储气库微地震监测系统的选井方法、选井设备及部署方法与流程
本发明涉及储气库微地震监测领域，更具体地说，它涉及储气库微地震监测系统的选井方法、选井设备及部署方法。
背景技术：
1、随着国内天然气消费市场持续扩大，天然气需求量呈快速增长趋势。天然气地下储气库作为天然气季节调峰和应急供气的最佳方式，在国内冬季用气高峰期发挥了重要的调幅保供作用并有力保障了国家重要骨干管道的安全平稳运行。与国外以简单背斜和高渗储层为基础建库相比，中国建库对象主要为复杂破碎断块、低渗强非均质性储层。复杂的地质条件使得中国储气库在长期运行过程中面临中重大的地质安全风险。国内储气库安全监测以流量、温度、压力和流体组分常规监测为主，监测手段单一，缺乏对圈闭密封性和流体运移的最直接监测手段。
2、微地震监测系统可对储气地质体断层、盖层、溢出点进行有效监测，保证储气库安全运行。微地震监测系统论证分析是微地震数据采集的一个重要环节，最优监测系统不仅可以采集到高质量信号、提高定位精度、节约成本、降低消耗，还可以减少现场处理时间、保证微地震技术的实时性。目前，微地震监测系统的设计研究主要是基于新钻监测井进行部署，对于已有老井的利用不足，监测成本较高。
3、因此，本技术提供储气库微地震监测系统的选井方法、选井设备及部署方法，解决上述问题。
技术实现思路
1、本技术的目的是提供储气库微地震监测系统的选井方法、选井设备及部署方法，解决现有微地震监测系统对于已有老井利用不足、监测成本高的问题，通过现有老井部署储气库微地震监测系统，降低储气库微地震监测系统部署成本，提高储气库微地震监测能力。
2、本技术第一方面，提供储气库微地震监测系统的选井方法，包括：获取准备数据，准备数据包括：储气库区域的边界坐标和储气库区域内可用老井的坐标、井轨迹和测井数据；根据准备数据结合蒙特卡洛方法计算储气库区域面积；根据准备数据分析每口可用老井的单井微地震有效监测范围；根据储气库区域面积和单井微地震有效监测范围计算监测井需求数量；根据监测井需求数量分析满足监测井需求数量的所有可用老井排列组合；根据可用老井的坐标和单井微地震有效监测范围，计算每个可用老井排列组合的监测范围重叠面积；根据可用老井的坐标、单井微地震有效监测范围和储气库区域的边界坐标，结合蒙特卡洛方法计算每个可用老井排列组合的有效监测范围与储气库区域的总面积；从所有可用老井排列组合中选择满足总面积最小的前k个组合，并从中选择监测范围重叠面积最小的组合作为用于部署储气库微地震监测系统的最优监测井组合。
3、采用上述技术方案，通过计算储气库区域面积和论证微地震单井有效监测范围，确定老井监测井数及井位分布可能存在的所有排列组合方式，并计算每个排列组合方式的监测范围重叠面积，进而选出最优监测井组合，用于储气库微地震监测系统部署；为基于老井部署储气库微地震监测系统提供具体的选井方案，优化监测系统部署，提高储气库微地震监测能力，同时避免新钻监测井，降低监测成本。
4、在一种可能的实施方式中，根据准备数据结合蒙特卡洛方法计算储气库区域面积，包括：以储气库区域在东西方向和南北方向的最大距离作为长和宽，建立矩形区域；在矩形区域内均匀随机撒点，累计击中储气库区域的点数；将击中点数除以总撒点数乘以矩形区域面积，得到储气库区域面积。
5、在一种可能的实施方式中，根据准备数据分析每口可用老井的单井微地震有效监测范围，包括：根据震级和地震矩的关系，论证每口可用老井的单井微地震可监测最小震级；根据单井微地震可监测最小震级，绘制每口可用老井的单井微地震监测能力论证图；根据单井微地震监测能力论证图，计算可监测最小震级为t时的监测半径，作为单井微地震有效监测范围。
6、在一种可能的实施方式中，震级和地震矩的关系为：
7、
8、式中，mw是震级，m0是地震矩。
9、在一种可能的实施方式中，t为-2级。
10、在一种可能的实施方式中，根据储气库区域面积和单井微地震有效监测范围计算监测井需求数量，监测井需求数量为满足下列不等式的井数n的最小值：
11、nπr2≥augs，n＝1,2,…,n
12、式中，n是井数，r是单井微地震有效监测范围，augs是储气库区域面积，n是储气库区域内可用老井的总数。
13、在一种可能的实施方式中，根据监测井需求数量分析满足监测井需求数量的所有可用老井排列组合，通过如下公式得到：
14、
15、式中，m是所有可用老井排列组合，n是储气库区域内可用老井的总数，nwell是监测井需求数量。
16、在一种可能的实施方式中，根据可用老井的坐标和单井微地震有效监测范围，计算每个可用老井排列组合的监测范围重叠面积，其中，第k个可用老井排列组合的监测范围重叠面积为：
17、
18、式中，sk是第k,k＝1,2,…,m,个可用老井排列组合的监测范围重叠面积，ai,j是第i和第j口监测井的重叠面积，nwell是监测井需求数量，d为第i和第j口监测井的距离，r是单井微地震有效监测范围。
19、本技术第二方面，提供储气库微地震监测系统的选井设备，用于实现如上述的储气库微地震监测系统的选井方法，包括：数据获取单元，用于获取准备数据，准备数据包括：储气库区域的边界坐标和储气库区域内可用老井的坐标、井轨迹和测井数据；储气库区域面积计算单元，用于根据准备数据结合蒙特卡洛方法计算储气库区域面积；单井有效监测范围计算单元，用于根据准备数据分析每口可用老井的单井微地震有效监测范围；监测井需求数量计算单元，用于根据储气库区域面积和单井微地震有效监测范围计算监测井需求数量；可用老井排列组合分析单元，用于根据监测井需求数量分析满足监测井需求数量的所有可用老井排列组合；重叠面积计算单元，用于根据可用老井的坐标和单井微地震有效监测范围，计算每个可用老井排列组合的监测范围重叠面积；总面积计算单元，用于根据可用老井的坐标、单井微地震有效监测范围和储气库区域的边界坐标，结合蒙特卡洛方法计算每个可用老井排列组合的有效监测范围与储气库区域的总面积；最优监测井组合分析单元，用于从所有可用老井排列组合中选择满足总面积最小的前n个组合，并从中选择监测范围重叠面积最小的组合作为用于部署储气库微地震监测系统的最优监测井组合。
20、本技术第三方面，提供储气库微地震监测系统的部署方法，包括：获取检波器下放数据，包括：检波器下放深度、检波器个数、级间距；根据上述的储气库微地震监测系统的选井方法，获取最优监测井组合；根据检波器下放数据将检波器下放至最优监测井组合，得到储气库微地震监测系统。
21、与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：提出储气库微地震监测系统的选井方法、选井设备，为基于老井部署储气库微地震监测系统提供具体的选井方案，优化监测系统部署，提高储气库微地震监测能力，同时避免新钻监测井，降低监测成本；提出储气库微地震监测系统的部署方法，避免新钻监测井，降低监测成本，基于最优监测井组合优化监测系统部署，提高储气库微地震监测能力；通过本方案部署的储气库微地震监测系统可以极大降低储气库在注采和提压过程中地质体完整性失效的风险，可以辅助优化储气库注采参数和地质模型，并且可以识别存储活动可能引起的地震活动，为储气库安全预警和优化运行提供科学依据。
技术特征：
1.储气库微地震监测系统的选井方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要1所述的储气库微地震监测系统的选井方法，其特征在于，根据所述准备数据结合蒙特卡洛方法计算储气库区域面积，包括：
3.根据权利要求1所述的储气库微地震监测系统的选井方法，其特征在于，根据所述准备数据分析每口可用老井的单井微地震有效监测范围，包括：
4.根据权利要求3所述的储气库微地震监测系统的选井方法，其特征在于，所述震级和地震矩的关系为：
5.根据权利要求3所述的储气库微地震监测系统的选井方法，其特征在于，所述t为-2级。
6.根据权利要求1所述的储气库微地震监测系统的选井方法，其特征在于，根据所述储气库区域面积和所述单井微地震有效监测范围计算监测井需求数量，所述监测井需求数量为满足下列不等式的井数n的最小值：
7.根据权利要求1所述的储气库微地震监测系统的选井方法，其特征在于，根据所述监测井需求数量分析满足监测井需求数量的所有可用老井排列组合，通过如下公式得到：
8.根据权利要求1所述的储气库微地震监测系统的选井方法，根据所述可用老井的坐标和所述单井微地震有效监测范围，计算每个可用老井排列组合的监测范围重叠面积，其中，第k个可用老井排列组合的监测范围重叠面积为：
9.储气库微地震监测系统的选井设备，其特征在于，用于实现如权利要求1-8任一所述的储气库微地震监测系统的选井方法，包括：
10.储气库微地震监测系统的部署方法，其特征在于，包括：
技术总结
本发明公开了储气库微地震监测系统的选井方法、选井设备及部署方法，涉及储气库微地震监测领域，解决现有微地震监测系统对于已有老井利用不足、监测成本高的问题，其技术方案要点是：通过计算储气库区域面积和论证微地震单井有效监测范围，确定老井监测井数及井位分布可能存在的所有排列组合方式，并计算每个排列组合方式的监测范围重叠面积，进而选出最优监测井组合，用于储气库微地震监测系统部署；为基于老井部署储气库微地震监测系统提供具体的选井方案，优化监测系统部署，提高储气库微地震监测能力，同时避免新钻监测井，降低监测成本。
技术研发人员：王飞,徐刚,魏路路,刘博,林鹤,韦正达
受保护的技术使用者：中油奥博（成都）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5