Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Восстановление параметров анизотропии в задаче микросейсмического мониторинга гидроразрыва пласта

ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Восстановление параметров анизотропии в задаче микросейсмического мониторинга гидроразрыва пласта"

На правах рукописи

ЯСКЕВИЧ Сергей Владимирович

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ АНИЗОТРОПИИ В ЗАДАЧЕ МИКРОСЕЙСМИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА

25.00.10-«Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

005570069

Новосибирск — 2015

005570069

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте нефтегазовой геологии и геофизики им. A.A. Тро-фимука Сибирского отделения Российской академии наук (ИНГГ СО РАН, г.Новосибирск) Научный руководитель:

кандидат физико-математических наук, Дучков Антон Альбертович. Официальные оппоненты:

Сердюков Сергей Владимирович, доктор технических наук, заведующий лабораторией физических методов воздействия на массив горных пород Института горного дела СО РАН, г. Новосибирск. Краснова Мария Александровна, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории фундаментальных проблем нефтегазовой геофизики и геофизического мониторинга Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, Москва. Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт вычислительной математики и математической геофизики Сибирского отделения Российской академии наук (ИВМиМГ СО РАН).

Защита состоится 30 апреля 2015 г. в 1300 часов на заседании диссертационного совета Д 003.0G8.03, созданного на базе Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института нефтегазовой геологии и геофизики им. A.A. Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук, в конференц- зале.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью организации, просим направлять по адресу: Просп. Акад. Коптюга, 630090, г. Новосибирск факс. (8-383) 333-25-13, 330-28-07 e-mail: NevedrovaNN@ipgg.sbras.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИНГГ СО РАН и на сайте http://www.ipgg.sbras.ni/ni/education/commettee/Yaskevich2015.

Автореферат разослан 11 марта 2015 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 003.068.03 r-f/ /' г, при ИНГГ СО РАН, д.г.-м.н., доцент /Ucy Неведрова H.H.

ВВЕДЕНИЕ

Объектом исследования является однородная горизонтально-слоистая анизотропная среда, на предмет определения ее упругих параметров посредством кинематической инверсии данных скважиппого микросейсмического мониторинга гидроразрыва пласта.

Актуальность работы.

Последнее время гидроразрыв пласта (ГРП) активно применяется при разработке нетрадиционных (например, сланцевых) залежей нефти и газа. В процессе ГРП в массиве горной породы создается трещина (система трещин), развитие которой сопровождается микросейсмическими событиями, регистрируемыми трехкомпонентпыми сейсмоприемниками, расположенными в соседних скважинах или на поверхности. Развитию методов обработки данных микросейсмического мониторинга посвящено множество работ (S. Maxwell, S. Shapiro, V. Grechka, V. Vavrycuk, L. Eisner, J. Rutledge, P. Dunkan, T. Urbancic, D. Angus, Л.М. Kendall, A. Wustefeld, B.A. Кочнева, E.M. Чеспо-кова, П.Б. Бортпикова и др). В скважинном микросейсмическом мониторинге для описания среды часто используются горизонтально-слоистые изотропные скоростные модели сред, параметры которых определяются по акустическому каротажу. В то же время геологическая среда часто представлена сильно анизотропными породами (например, глинистыми сланцами). Неучет анизотропии сказывается па точности определения гипоцентров микросейсмических событий и восстановления геометрии трещин. В работах L. Thomsen, К. Helbig, L. Vernik, V. Grechka, И.Р. Оболепцевой, И. Цвапкина, С.Б. Горшкале-ва, посвященных кинематической обработке сейсмических данных, предложены разнообразные способы оценки параметров анизотропии. Однако системы наблюдений при скважинном микросейсмическом мониторинге ГРП заметно отличаются от изученных ранее, так что требуется отдельное рассмотрение. Известны работы S. Maxwell и G.V. Michaud, показывающие важность учета эффективной анизотропии при обработке данных микросейсмического мониторинга. В связи с этим актуальным является восстановление параметров слоисто-однородных анизотропных сред одновременно с локализацией гипоцентров микросейсмических событий методом кинематической инверсии данных скважииных систем наблюдения.

Цель - восстановление параметров анизотропии среды в задаче скважиппого микросейсмического мониторинга гидроразрыва пласта.

Научная задача - на модельных и реальных данных с помощью кинематической инверсии, в классе елоисто-одпородных анизотропных моделей с фиксированными (известными априори) горизонтальными границами, определить параметры анизотропии.

Основные результаты, выносимые на защиту:

1.Показана принципиальная возможность реконструкции параметров слоев трансверсалыю изотропной модели среды по наблюденным в вертикальных скважинах временам прихода продольной и поперечных воли от микросейсмических событий, происходящих при гидроразрыве пласта.

2.На представительной серии численных экспериментов проанализировано влияние анизотропии па точность определения координат гипоцентров микросейсмических событий. Показано, что при сильной анизотропии среды ошибка определения азимута трещины гидроразрыва, в случае использования изотропной модели среды, может достигать 15-20 градусов.

3.Сформулированные утверждения верифицированы на реальных данных: выделены времена вступлений продольной и поперечных волн, построена анизотропная скоростная модель среды и уточнена геометрия трещины гидроразрыва. Полученные результаты прошли геологическую экспертизу.

Научная новизна и личный вклад.

Для типичных систем наблюдений скважинного микросейсмического мониторинга ГРП посредством кинематической инверсии данных на синтетических и реальных данных соискателем лично показана необходимость учета анизотропии и определены параметры однородной горизонтально-слоистой анизотропной модели среды с достаточной для практического применения точностью. Впервые по экспериментальным данным микросейсмического мониторинга обнаружено устойчивое расщепление поперечных волн, использованное при инверсии. На представительном множестве трапсверсальпо изотропных слоистых моделей выполнено численное исследование точности восстановления параметров.

Теоретическая и практическая значимость.

Важным теоретическим результатом работы является распространение метода восстановления параметров анизотропии среды (кинематической инверсии) па задачу обработки данных микросейсмического мониторинга ГРП. Использование анизотропной модели среды позволяет повысить точность локализации гипоцентров микросейсмических событий и, как следствие, определить достоверные положение и геометрию трещины ГРП.

Практическая значимость заключается в обосновании целесообразности использования анизотропной модели среды для получения точных положений гипоцентров микросейсмических событий, необходимых в практических приложениях.

Практическую и теоретическую значимость представляют собой полученные на множестве моделей оценки точности определения анизотропных параметров слоистых моделей.

Достоверность результатов.

Достоверность результатов основана на современных численных методах решения нелинейной обратной кинематической задачи, в которой для минимизации функционала невязки используется метод сопряженных градиентов, а ее устойчивость определяется числом обусловленности матрицы производных Фреше. Анализ единственного решения и оценка влияния на него случайного шума в данных осуществляется методом Монте-Карло — инверсия выполняется для ряда случайных начальных значений параметров модели и ряда реализаций случайного шума в данных.

Использованные реальные сейсмограммы характеризуются высоким отношением сигнал/шум, что определяет надежность выделения вступлений полезных волн. Приведены поляризационные диаграммы, четко показывающие расщепление поперечных волн, наличие которого свидетельствует об анизотропии среды. Качество инверсии данных подтверждается уменьшением разброса гипоцентров микросейсмических событий (в сравнении с результатами в изотропной модели) и значительным уменьшением невязок с наблюденными данными.

Результаты работы опробованы в рамках хоздоговорных работ по переобработке микросейсмических данных с компаниями Shell и Marathon Oil.

Основные результаты работы докладывались на международных и всероссийских конференциях: Международной ежегодной конференции и выставке EAGE (Дания, Копенгаген, 2012: Великобритания, Лондон, 2013); Международной ежегодной конференции и выставке SEG (США, Хьюстон, 2013); Международной конференции KazGEO EAGE (Казахстан, Алматы, 2012); Международном геотермальном симпозиуме (China, Wuhan, 2012): Международной научно-практической конференции '"Тюмень 2013: Новые геотехнологии для старых провинций" EAGE (Россия. Тюмень, 2013); Голь-дииских чтениях (Россия, Новосибирск, 2011); Научном конгрессе "ГЕОСИБИРЬ" (Россия, Новосибирск, 2011, 2013): V Международной научно-практической конференции "Проблемы инновационного развития нефтегазовой индустрии" (Казахстан, Алматы, 2013); Международной научно-практической конференции "IX Международный молодежный нефтегазовый форум" (Казахстан, Алматы, 2012); 5-й, G-й Международной Сибирской конференции молодых ученых по паукам о земле (Россия, Новосибирск. 2010, 2012): Трофимуковских чтениях молодых ученых (Россия, Новосибирск, 2010, 2013).

Публикации. Основные результаты но теме диссертации изложены в 9 печатных изданиях [1-9], из которых 3 — в научных журналах, рекомендованных перечнем Высшей аттестационной комиссии [2,8,9], G - в сборниках трудов конференций [1,3-7], индексируемых в базах данных научных публикаций (Scopus, РИНЦ).

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и одного приложения. Полный объем диссертации составляет 105 страниц с 35 рисунками и G таблицами. Список литературы содержит 9G наименований.

Благодарности.

Автор выражает благодарность С.Б. Горшкалеву, И.Р. Оболенцевой, S. Shapiro, B.B. Карстену, В.Д. Суворову, Ю.Н. Орлову, М.А. Красновой, Г.М. Митрофанову, Е.В. Павлову, М.А. Павловой, Т.В. Нефедкиной за полезные и аргументированные советы, рекомендации и комментарии, касающиеся диссертации.

Автор глубоко благодарен V. Grechka - научному консультанту, главному геофизику компании Marathon Oil. Выполненная работа стала возможной благодаря его участию. Регулярное общение во многом повлияло на научное мировоззрение и профессиональные взгляды автора. Благодаря V. Grechka автору была предоставлена уникальная возможность работы с реальными данными.

Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю, кандидату физико-математических наук, доценту A.A. Дучкову за постоянное внимание и огромную поддержку в процессе работы над диссертацией.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность исследований, формулируются цель и задачи работы, описываются научная новизна, личный вклад соискателя и практическая значимость результатов.

Первая глава посвящена детальному литературному обзору и анализу современных методов обработки данных скважинного микросейсмического мониторинга. Определено место исследований, выполняемых автором.

Вторая глава посвящена описанию применяемых методов обработки данных скважинного микросейсмического мониторинга. Описываются граф обработки данных, постановка прямой и обратной кинематической задачи и способы оценки устойчивости. Вводится характеристика геометрического разрешения системы наблюдения (отношение эффективной длины косы к среднему удалению до микросейсмических событий).

Важной частью главы является описание используемого класса моделей среды: рассматриваются слоисто-однородные модели с фиксированными горизонтальными границами. При наличии перфорационных событий положение источника для них считается известными. Неизвестные параметры модели включают в себя анизотропные параметры слоев (с/), положения гипоцентров микросейсмических событий (хе) и времена их возникновения (те), т.е. имеем вектор неизвестных параметров: т = {с/, хе, те}. Схематически параметризация модели показана на рисунке 1.

Прямая задача расчета времен пробега сейсмических волн^т) решается посредством лучевого трассирования в слоисто-однородных моделях.

it о

га Q.

Р-

Q. Ш с га ее га

£

01 -Э-

-е-

m

' среднее расстояние до событий «depth»

*з

m - {сщ,хе1тер}

Рисунок 1 - Параметризация модели. Треугольниками обозначены положения сейсмоприемников; черные точки - положения микросейсмических событий; красная звездочка - положение перфорации. Серыми линиями показаны границы между слоями

Для решения обратной задачи используется оптимизационная постановка, т.е. с помощью метода сопряженных градиентов минимизируется

о

функционал невязки между временами прихода волн, определенными из данных [td"ta) и рассчитанными для выбранной модели (t(m)):

L(m) = ||t(m) - t',uia|| ->• min. (1)

Для оценки устойчивости решения обратной задачи в определенные времена triata вносится гауссов шум с пулевым средним и стандартным отклонением, соответствующим точности определения времен прихода волн в реальных задачах. Инверсия осуществляется для каждой из к (к = 1,..., ЛГд.) реализаций случайного шума в данных. Таким образом, определяется множество возможных решений т^, которое характеризует область неединственности обратной задачи. Далее по этому множеству можно определить средние значения параметров то и их дисперсию <т(т):

Nk N~k

то = 1 /Nk тЬ = \ - ш0)2. (2)

fc=l \ к= 1

Устойчивость решения обратной задачи также оценивается с номощыо числа обусловленности матрицы производных Фреше SF = dt/dm, рассчитываемой в области правильного решения но аналитическим формулам, которые известны для слоисто-однородных сред; эти же производные определяют градиент для минимизации функционала невязки L(m). Известно, что данный подход позволяет в линеаризованной постановке получить некоторое представление об устойчивости обратной задачи.

В третьей главе на примере синтетических данных автором показано, что пеучет анизотропии среды может приводить к систематическим сдвигам определяемых гипоцентров микросейсмических событий и неправильной оценке геометрии трещины ГРП.

Данный эффект наблюдался автором на ряде анизотропных моделей среды. Рассмотрим пример однородной трансверсально-изотропиой среды с горизонтльной осыо симметрии (HTI). Для разных систем наблюдений (Рисунок 2, 3) были рассчитаны времена пробега волн и азимуты поляризаций продольных воли ( использующиеся как направление на событие в случае одной наблюдательной скважины); в них были внесены 50 различных реализаций случайного шума с дисперсией 0.5 мс для времен (5 градусов для азимутов). При кинематической инверсии данных в предположении анизотропии модели (HTI) множество решений показано маленькими точками па рисунках 2, 3, слева; они оказываются сконцентрированы вокруг их истинных положений. При инверсии в предположении изотропной модели множество решений образует облака, которые имеют систематическое смещение относительно истинных положений гипоцентров (см. Рисунки 2, 3, справа). Для

6

Рисунок 2 - Результаты локализации микросейсмических событий для одной наблюдательной скважины. Большими синими точками обозначены действительные положения микросейсмических событий, маленькие точки обозначают гипоцентры микросейсмических событий, полученные в результате инверсии зашумленных данных, треугольниками обозначены положения сейсмоприемников

одной наблюдательной скважины размер "облаков" гипоцентров оказываются больше из-за ошибок, внесенных в азимуты.

В главе большое внимание уделено обоснованию того, что параметры трансверсально изотропных слоев среды могут быть восстановлены в результате инверсии наблюденных времен прихода прямых продольной и поперечных волн. Исследования выполнялись в классе слоисто-однородных моделей, показано влияние системы наблюдений и мощности слоев на точности восстановления анизотропных параметров. В наиболее благоприятных случаях анизотропные параметры восстанавливаются с точностью до первых процентов, а направления осей симметрии анизотропии - до первых градусов.

Для трехслойной модели и хорошей системы наблюдений, изображенной на рисунке 4, параметры модели определяются с очень высокой точностью. Хорошее совпадение определяемых гипоцентров (зеленые точки) с истинными положениями (большие черные точки) показано на рисунке 4, множества восстановленных томсоновских анизотропных параметров пока-

Рисунок 3 - Результаты локализации микросейсмических событий для двух наблюдательных скважин

Таблица 1 — Восстановленные параметры слоистой НТ1 среды и точность определения параметров второго слоя (при его мощности 20 м)

Номер слоя УР0 (км/с) (км/с) £ 6 7 О

1 2.1 0.2 0.2 0.2 0

2 2.5 ± 0.02 1.8 ±0.01 0.4 0.2 ±0.025 0.1 ±0.016 30 ± 1.0

3 3 2 0.02 -0.1 0.02 90

запы точками разных цветов на рисунке 5. средние значения анизотропных параметров приведены в таблице 1. Точность определения параметров Томсо-на (при мощности второго слоя 125 м) не превышают: 0.01 км/с для Уро, 0.01 для е,6, 7; первые градусы для направления горизонтальной оси симметрии а. При уменьшении мощности второго слоя (до 20 м) точность восстановления его параметров несколько снижается (Таблица 1), но остается высокой.

Рисунок 4 - Расположение истинных гипоцентров событий (черные точки) и результаты их локализации (зеленые точки) в трехслойной НТ1 — НТ1 — НТ1 среде. Слева - вид сбоку, справа - в плане; заштрихованные плоскости -положение плоских границ (мощность второго слоя менялась с 20 до 125 м), стрелками (справа.) показаны направления осей симметрии НТ1 слоев. Томсоповские анизотропные параметры слоев даны в таблице 1

0.2 0.4 0.6 0.8

£

Рисунок 5 - Восстановленные томсоновские параметры (Уро, ^зо,<5) Для

трехслойной НТ1 — НТ1 — НТ1 модели. Маркеры разного цвета соответствуют разным слоям: зеленый - слой 1, красный - слой 2 (значок ' ' для мощности 20 м. кружок для мощности 125 м), синий - слой 3

В четвертой главе приведены результаты независимой обработки реальных данных микросейсмического мониторинга гидроразрыва на месторождении сланцевого газа. На этих данных впервые удалось определить устойчивое расщепление поперечных воли для большого количества микросейсмических событий и показана возможность построения слоисто-однородной анизотропной модели с помощью кинематической инверсии времен прихода прямых Р-, 51— и 52— волн. В главе детально обсуждаются исходные материалы и основные этапы их обработки.

Система наблюдений микросейсмического мониторинга показана на рисунке 6. Сейсмоприемпики были расположены в двух наблюдательных скважинах (Скв. 1 и Скв. 20 и показаны треугольниками на рисунке. ГРП проводилось в горизонтальной скважине (жирная черная линия па рисунке). На рисунке С черными точками показаны гипоцентры событий, полученные в результате стандартной обработки в изотропной скоростной модели. Поводом для повторной независимой обработки стала достаточно большая среднеквадратичная невязка, 3.6 мс, между наблюденными и расчетными временами пробега и наличие в данных расщепления поперечных волн, что говорит о сейсмической анизотропии реальной геологической среды.

2.5г

о

<УЭ

1.5-

2.6 2.8 3 3.2 УРО км/с

О.Зг 0.2 0.1 0

-ОтЬ

"°-2о

300

250

5 200 0)

ш 150

0

О

>- 100

-50 -100 150

Скв. 2

•г»

•'^»мТ'Й^,

Скв. 1 -

-200 -150 -100 -50 0 50

X (Восток) м

(О

I

10

>-3150

3200 3250

•ч'Ч.-.

•'■■^'к ■ > л

Скв. 2

Скв. 1 *

"'1М& . ! Д., ..» .

X А "Ч1

А '

3050

2

га 3100

X

\о

с: 115И

3200

3250

100 150 200 250 300

-250 -200 -150 -100 -50 0 50 X (Восток) м

Скв. 1

100 150 * 200 250 3(

■-'-1-Т-Л-1- -—-

А. А . \

" 1

-150 -100

О 50 100 150 У (Север) м

200 250 300 350

Рисунок 6 Система наблюдений и гипоцентры микросейсмических событий: вид в плане (слева) и два вида сбоку (справа). Черные точки - локализация гипоцентров в изотропной модели, красные точки - в анизотропной слоистой модели. Жирная черная линия - горизонтальная скважина ГРП. тонкие линии - границы слоев, тонкие

треугольники - положение сейсмоприемников

Таблица 2 — Анизотропная модель по результатам инверсии реальных данных (верхние три слоя - орторомбическая симметрия, нижние два -вертикально трансверсально-изотропная)

Слой Уро Цю £(1) е(2) ¿(1) ¿(2) 6т 7(1) 7(2) а

(км/с) (км/с) С)

1 4.69 2.66 0.13 0.11 0.06 0.11 -0.01 0.03 0.04 149.8

2 3.11 2.12 0.34 0.31 -0.04 0.07 0.01 0.36 0.48 145.1

3 4.54 2.69 -0.05 0.04 0.25 0.20 0.11 0.01 -0.01 140.7

4 2.81 1.97 0.27 <- 0.19 < — <— 0.035 <— -

о 4.17 2.38 0.09 < — -0.16 — <— 0.013 <— -

В ходе обработки были определены времена прихода волн для 104 микросейсмических событий: 1172 значений для продольной волны, 2585 -быстрой поперечной, 850 - медленной поперечной. В результате инверсии данных была проведена одновременная локализация гипоцентров микросейсмических событий и построена пятислойиая анизотропная скоростная модель. На рисунке 6 красными точками показано положение гипоцентров в анизотропной модели среды, слева видно, что "облако" микросейсмических красных точек сместилось приблизительно на 40 м в сторону наблюдательных скважин, стало более узким и своей формой больше напоминает трещину. Полученная невязка времен пробега для анизотропной модели уменьшилась до 0.66 мс, что значительно меньше невязки для изотропной модели и сравнимо с точностью определения времен прихода в реальных данных. Таким образом, был сделан вывод, что новые положения гипоцентров лучше соответствуют геометрии развития трещины ГРП, что также совпало с мнением геологов компании по поводу уточненного изображения трещины.

В таблице 2 приведены восстановленные анизотропные параметры слоев. Верхние три слоя имеют орторомбическую симметрию, описываемую анизотропными параметрами Цванкина (Уро, ^о, е^1',

а), нижние два слоя - вертикально трансверсальпо-изотропную симметрию, которая описывается томсоновскими параметрами (^о, ^о, е,5, 7). Полученные параметры анизотропии согласуются с независимыми измерениями, проведенными на образцах скважинных кернов.

Основное значение в улучшении качества обработки (уменьшение невязки, уточнение геометрии трещины) сыграло уточнение времен прихода волн и анизотропная инверсия. Именно это позволило использовать в процедуре ииверсии оба типа поперечных волн. Гипоцентры некоторых событий, для которых не удалось определить времена прихода Р— волны, были лока-

12

лизоваиы за счет определения времен прихода двух поперечных волн. Для данных микросейсмического мониторинга это было сделано впервые.

Заметим, что полученные результаты подтверждают теоретические выводы, сделанные в предыдущих главах по результатам анализа серии численных экспериментов.

В четвертой главе также выполнена оценка статистической значимости построения анизотропной скоростной модели для наблюденных данных и показано, что уменьшение невязки, достигаемое за счет увеличения числа параметров модели, является статистически значимым.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа посвящена исследованию возможности использования анизотропных моделей среды при обработке да........ микросейсмического мониторинга.

Важным результатом метода микросейсмического мониторинга являются определяемые положения гипоцентров микросейсмических событий. В работе на примерах синтетических и реальных данных автором показано, что в случае анизотропной среды использование анизотропной скоростной модели позволяет получать более точные положения гипоцентров микросейсмических событий, а пренебрежение анизотропией среды может приводить к систематическим ошибкам 1! определяемых положениях гипоцентров микросейсмических событий. Систематические ошибки локации в свою очередь могут приводить, например, к смещенным оценкам геометрии трещины ГРП. Актуальность исследования обусловлена частым применением микросейсмического мониторинга при гидроразрыве в сланцеватых породах, которые известны своей анизотропией.

В работе показана возможность восстановления параметров однородных и слоистых трансверсально изотропных моделей сред для характерных систем наблюдений при скважинном микросейсмическом мониторинге. Из основных характеристик систем наблюдений в работе рассмотрены: количество наблюдательных скважин, наличие или отсутствие данных от перфораций и отношение длины расстановки сейсмонриемников к среднему удалению до событий. Для ряда синтетических однородных и слоисто-однородных анизотропных моделей был проведен анализ устойчивости решения обратной кинематической задачи; сделаны количественные оценки точности восстановления параметров анизотропии для зашумленных данных. Также для оценки устойчивости инверсии для ряда моделей был проведен анализ числа обу-

словлеиности матрицы производных Фреше времен пробега к параметрам модели.

В случае одной наблюдательной скважины важным аспектом, влияющим на локализацию гипоцентров событий являются ошибки определения азимута прихода поперечной волны. Для однородных азимуталыю-анизотроппых сред показано, что ошибки поляризационного анализа Р—волны позволяют проводить локацию гипоцентров и восстановление параметров анизотропии. Для слоистых анизотропных сред был сделан вывод, что использование только одной наблюдательной скважины может приводить к большим ошибкам при решении обратной задачи. Главной причиной является то, что лучи в этом случае не лежат в вертикальной плоскости даже в случае горизонтально-слоистой модели.

Показано, что использование двух наблюдательных скважин почти на порядок увеличивает точность определения анизотропных параметров слоев (трансверсально-изотропная и орторомбическая симметрии) и существенно увеличивает точность локализации гипоцентров, которая в данном случае составляет первые метры.

Наличие данных от перфораций также улучшает точность определения анизотропных параметров слоев, так что к их использованию следует относиться с большим вниманием. Так, в некоторых случаях наличие данных от перфораций может быть критичным для устойчивого решения обратной задачи.

Выполненный анализ влияния геометрических характеристик системы наблюдений показал, что для получения надежных результатов крайне желательно иметь расстановку приборов, которая по длине превышает среднее расстояние до микросейсмических событий. В этом случае можно ожидать высокую точность построения скоростной модели и локализации гипоцентров.

В работе впервые показана возможность построения слоистой анизотропной скоростной модели на реальных данных микросейсмического мониторинга. Система наблюдений состояла из двух наблюдательных скважин. Данных от перфораций не было, но были использованы длинные расстановки сейсмоприемников, вдвое превышающие среднее расстояние до событий. В данных систематически наблюдалось расщепление поперечных волн; были определены времена вступления быстрой и медленной поперечных волн, которые далее использовались для построения слоистой анизотропной скоростной модели и локализации гипоцентров микросейсмических событий. Результаты показали, что использование анизотропной скоростной модели привело к построению намного более выразительного изображения трещины.

Стандартный подход состоит в использовании только данных перфораций для калибровки скоростной модели. Исследованный в работе подход использует кроме перфораций также данные от микросейсмических событий, что позволяет заметно увеличить геометрию просвечивания среды лучами и строить анизотропные скоростные модели. При этом геометрия просвечивания среды (разброс направлений пробега волн) в микросейсмическом мониторинге может оказаться намного шире, чем в других сейсморазведочных методами, что говорит о ее повышенной информативности при исследовании анизотропии среды.

Возможное развитие работ по данному направлению может состоять в использовании времен прихода отраженных волн, которые периодически наблюдаются в реальных данных, для повышения надежности результатов обработки данных микросейсмического мониторинга. Важной задачей также является использование поляризаций прямых волн при решении обратной задачи локализации гипоцентров и построения скоростной модели. Важным аспектом также является апробация разрабатываемого подхода на большем объеме реальных данных. Интересным направлением исследований может стать анализ ошибок определения глубины границ на результаты решения обратной задачи.

Направление, 1! котором автору видятся значительное перспективы для развития методов микросейсмического мониторинга - это его комплек-сирование с геомеханическим моделированием. В этом направлении, в частности, может оказаться интересным изучение анизотропии, вызванной изменением напряженного состояния в ходе гидроразрыва.

ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Yaskevich, S. V. Simultaneous microseismic event location and anisotropic velocity model building in HTI media / S. V. Yaskevich, A. A. Duchkov // Extended abstracts 74 EAGE Conference Exhibition. - Denmark, Copenhagen, 2012.

2. Grechka, V. Inversion of microseismic data for triclinic velocity models / V. Grechka, S. V. Yaskevich // Geophysical Prospecting. - 2013. - Vol. 61. -Issue 6. - P. 1159-1170.

3. Grechka, V. Azimuthal anisotropy in microseismic monitoring: Part 1-Theory /' V. Grechka, S. V. Yaskevich // SEG Technical Program Expanded Abstracts. - USA, Houston, 2013. - P. 1987-1991.

4. Grechka, V. Azimuthal anisotropy in microseismic monitoring: Part 2-Case study / V. Grechka, S. V. Yaskevich // SEG Technical Program Expanded Abstracts. - USA, Houston, 2013. - P. 1992-1997.

5. Yaskevich, S. V. Influence of perforation shot geometry on estimation of anisotropic (HTI) parameters in microseismic monitoring / S. V. Yaskevich, A. A. Duchkov // SEG Technical Program Expanded Abstracts. - USA, Houston, 2013. - P. 1998-2002.

C. Yaskevich, S. V. Robustness of HTI parameters estimation in downhole microseismic surveys / S. V. Yaskevich, A. A. Duchkov // Extended Abstracts, 75th EAGE Conference Exhibition. - United Kingdom, London, 2013.

7. Яскевич, С. В. Микросейсмический мониторинг в азимутально-анизотропных средах. Точность локации и возможность определения параметров анизотропии / С. В. Яскевич, F. Andersson, А. А. Дучков // Сборник материалов IX Международного научного конгресса «ГЕО-Сибирь-2013». Том 2 «Недропользование. Горное дело. Новые направления и технологии поиска, разведки и разработки полезных ископаемых».

- Новосибирск, 2013. - С. 9-14.

8. Яскевич, С. В. Сравнение систем наблюдения в микросейсмическом мониторинге / С. В. Яскевич, А. А. Дучков // Технологии сейсморазведки.

- 2013. - № 3. - С. 37-52.

9. Grechka, V. Azimuthal anisotropy in microseismic monitoring: A Bakken case study / V. Grechka, S. Yaskevich // Geophysics. - 2014. - T. 79. - №. 1. - P. KS1-KS12.

Технический редактор Т.С. Курганова

Подписано в печать 11.02.2015 Формат 60x84/16. Бумага офсет №1. Гарнитура Тайме _Печ.л. 0,9. Тираж 100. Зак. № 125_

ИНГГ СО РАН, 630090, Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3