始数据以测试触发此向下生长的新起始点，并且实际上数据支持此解释。

此一致性进一步倾向于由技术人员进行压裂事件的假定序列。

有限元地质力学

作为进一步的改进，可以为了与有限元地质力学模型的一致性而测试以上分析的输出。

诱生压裂被建模为压力填充槽。初始径向压裂和随后的向下生长在动态模拟中是分开的步骤。发现天然压裂上的塑性应变可以解释为该特征的微震活动的候选说明。

弹脆性区分析给出在空间上对应于观察到的微震活动性的潜在破坏的区。

根据本发明的实施例的方法通过考虑经由经典压裂模型的压裂的时空传播，以统计方式从微震事件中提取压裂平面。相对于统计基线测试以此方式恢复的几何结构，所述统计基线通过损坏数据集的时间方面来构造。

这些几何结构不提供复杂压裂系统的立即转化，而是用于构造复杂压裂的按时间顺序的和几何的描述，随后使用复杂压裂模拟器测试所述复杂压裂以理解材料平衡问题。

复杂压裂模拟结果应用回原始数据集以重新解释它们，并且转发到地质力学模拟，所述地质力学模拟用于获得与测量到的微震活动性相比较的破坏估计。

此方法可以产生多级、多井处理的自相一致的解释。

图2说明根据本发明的实施例的用于监测/确定由水力压裂过程产生的压裂的位置/传播的方法。

在本公开内容的实施例中，从水力压裂过程接收测量到的微震数据。所述数据可以包括由水力压裂过程产生的微震数据的记录的或实时的测量。

在本公开内容的实施例中，使用接收到的微震数据假定压裂轨迹的模型。压裂轨迹模型具有描述压裂通过地球地层的传播的空间分量和时间分量两者，其中在水力压裂过程中诱发压裂。使用地球地层的地质的材料特性的知识、用于压裂的起始点以及与假定压裂轨迹一致的至少两个测量到的微震事件来假定压裂轨迹模型。

地球地层的地质的材料特性的知识可以用于确定压裂的潜在方向，即，地层的力学、应力、天然压裂和/或类似者可以提供压裂方向概率或类似者。地球地层的地质的材料特性的知识和/或水力压裂过程的知识可以用于确定压裂传播速度或类似者。

压裂起始点可以是与剩余数据一致的数据中的最早微震事件中的一者，或者可以是从迭代数据以确定何时起始压裂发展而确定的数据中的点。在选择起始点后，可以选择两个其它微震事件，其中两个选定微震事件相对于起始点的时间和空间间距与压裂传播模型一致，即，与用于压裂的传播速度一致、与压裂的压裂方向一致、与地层中的天然压裂一致和/或类似者。在一些方面中，可以根据关于地质的知识、在水力压裂过程中泵送的流体的压力和/或类似者确定压裂速度。借助压裂从起始点的传播，使用压裂速度，基于两个点的时戳以及起始点的位置/时间，可以发现两个点是一致的。在某些方面中，地球地层的其它特性可以与传播速度一起用于确定微震事件是否与从起始点的压裂传播一致。在一些方面中，可以实时确定起始点和两个或更多个选定地震事件。

在本公开内容的实施例中，如上文确定的压裂轨迹的模型用于分析微震数据以评估额外测量到的微震事件是否足够接近压裂轨迹模型的时间和空间轨迹。在某些方面中，在分析中考虑在微震事件的空间和/或时间位置上的不确定性。在其它方面中，落入压裂轨迹模型的时间和/或特定阈值内的微震事件被认为足够接近压裂轨迹模型。

在本公开内容的实施例中，在确定微震数据中的与压裂轨迹模型一致的微震事件的数目后，一致微震事件的数目被分析以确定所述数目是否是统计显著的或类似者。在一个方面中，通过随机化微震数据中的微震事件的计时、确定用于随机化的数据的压裂轨迹的模型以及发现微震数据中的与随机压裂轨迹模型一致的一致微震事件的数目来确定显著性；此随机值随后与非随机化的值相比较。在其它方面中，借助随机化的微震事件分析压裂轨迹的模型，即，在微震数据中的已通过将随机事件次数分配到事件来随机化的微震事件，并且具有随机化的微震数据的一致性与具有实际微震数据的一致性相比较以确定显著性。

如上文所提供的所述方法的步骤可以视需要重复，直到发现与测量到的事件一致的至少一个似乎合理的压裂平面为止。

在本公开内容的实施例中，所确定的压裂平面/压裂传播可以用于管理/控制水力压裂过程、映射压裂地层和/或用于产烃预测/分析/管理。例如，取决于由本方法确定的压裂特性，可以实时地、以流体泵送速率、压裂放置等控制水力压裂过程。另外，所确定的压裂平面/压裂传播可以添加到储层模型并且用于进一步确定压裂放置过程、分析潜在的产烃、管理烃储层和/或类似者。控制水力压裂过程以确保刺激压裂的正确放置和/或记录这些压裂的放置可能是非常重要的。

前文概述若干实施例的特征使得本领域技术人员可以更好地理解本公开内容的各方面。本领域技术人员应理解，其可以简单地使用本公开内容作为设计或修改用于实现本文中所引入的实施例的相同目的和/或获得其相同优点的其它过程和结构的基础。本领域技术人员还应认识到，这些等效构造并未脱离本公开内容的范围，并且其可以在不脱离本公开内容的范围的情况下在本文中作出各种变化、替代和更改。更具体来说，除非不兼容，否则本文中描述的实施例和/或这些实施例的特征可以与本文中描述的其它实施例和/或这些其它实施例的特征组合。

提供本公开的摘要以允许读者快速确认技术公开内容的性质。所述摘要在遵守以下理解的情况下提交：其将不会用于解释或限制权利要求的范围或含义。

Claims (19)

1.一种分析从监测地下地质构造的诱生水力压裂获得的测量到的微震事件的方法，所述方法涉及

基于需要地质的材料特性的知识、起始点以及拟合所述诱生水力压裂的时间和空间轨迹的至少两个测量到的微震事件的压裂传播模型，假定具有时间和空间轨迹的演化平面压裂的位置；

评估额外测量到的微震事件是否足够接近被认为作为所述诱生水力压裂的传播的一部分发生的所述时间和空间轨迹，其中每一微震事件的时戳被随机化或混洗；

通过将足够接近的微震事件的数目与统计基线数目相比较来确定所述时间和空间轨迹是否统计显著；

迭代所述假定、所述评估、以及所述确定，直到发现与所述至少两个测量到的微震事件以及所述额外测量到的微震事件一致的至少一个被认为合理的压裂平面为止。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述压裂传播模型是至少一个经典压裂传播模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述压裂传播模型是伪3D压裂模型。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述材料特性选自由以下项组成的列表：杨氏模量、泊松比、最小水平应力、最大水平应力、泵浦速率、压裂高度以及张裂平面的下沉。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述起始点是第一微震事件。

6.根据权利要求5所述的方法，其中如果这至少两个微震事件不拟合所述时间和空间轨迹，那么稍后的微震事件被选择作为所述起始点，并且所述方法包括寻找拟合从该稍后起始点开始的压裂轨迹的两个微震事件。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述评估中，如果微震事件在压裂平面的10m之内，那么所述微震事件被认为是足够接近的。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述评估中，如果微震事件的可能位置的有界区域与压裂平面重叠，那么所述微震事件被认为是足够接近的。

9.根据权利要求1所述的方法，其中在已识别压裂平面之后，再次从相同起始点执行所述方法，但采用不同的一对测量到的微震事件来进一步评估所述起始点。

10.根据权利要求1所述的方法，其中在已充分地分析起始点后，在稍后的起始点上执行所述方法。

11.根据权利要求1所述的方法，其中具有高显著性的压裂平面用作复杂水力压裂模拟软件内的几何限制。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述确定包括将相对于所述统计基线数目具有高显著性的至少一个压裂平面与复杂水力压裂模型的预测相比较，以进一步测试所述压裂平面表示实际压裂的可能性。

13.根据权利要求11所述的方法，其中复杂水力压裂模型用于测试具有高显著性的至少一个压裂平面的平面传播的时间排序是否与复杂水力压裂模型预测一致。

14.根据权利要求11所述的方法，进一步包括使用所述复杂水力压裂模型的预测的结果来重新解释测量到的地震数据。

15.根据权利要求14所述的方法，其中在所述方法的第一次迭代期间，通过所述复杂水力压裂模拟软件预测的压裂传播替代在所述假定中使用的所述压裂传播模型。

16.根据权利要求14所述的方法，其中基于由所述复杂水力压裂模拟软件的预测导致的起始点，视需要迭代所述假定、所述评估、以及所述确定。

17.根据权利要求14所述的方法，其中对所述假定、所述评估、以及所述确定迭代需要的次数，直到获得测量到的数据的自相一致的解释为止。

18.根据权利要求1所述的方法，其中所述分析的结果用于将输入数据提供到地质力学模拟软件工具中，以预测除由压裂造成的材料破坏之外的材料破坏的位置和类型。

19.一种分析从监测地下地质构造的诱生水力压裂获得的测量到的微震事件的系统，包括：

至少一个处理器，配置为执行权利要求1-18中任一项所述的方法。