基于微地震监测三维点集的压裂储层前缘、面积和体积计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及地球物理领域，特别是涉及到一种根据油气井水力压裂微地震监测结 果（即三维点集）确定压裂储层前缘（英文缩写SRF)、计算压裂储层面积（英文缩写SRA) 和压裂储层体积（英文缩写SRV)的方法。
【背景技术】
[0002] 水力压裂是油气井增产的一项重要措施，水力压裂形成的人工裂缝可以通过微地 震监测结果来进行描述。水力压裂时由于高压流体注入储层，导致储层岩石破裂并释放微 弱的地震信号，通过井下或地面布设监测阵列可以接收这些微地震信号，再通过信号处理 和震源定位可以确定震源坐标。水力压裂微地震监测的结果是三维空间中的一系列事件 点，对于简单的条状裂缝可以由事件点的分布拟合出裂缝的方位、长度、高度等参数，但是 对于复杂的网状裂缝，微地震事件点的分布没有明确的方向性，分布范围比较分散，无法用 方位、长度、高度等简单参数描述。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种根据油气井水力压裂微地震监测 结果事件点的三维坐标数据，特别适用复杂裂缝进行裂缝直观和定量描述需要的基于微地 震监测三维点集的压裂储层前缘、面积和体积计算方法。
[0004] 本发明的总体方案是：
[0005] 步骤1，将微地震监测结果事件点的三维坐标数据投影到水平面，计算裂缝区域总 体的压裂储层前缘（SRF)和压裂储层面积（SRA);
[0006] 步骤2,将微地震监测结果事件点在垂直方向分为多层，计算每层的压裂储层前缘 (SRF)和压裂储层面积（SRA);
[0007]步骤3,将每层的压裂储层面积（SRA)乘以层高，得到每层的压裂储层体积（SRV)， 所有层的压裂储层体积（SRV)求和即得到总体的压裂储层体积（SRV)。
[0008] 上述方案还包括：计算压裂储层前缘（SRF)是利用水平面上的点集，采用计算几 何学中的Alpha-shape方法确定平面事件点的Alpha形状，其边界点的连线就表示形状的 轮廓，即得到压裂储层前缘（SRF)。
[0009] 得到的压裂储层前缘（SRF)是平面事件点的一个三角形剖分，计算每个三角形的 面积并求和就得到压裂储层前缘（SRF)形状所表示的压裂储层面积（SRA)。
[0010] 上述方案进一步包括：
[0011] 在步骤1中，采用的微地震监测结果是一系列微地震事件三维震源点组成的点集 P=(PiP2…pj，其中N是总的事件点的个数，Pi = (Xiy;Zi)是第i个事件点及其三维 坐标，将三维点集P投影到水平面得到对应的平面点集Q= (?q2…qN}，其中Q1= (X1^1) 是第i个平面事件点及其坐标；
[0012] 针对平面点集Q，采用计算几何学中的Alpha-shape方法构造平面点集的Alpha形 状，通过不断调整Alpha-shape方法中的可调参数a的值，得到一个接近于真实形状的平 面点集的三角形剖分，取边界点依次连线就得到能够直观地表示压裂裂缝波及区域形状的 压裂储层前缘（SRF);
[0013] 平面点集Q的Alpha形状是平面点集的一个三角形剖分，按照下面的公式计算每 个三角形的面积
[0015]
，而a，b，c分别为三角形三条边的边长，将平面点集Q的Alpha形状所有三角形面积求和，即得到压裂储层面积（SRA);
[0016] 在步骤2中，将三维点集P在垂直方向上分层，根据垂向坐标的范围，把层高h分 为M层，每层有Nk个事件点，
，第k层的三维点集为$ = " ^L投 影到水平面上得单层的平面点集这=?f2…采用步骤1中相同的方法，即采用 Alpha-shape方法得到单层平面点集Qk的Alpha形状，取边界点依次连线就得第k层的压 裂储层前缘（SRF)，再计算得到第k层的压裂储层面积（SRA);
[0017] 在步骤3中，利用步骤2得到的每层的（SRA)再乘以层高h，就得到每层的裂缝扩 散区域的体积，所有层的体积求和就得到总的压裂储层体积（SRV)。
[0018] 本发明中的方法构造的所有事件点平面分布的SRF直观地描绘了压裂裂缝波及 区域的平面形状，计算SRF包围形状的面积SRA，可以定量地描述压裂裂缝波及的面积；在 垂直方向划分多层后，可以计算每层事件点的SRF和SRA，在层高和Alpha-shape方法的可 调参数a取值较好时，可以比较准确的计算总体的SRV，从而定量的估计压裂后产能区域 的体积大小。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明方法的一具体实施例的流程图；
[0020] 图2是某一口井微地震监测结果事件点的三维空间分布图；
[0021] 图3是三维事件点在水平面投影的平面点集的分布；
[0022] 图4是所有微地震事件点的平面点集的Alpha形状；
[0023] 图5是某一层的平面点集的Alpha形状；
[0024] 图6是某一层的SRA乘以层高得到的体积示意图。
【具体实施方式】
[0025] 为使本发明的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所 附图式，作详细说明如下。
[0026] 第一步，微地震监测结果是一系列微地震事件三维震源点组成的点集P={PlP2 …PN}，其中N是总的事件点的个数,Pi= (Xiy;Zi)是第i个事件点及其三维坐标。将三 维点集P投影到水平面得到对应的平面点集Q=Iq1q2…qN}，其中Q1 =Uuy1)是第i 个平面事件点及其坐标。
[0027] 针对平面点集Q，采用计算几何学中的Alpha-shape方法构造平面点集的Alpha形 状。Alpha-shape方法是基于平面点集的Delaunay三角形剖分的一种方法,Delaunay三角 形剖分方法得到的点集形状轮廓只能是凸多边形，而Alpha-shape方法可以得到凹多边形 的形状，表示的形状更准确。Alpha-shape方法有一个可调参数a，通过不断调整参数a 的值，可以得到接近于真实形状的轮廓。Alpha-shape方法得到的也是平面点集的一个三角 形剖分，取边界点依次连线就得压裂储层前缘SRF，SRF直观地表示了压裂裂缝波及区域的 形状轮廓。
[0028] 平面点集Q的Alpha形状是平面点集的一个三角形剖分，按照下面的公式计算每 个三角形的面积
[0030]
，而a，b，c分别为三角形三条边的边长，将平面点集Q的Alpha 形状的所有三角形的面积求和，即得到压裂储层面积SRA，SRA量化地表示了压裂裂缝波及 区域的面积大小。
[0031] 第二步，将三维点集P在垂直方向上分层，根据垂向坐标的范围，按一定的层高分 为多层，例