Рассматривается возможность оценки параметров напряжённого состояния пласта по динамике возникновения микросейсмических событий, сопровождающих закачку жидкости в пористый коллектор. Работа основана на статистическом моделировании микросейсмичности, обусловленной ростом порового давления в массиве, находящемся в состоянии фрикционного равновесия. Анализируется связь формы кривых зависимости числа событий от порового давления с параметрами тензора напряжений и характеристиками ориентационного распределения потенциальных плоскостей скольжения. Показано, что динамика микросейсмической активности характеризуется наличием локальных максимумов, соответствующих касанию окружностей Мора критерием Мора–Кулона, что позволяет связать их положения с параметрами напряжённого состояния среды, в частности с величиной промежуточного главного напряжения. Установлено, что при умеренной анизотропии ориентаций плоскостей скольжения и достаточном числе зарегистрированных событий параметры промежуточного главного напряжения и коэффициент Лоде–Надаи могут быть восстановлены с высокой точностью. В то же время при высокой анизотропии ориентаций локальные максимумы становятся слабо различимыми, что приводит к существенному снижению информативности кривых микросейсмической активности. Полученные результаты демонстрируют возможность использования формы кривых микросейсмической активности для первичной оценки напряжённого состояния пласта и величин горизонтальных напряжений по данным микросейсмического мониторинга, а также для анализа достоверности получаемых оценок в зависимости от качества и объёма наблюдений.
The study examines the possibility of estimating in-situ stress state parameters from the temporal evolution of microseismic events accompanying fluid injection into a porous reservoir. The approach is based on statistical modeling of microseismicity induced by pore pressure increase in a rock mass under frictional equilibrium. The relationship between the shape of event count versus pore pressure curves and the stress tensor parameters, as well as the characteristics of the orientation distribution of potential slip planes, is analyzed. It is shown that the evolution of microseismic activity is characterized by the presence of local maxima corresponding to tangency between Mohr circles and the Coulomb failure criterion, which makes it possible to relate their positions to the parameters of the stress state, in particular to the magnitude of the intermediate principal stress. It is established that under moderate anisotropy of slip plane orientations and a sufficient number of recorded events, the intermediate principal stress and the Lode–Nadai coefficient can be recovered with high accuracy. In contrast, at high anisotropy of orientations, the local maxima become poorly distinguishable, leading to a significant reduction in the informativeness of the microseismic activity curves. The obtained results demonstrate that the shape of microseismic activity curves can be used for a preliminary assessment of the stress state and horizontal stress magnitudes from microseismic monitoring data, as well as for evaluating the reliability of such estimates depending on the quality and volume of observations.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.