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发表于 2025-12-09 分类于 work 阅读次数：本文字数： 2k 阅读时长 ≈ 2 分钟

摘要

水力压裂是提高非常规储层油气产量的关键手段，刻画裂缝几何形态与扩展过程对理解储层响应、优化完井设计具有重要价值。分布式声波传感（DAS）可记录包含直达 P/S 波、转换波与反射波在内的完整微地震波场，提供大孔径观测。本文利用 DAS 记录的微地震反射 S 波，结合 f-k 滤波与射线追踪，将反射波走时映射为空间反射率，实现裂缝成像。实例研究表明，反射成像推断的裂缝发育与低频 DAS（LF-DAS）观测的裂缝驱动相互作用（FDI）高度一致，并能揭示未抵达光纤的远端裂缝。同一压裂阶段多个事件的成像结果可拼接为裂缝动态演化的“快照”。该方法为微地震监测提供了新的高分辨率成像维度。

前人研究及不足

研究	内容	不足
Maxwell (2014)	微地震云解释裂缝系统	仅事件点集，无裂缝面成像；无法识别远端裂缝
Jin & Roy (2017)	LF-DAS 观测裂缝开闭应变	只能感知光纤附近应变，对远端裂缝“看不见”
Staněk et al. (2022)	提出射线追踪微地震反射成像理论	仅合成数据验证，缺乏现场多事件、时移验证
Grechka et al. (2017)	3C 检波器反射波联合反演位置与速度	检波器稀疏，反射波识别困难；未利用 DAS
Lellouch et al. (2022)	DAS 导波研究	聚焦导波机制，未利用反射波成像裂缝面

本文数据

数据	说明
DAS 微地震数据	加拿大 Montney 组三井同步压裂，水平监测井 B 光纤，4 m gauge，2 kHz 采样，道距 4 m
LF-DAS 应变数据	同一光纤 0.1 Hz 采样，记录裂缝开闭与 FDI
测井速度模型	垂直监测井 C 的声波测井建立层状各向同性 Vp/Vs 模型
微地震事件目录	机器学习自动检测与定位，3 个阶段共 110 个事件，其中 29 个含清晰反射 S 波

本文方法

事件筛选与反射波识别
- f-k 滤波分离 heel/toe 向波场
- 切除直达波，保留反射 S 波
- 人工+自动挑选含线性同相轴的事件
射线追踪映射成像
- 将事件震源→光纤平面离散为潜在反射点
- 计算各点反射 S 波到时，将 DAS 振幅映射到空间反射点
- 合并双向成像，低通+中值滤波
时移成像与 LF-DAS 对比
- 同一阶段 3 个事件成像，观察裂缝生长→抵达光纤→闭合过程
- 与 LF-DAS 应变瀑布图对比，验证反射体为新裂缝

本文结果

裂缝面清晰成像
- 事件 A：距光纤 50–125 m 裂缝垂直光纤，与 LF-DAS 无 FDI 区域对应，证实为远端裂缝
- 事件 B：裂缝斜交光纤，形态弯曲，揭示速度不均质影响
动态演化“快照”
- 阶段 13 三事件序列：
  事件 1（压裂 36 min 前）→裂缝距光纤 80 m
  事件 2（4 min 后）→裂缝抵达光纤，LF-DAS 出现 FDI
  事件 3（36 min 后）→反射能量增强，裂缝更连续，随后振幅减弱→闭合
反射波可持续 10 天
- 反射振幅随时间衰减，可用于评估支撑剂保持效果
成像盲区定量给出
- 事件震源与光纤夹角、裂缝阻抗对比、几何扩散决定可成像长度，实际裂缝可能比像更长

创新点与贡献

创新	贡献
首次现场验证“微地震事件=主动源”反射成像	将理论方法落地，用 29 个事件拼接出裂缝动态演化电影
提出 DAS 反射成像与 LF-DAS 联合解释框架	反射成像定位远端裂缝，LF-DAS 记录近光纤应变，二者互补
揭示反射波“生命周期”	裂缝形成后数小时反射最强，10 天后衰减，可用于支撑剂耐久性评估
给出成像适用条件与盲区	震源-光纤几何、裂缝阻抗、速度模型误差对成像长度与形态的影响被量化

不足与未来方向

不足	说明
假设裂缝垂直光纤、零开口	实际裂缝可能弯曲、倾斜，需 3D kirchhoff 或 RTM 成像
使用均匀速度模型	远源（>500 m）时各向异性/横向变化导致像弯曲，需层析或全波形反演
振幅未做真幅恢复	几何扩散、辐射图案、DAS 角度响应未校正，难以反演裂缝开口与阻抗
近源区反射被切除	为保护直达波而 mute，导致光纤附近 0–25 m 裂缝信息丢失，需改进波场分离
自动化程度待提高	反射波识别、速度模型更新、成像参数选取仍需人工干预，未来可嵌入深度学习实现实时成像

摘要

相关研究的重要性