CN117233835A - 利用微地震监测技术优化地下储气库运行压力区间的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了利用微地震监测技术优化地下储气库运行压力区间的方法，该方法以储气库运行过程中实际诱发的微地震事件为基础，结合注采气施工过程中压力数据，分析微地震事件产生与压力的相关性，并以此为依据优化注采运行压力区间参数，避免破坏性微地震事件产生，以保障储气库安全运行。调研发现，国内尚无利用微地震监测技术优化储气库运行压力区间的相关研究成果。

Description

利用微地震监测技术优化地下储气库运行压力区间的方法

技术领域

本发明属于储气库安全监测及地球物理勘探中微地震数据处理领域，具体涉及利用微地震监测技术优化地下储气库运行压力区间的方法。

背景技术

储气库运行压力区间是影响储气库储气量和工作气量的重要参数。运行压力上限越高、下限越低，储气库空间利用率越高，库容量、工作气量越大，调峰能力越强。但是，在储气库运行过程中，过高或过低的压力都有可能诱发岩石破裂活动，导致储气库地质体完整性密封失效、造成天然气泄露。因此，合理的运行压力区间既能最大程度保证储气库的库容量及工作气量，又能保障储气库安全运行，是储气库运行过程中的重要参数。

储气库运行压力区间包含上限压力和下限压力。上限压力是储气库运行过程中的最大地层压力。在国内，一般选取储层的原始地层压力作为储气库的上限运行压力，但对于构造较为完整、盖层密封性好且内部断裂不发育的背斜或断背斜构造，可适当提高上限压力。一般通过分析盖层、断层、溢出点及边界地层的封闭有效性，预测圈闭有效密封所能承受的最大压力，结合气藏原始地层压力，综合确定上限压力。下限压力则是储气库运行过程中的最小地层压力。下限压力的取值需要综合考虑工作气量、井调峰采气进站压力、地层水侵及注采井数等因素，通过反映地层非均质性和各向异性特征的三维可视化数值模拟技术，模拟分析不同下限压力下工作气量、地层水侵流体分布、储层平面和纵向有效动用等多因素，确定运行下限压力。

目前，运行压力区间中的上、下限压力的取值方法都以岩石力学室内试验和数值模拟为基础，均为理论研究结果，而储气库实际运行情况更为复杂、受更多因素影响。因此有必要根据实际情况进行调整和优化。

发明内容

本发明所为了解决背景技术中存在的技术问题，目的在于提供了利用微地震监测技术优化地下储气库运行压力区间的方法，该方法以储气库运行过程中实际诱发的微地震事件为基础，结合注采气施工过程中压力数据，分析微地震事件产生与压力的相关性，并以此为依据优化注采运行压力区间参数，避免破坏性微地震事件产生，以保障储气库安全运行。调研发现，国内尚无利用微地震监测技术优化储气库运行压力区间的相关研究成果。

为了解决技术问题，本发明的技术方案是：

一种利用微地震监测技术优化地下储气库运行压力区间的方法，所述方法包括：

S1：输入微地震定位结果(x_i，y_i，z_i，T_i，M_wi)；

其中，(x_i，y_i，z_i)为第i个微地震事件反演空间位置坐标，T_i为微地震事件产生时间，M_wi为微地震事件震级大小，i∈[1,O]，O为微地震事件个数；

S2：输入储气库运行过程中压力参数P_t，其中t为时间，P_min为运行过程中最小压力，P_max为运行过程中最大压力，运行压力区间为(P_min，P_max)；

S3：根据微地震事件震级大小，优化储气库运行压力；

S4：在步骤S3优化后运行压力区间为(P_min，P_max)，根据微地震事件个数，继续优化储气库运行压力区间；

S5：利用步骤S3和S4对储气库注采运行过程中压力区间进行优化，优化后运行压力区间为(P_min，P_max)，即实现了优化地下储气库运行压力区间。

进一步，所述步骤S3具体包括：

S31：逐个判断微地震事件震级与震级常数a的关系，产生震级大于a的微地震事件时，对运行压力进行优化，否则不优化；即当M_wi>a时，确定第i个微地震发生时间为T_i，此时对应的运行压力值为其中，i∈[1,O]，O为微地震事件个数；

S32：若此时处于高压阶段即且/>时，优化上限运行压力/>

S33：若此时处于低压阶段即且/>时，优化运行下限运行压力/>

S34：应用步骤S31-S33利用微地震事件震级大小完成储气库运行压力区间优化，优化后运行压力区间为(P_min，P_max)。

进一步，所述步骤S4具体包括：

S41：确定时间分析步长L，按监测时间长度将整个监测过程分为Q段Q＝T/L，其中T为监测总时间；

S42：统计每个时间断内微地震事件个数R_j，平均压力P_j，其中j∈[1,Q]；

S43：当微地震事件个数R_j>b时，若此时处于高压阶段即|P_max-P_j|<|P_j-P_min|且P_j<P_max时，优化上限运行压力P_max＝P_j；若此时处于低压阶段即|P_max-P_j|>|P_j-P_min|且P_j>P_min时，优化运行下限运行压力P_min＝P_j，其余情况不进行优化；

S44：应用步骤①-③利用微地震事件产生个数完成储气库运行压力区间优化，优化后运行压力区间为(P_min，P_max)。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

一种利用微地震监测技术优化储气库运行压力区间的方法；以储气库运行过程中实际诱发的微地震事件个数、震级大小为基础，结合注采气施工过程中压力数据，有效优化注采运行压力区间参数，避免破坏性微地震事件产生，以保障储气库安全运行，意义重大。

附图说明

图1、微地震定位结果图；

图2、储气库注采过程中压力变化图；

图3、利用微地震事件震级优化储气库运行压力区间图；

图4、利用微地震事件个数优化储气库运行压力区间图。

具体实施方式

下面结合实施例描述本发明具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1：

本发明过程包括以下步骤：

1)输入微地震定位结果(x_i，y_i，z_i，T_i，M_wi)。

其中，(x_i，y_i，z_i)为第i个微地震事件反演空间位置坐标，T_i为微地震事件产生时间，M_wi为微地震事件震级大小，i∈[1,O]，O为微地震事件个数。

图1为微地震事件定位成果。

2)输入储气库运行过程中压力参数P_t，其中t为时间，P_min为运行过程中最小压力，P_max为运行过程中最大压力，运行压力区间为(P_min，P_max)

图2为储气库注采过程中压力变化图。

3)根据微地震事件震级大小，优化储气库运行压力。具体步骤如下：

①逐个判断微地震事件震级与震级常数a的关系，产生震级大于a的微地震事件时，对运行压力进行优化，否则不优化。即当M_wi>a时，确定第i个微地震发生时间为T_i，此时对应的运行压力值为其中，i∈[1,O]，O为微地震事件个数

②若此时处于高压阶段即且/>时，优化上限运行压力/>

③若此时处于低压阶段即且/>时，优化运行下限运行压力/>

④应用步骤①-③利用微地震事件震级大小完成储气库运行压力区间优化，优化后运行压力区间为(P_min，P_max)

图3为利用微地震事件震级优化储气库运行压力区间图。

4)在步骤3)优化后运行压力区间为(P_min，P_max)，根据微地震事件个数，继续优化储气库运行压力区间，具体步骤如下：

①确定时间分析步长L(一般以小时或天为单位)，按监测时间长度将整个监测过程分为Q段Q＝T/L，其中T为监测总时间。

②统计每个时间断内微地震事件个数R_j，平均压力P_j，其中j∈[1,Q]

③当微地震事件个数R_j>b时，若此时处于高压阶段即|P_max-P_j|<|P_j-P_min|且P_j<P_max时，优化上限运行压力P_max＝P_j；若此时处于低压阶段即|P_max-P_j|>|P_j-P_min|且P_j>P_min时，优化运行下限运行压力P_min＝P_j，其余情况不进行优化。

④应用步骤①-③利用微地震事件产生个数完成储气库运行压力区间优化，优化后运行压力区间为(P_min，P_max)。

图3为利用微地震事件个数优化储气库运行压力区间图。

5)利用步骤3)步骤4)对储气库注采运行过程中压力区间进行优化，优化后运行压力区间为(P_min，P_max)。

该方法可以根据注采过程中地层破裂实际情况有效优化运行压力，避免大量、强能量微地震事件产生，保障储气库安全运行。

具体地：

图1微地震定位结果图；横坐标为模型X坐标(单位：m)；纵坐标为模型Y坐标(单位：m)，颜色代表微地震事件发生先后顺序，绿的先发生红的后发生，球的大小代表微地震事件震级，蓝色点为井口坐标，棕色点为监测井井口。

图2储气库注采过程中压力变化图；横坐标为日期(单位：天)，纵坐标为储层压力值(单位：MPa)。P_max为储气库运行过程中最大地层压力，P_min为储气库运行过程中最小地层压力，储气库运行压力区间为(P_min，P_max)。

图3为利用微地震事件震级优化储气库运行压力区间图；横坐标为日期(单位：天)，左纵坐标为压力值(单位：MPa)，右纵坐标为震级(单位：里士震级)。蓝色折现图为注采过程中地层压力变化，橘红色柱状图为注采过程中产生微地震事件震级大小，蓝色虚直线为震级常数a，红色水平直线为优化前注采压力区间(P_min，P_max)，绿色水平直线为利用微地震事件震级优化后储气库运行压力区间(P_min，P_max)。

图4为利用微地震事件个数优化储气库运行压力区间图；横坐标为日期(单位：天)，左纵坐标为压力值(单位：MPa)，右纵坐标为个数(单位：个)。蓝色折现图为注采过程中地层压力变化，橘红色柱状图为注采过程中产生微地震事件个数，蓝色虚直线为事件个数b，红色水平直线为利用微地震事件震级优化后储气库运行压力区间(P_min，P_max)，绿色水平直线为利用微地震事件个数优化后储气库运行压力区间(P_min，P_max)。

上面对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (3)

1.一种利用微地震监测技术优化地下储气库运行压力区间的方法，其特征在于，所述方法包括：

S1：输入微地震定位结果(x_i，y_i，z_i，T_i，M_wi)；

其中，(x_i，y_i，z_i)为第i个微地震事件反演空间位置坐标，T_i为微地震事件产生时间，M_wi为微地震事件震级大小，i∈[1,O]，O为微地震事件个数；

S2：输入储气库运行过程中压力参数P_t，其中t为时间，P_min为运行过程中最小压力，P_max为运行过程中最大压力，运行压力区间为(P_min，P_max)；

S3：根据微地震事件震级大小，优化储气库运行压力；

S4：在步骤S3优化后运行压力区间为(P_min，P_max)，根据微地震事件个数，继续优化储气库运行压力区间；

S5：利用步骤S3和S4对储气库注采运行过程中压力区间进行优化，优化后运行压力区间为(P_min，P_max)，即实现了优化地下储气库运行压力区间。

2.根据权利要求1所述的一种利用微地震监测技术优化地下储气库运行压力区间的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

S31：逐个判断微地震事件震级与震级常数a的关系，产生震级大于a的微地震事件时，对运行压力进行优化，否则不优化；即当M_wi>a时，确定第i个微地震发生时间为T_i，此时对应的运行压力值为其中，i∈[1,O]，O为微地震事件个数；

S32：若此时处于高压阶段即且/>时，优化上限运行压力/>

S33：若此时处于低压阶段即且/>时，优化运行下限运行压力/>

S34：应用步骤S31-S33利用微地震事件震级大小完成储气库运行压力区间优化，优化后运行压力区间为(P_min，P_max)。

3.根据权利要求1所述的一种利用微地震监测技术优化地下储气库运行压力区间的方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

S41：确定时间分析步长L，按监测时间长度将整个监测过程分为Q段Q＝T/L，其中T为监测总时间；

S42：统计每个时间断内微地震事件个数R_j，平均压力P_j，其中i∈[1,Q]；

S43：当微地震事件个数R_j>b时，若此时处于高压阶段即|P_max-P_j|<|P_j-P_min|且P_j<P_max时，优化上限运行压力P_max＝＝P_j；若此时处于低压阶段即|P_max-P_j|>|P_j-P_min|且P_j>P_min时，优化运行下限运行压力P_min＝＝P_j，其余情况不进行优化；

S44：应用步骤①-③利用微地震事件产生个数完成储气库运行压力区间优化，优化后运行压力区间为(P_min，P_max)。