水力压裂实验声发射信号的分形特征及聚类分析
详细信息 查看官网全文
- 论文作者：王天宇 ; 田守嶒 ; 任文希 ; 盛茂
- 年：2016
- 作者机构：中国石油大学(北京);
- 论文关键词：分形 ; 压裂改造体积 ; 聚类分析 ; 声发射信号
- 会议召开时间：2016-10-15
- 会议录名称：2016中国地球科学联合学术年会论文集（三十三）——专题61：分形理论在地学和石油工程中的应用、专题62：非常规油气（致密油气）勘探与开发地球物理基础理论方法
- 语种：中文
- 分类号：TE377
- 学会代码：ZGDW
- 会议名称：2016中国地球科学联合学术年会
- 会议地点：中国北京
- 主办单位：中国地球物理学会、中国地震学会、全国岩石学与地球动力学研讨会组委会、中国地质学会构造地质学与地球动力学专业委员会、中国地质学会区域地质与成矿专业委员会
- 学会名称：中国地球物理学会
- 页数：2
- 文件大小：1237k
- 原文格式：D
- 会议级别：全国
摘要
页岩气是低碳、清洁的新兴能源。我国页岩气资源丰富,加快页岩气勘探开发能够直接增加我国天然气供应、优化能源结构、提高能源利用效率。水力压裂是目前页岩气开采主要使用的技术,压裂改造体积(SRV)是评价压裂增产效果的重要指标。目前仍然缺乏定量表征压裂改造体积的方法,本文拟通过分形和聚类分析方法对压裂改造体积进行定量评价。基于室内真三轴压裂实验得到的声发射信息,采用广义关联积分方法,对声发射事件的空间分形维数进行了计算。声发射事件空间分布的广义关联积分为C(r),两个声发射事件点之间的距离为r,如果震源空间分布具有分形结构,其广义关联积分函数可以表示为(公式1)。其中D为分形维数。C(r)∝r~D广义关联积分函数对公式两边取对数再通过线性回归,即可求得分形维数D(见图1)。计算结果表明:声发射事件的空间分布具有分形特征。分形维数趋近于2,表示生成的裂缝网络呈现平面分布;分形维数趋近于3,表示生成的裂缝网络呈空间分布;分形维数越趋近于3,表示压裂改造越充分。此外,利用kmeans分析方法,基于欧氏距离建立反映声发射事件之间相似性程度大小的距离矩阵,通过最短距离法建立类与类之间的相似性测度,并对压裂改造体积进行分类。(见图2声发射时间点分类图)。图中圆点表示声发射事件点,不同颜色代表不同类别。此方法为定量评价压裂改造体积(SRV)提供了一个新的思路。
引文
1.Kagan Y Y.Observational evidence for earthquakes as a nonlinear dynamic process[J].Physica D:Nonlinear Phenomena,1994,77(1):160-192.
2 .Hirata T.A correlation between the b value and the fractal dimension of earthquakes[J].Journal of Geophysical Research:Solid Earth(1978–2012),1989,94(B6):7507-7514.
3 .唐礼忠,李夕兵.矿山地震活动多重分形特性与地震活动性预测[J].岩石力学与工程学报,2015,29(09):1818-1824.
4 .Ishida T,Aoyagi K,Niwa T,et al.Acoustic emission monitoring of hydraulic fracturing laboratory experiment with supercritical and liquid CO2[J].Geophysical Research Letters,2012,39(16).
2 .Hirata T.A correlation between the b value and the fractal dimension of earthquakes[J].Journal of Geophysical Research:Solid Earth(1978–2012),1989,94(B6):7507-7514.
3 .唐礼忠,李夕兵.矿山地震活动多重分形特性与地震活动性预测[J].岩石力学与工程学报,2015,29(09):1818-1824.
4 .Ishida T,Aoyagi K,Niwa T,et al.Acoustic emission monitoring of hydraulic fracturing laboratory experiment with supercritical and liquid CO2[J].Geophysical Research Letters,2012,39(16).