專利名稱：基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)的同型波時(shí)差定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地球物理勘探微地震監(jiān)測技術(shù)，更具體地講，涉及一種結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)的同型波時(shí)差定位方法。
背景技術(shù)：
微地震監(jiān)測就是通過觀測、分析生產(chǎn)活動中所產(chǎn)生的微小地震事件來監(jiān)測生產(chǎn)活動之影響、效果及地下狀態(tài)的地球物理技術(shù)。該方法是在油氣藏開采開發(fā)的壓裂過程中，通過在地面或井中布置檢波器，接收壓裂施工中接收地層因壓裂而產(chǎn)生人工裂縫時(shí)的微地震波(通稱為微地震事件)。通過對接收到的微地震事件(P波或S波)進(jìn)行一系列數(shù)據(jù)處理技術(shù)，將發(fā)生人工裂縫的空間位置反演出來，從而預(yù)測人工裂縫的發(fā)育趨勢及空間展布，為壓裂效果的評判及后期的油氣田開采開發(fā)提供指導(dǎo)。現(xiàn)有的微地震監(jiān)測定位反演的總體思路主要采取以下步驟:
步驟一:將檢波器接收到微地震信號P波或S波進(jìn)行波至?xí)r間拾?。?br> 步驟二:根據(jù)測井、射孔資料建立區(qū)域精細(xì)速度模型；
步驟三:根據(jù)步驟二建立的速度模型，利用非線性反演算法進(jìn)行一個(gè)震源的定位；
步驟四:重復(fù)步驟三，最終完成對一個(gè)微地震事件定位。
上述方法中，對于一個(gè)記錄的微地震事件，需要給定一個(gè)初始點(diǎn)(即初始空間位置估計(jì))，若初始震源位置與當(dāng)前記錄的微地震事件空間的偏差很大，則在進(jìn)行上述步驟三中，因?yàn)榕袛鄻?biāo)準(zhǔn)而導(dǎo)致出現(xiàn)局部極值，使得定位出的震源空間位置與實(shí)際微地震事件的空間位置誤差較大。
若選用逐點(diǎn)搜索對地下空間位置進(jìn)行震源掃描，則對每個(gè)記錄的微地震事件，都會引起數(shù)量龐大的正演初至迭代計(jì)算，過大的計(jì)算量必將導(dǎo)致處理時(shí)間的延長。
微地震監(jiān)測最重要的一點(diǎn)是在壓裂施工的現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(在壓裂施工的同時(shí)，能夠在很短的時(shí)間內(nèi)，根據(jù)接收到的微地震事件，反演出該微地震事件的空間坐標(biāo))，只有這樣，才能真正地發(fā)揮微地震監(jiān)測對壓裂效果進(jìn)行實(shí)時(shí)的評判和指導(dǎo)作用。因此，微地震監(jiān)測震源位置的反演是計(jì)算速度和精度必須兼顧的技術(shù)問題。若保證不了反演定位精度，則可能得出錯(cuò)誤的評判；若保證不了反演定位的速度，則不能保證微地震監(jiān)測的實(shí)時(shí)性。發(fā)明內(nèi)容
為了克服 上述缺點(diǎn)，本發(fā)明公開一種基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)的同型波時(shí)差定位方法，其特征在于，包含以下幾個(gè)步驟:(a)將通過正演得出的微地震波的初至?xí)r間寫入初至?xí)r間數(shù)據(jù)庫，初至?xí)r間數(shù)據(jù)庫表示為Database ，々2，...tkl} ,...心—!,心},…,尤,…tk1} ,...^i7-1，(}”..，{^,ι 九，...tI]，…tIj-1，tIj })，其中，t表示利用射線追蹤算法計(jì)算第j個(gè)檢波器所接收到第i個(gè)震源的微地震波初至?xí)r間，1、j是自然數(shù)；(b)對監(jiān)測的微地震事件進(jìn)行波至?xí)r間拾取，建立該微地震事件的微地震波的波至?xí)r間集；(C)對監(jiān)測的微地震事件進(jìn)行方位角求取，取得該微地震事件的發(fā)生方位角；(d)用所述微地震事件的波至?xí)r間集和初至?xí)r間數(shù)據(jù)庫進(jìn)行微地震事件空間位置的反演。
當(dāng)再次發(fā)生另一微地震事件時(shí)，重復(fù)步驟(b)至步驟(d)，從而完成對另一微地震事件的定位。
本發(fā)明的步驟(a)中的針對每個(gè)網(wǎng)格的正演的地震波的初至?xí)r間通過如下步驟而得出:(al)根據(jù)微地震監(jiān)測的測井資料和射孔數(shù)據(jù)建立地震波的精細(xì)速度模型；(a2)建立微地震發(fā)生空間區(qū)域，對該微地震事件發(fā)生空間區(qū)域按照笛卡爾坐標(biāo)系中的x、y、z軸方向進(jìn)行網(wǎng)格剖分；(a3)利用射線追蹤算法和布置在地面或井中的檢波器，正演出第i個(gè)網(wǎng)格所表示的微地震點(diǎn)的微地震波的初至?xí)r間。
本發(fā)明的步驟(d)還包括:(dl)根據(jù)式1，進(jìn)行微地震發(fā)生方位區(qū)間的判別，|Θ [Volumei (x, y, z) Θ |< Qf......式I，將滿足所述式I的網(wǎng)格確定為微地震可能發(fā)生空間點(diǎn)，其中，0 [Volumei (X, y, ζ)]表示第i個(gè)網(wǎng)格的方位角，Θ m表示第m個(gè)微地震事件的方位角，m是自然數(shù)，Θ'為預(yù)先給定的方位角誤差；(d2)當(dāng)?shù)趇個(gè)網(wǎng)格的方位角不在(θπ-θ'，θπ+θ')范圍內(nèi)時(shí)，跳過該網(wǎng)格點(diǎn)；(d3)在所有微地震可能發(fā)生空間點(diǎn)，根據(jù)式2應(yīng)用所述微地震事件的P波和S波的初至?xí)r間數(shù)據(jù)庫和波至?xí)r間集進(jìn)行最優(yōu)微地震空間位置的求取，
權(quán)利要求
1.一種基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)的同型波時(shí)差定位方法，其特征在于，包含以下幾個(gè)步驟:(a)將通過正演得出的地震波的初至?xí)r間寫入初至?xí)r間數(shù)據(jù)庫，初至?xí)r間數(shù)據(jù)庫表示為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同型波時(shí)差定位方法，其特征在于，當(dāng)再次發(fā)生另一微地震事件時(shí)，重復(fù)步驟(b)至步驟(d)，從而完成對另一微地震事件的定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同型波時(shí)差定位方法，其特征在于，步驟(a)中的針對每個(gè)網(wǎng)格的正演的地震波的初至?xí)r間通過如下步驟而得出: (al)根據(jù)微地震監(jiān)測的測井資料和射孔數(shù)據(jù)建立地震波的精細(xì)速度模型； (a2)建立微地震發(fā)生空間區(qū)域，對該微地震事件發(fā)生空間區(qū)域按照笛卡爾坐標(biāo)系中的X、1、Z軸方向進(jìn)行網(wǎng)格剖分； (a3)利用射線追蹤算法和布置在地面或井中的檢波器，正演出第i個(gè)網(wǎng)格所表示的微地震點(diǎn)的微地震波的初至?xí)r間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同型波時(shí)差定位方法，其特征在于， 步驟⑷包括: (dl)根據(jù)式1，進(jìn)行微地震發(fā)生方位區(qū)間的判別，
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同型波時(shí)差定位方法，其特征在于，地震波是P波。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的同型波時(shí)差定位方法，其特征在于，步驟(c)中的求取方位角的過程如下: (cl)對第m個(gè)事件的第j個(gè)檢波器所接收到的P波水平分量，取一定長度的時(shí)窗，其中m是自然數(shù)；(c2)對該時(shí)窗內(nèi)的P波X軸和 軸分量進(jìn)行偏振分析，得到第m個(gè)微地震事件的第j個(gè)檢波器所表不的方位角； (c3)求出所有檢波器求取的方位角的平均值，得到第m個(gè)微地震事件的方位角。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的同型波時(shí)差定位方法，其特征在于，利用P波的時(shí)差反演震源位置Pm(x，y，z)的過程如下:
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同型波時(shí)差定位方法，其特征在于，地震波是S波。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的同型波時(shí)差定位方法，其特征在于，步驟(c)中求取方位角的過程包括: (cl)對第m個(gè)事件的第j個(gè)檢波器所接收到的S波的水平分量，取一定長度的時(shí)窗，其中m是自然數(shù)； (c2)對該時(shí)窗內(nèi)的S波的X軸和y軸分量進(jìn)行偏振分析，得到第m個(gè)微地震事件的第j個(gè)檢波器所表不的方位角； (c3)求出所有檢波器求取的方位角的平均值，在該平均值上加上90°，確定為第m個(gè)微地震事件的方位角。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同型波時(shí)差定位方法，其特征在于，利用S波的時(shí)差反演震源位置Pm(X，y，z)的過程如下:
全文摘要
本發(fā)明涉及一種地球物理勘探微地震監(jiān)測技術(shù)，更具體地講，涉及一種結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)，在保證計(jì)算精度的情況下，極大地提高計(jì)算效率的同型波時(shí)差定位方法。本發(fā)明的基于數(shù)據(jù)庫的同型波時(shí)差定位方法主要包括如下步驟(1)微地震發(fā)生空間區(qū)域的建立及網(wǎng)格剖分；(2)利用射線追蹤算法將每個(gè)網(wǎng)格的P波或S波正演結(jié)果寫入數(shù)據(jù)庫；(3)結(jié)合實(shí)際微地震發(fā)生空間的方位角，判斷第i個(gè)網(wǎng)格Volumei(x，y，z)的方位角是否在微地震事件方位角所確定的范圍內(nèi)(θm-θ′，θm+θ′)，若在給定方位角(θm-θ′，θm+θ′)范圍內(nèi)，則確定為微地震可能發(fā)生空間點(diǎn)Volumei(x，y，z，θm±θ′)；(4)利用公式在微地震發(fā)生空間區(qū)域Volume中，對其方位角在(θm-θ′，θm+θ′)內(nèi)的所有網(wǎng)格點(diǎn)Volumei(x，y，z，θm±θ′)進(jìn)行最優(yōu)震源位置搜索。
文檔編號G01V1/28GK103105622SQ20111035693
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者尹陳, 劉鴻, 李亞林, 何光明, 巫芙蓉, 陳愛萍, 巫駿 申請人:中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司地球物理勘探公司