專利名稱：油田壓裂地面微地震數(shù)據處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種地面監(jiān)測油井壓裂的數(shù)據處理方法，尤其是油田壓裂地面微地震數(shù)據處理方法。
背景技術：
目前我國油田低滲透油田改造主要采取的是壓裂技術，以提高近井地帶滲透率，增加油井產量。由于地層條件和壓裂方法的差異，導致壓裂裂縫方位和縫長的不同，所以需要監(jiān)測手段來了解壓裂效果，以指導壓裂施工，為油田改造增產提供依據。壓裂監(jiān)測對于油田增產具有重要意義。西方發(fā)達國家對于微震監(jiān)測均開展了研究，微震成像方法是熱點也是難點，目前正在不斷的完善中。國外多家石油公司如斯倫貝謝、南非ISS、微震公司等均在微震監(jiān)測技術方面投入了大量的人力物力，目前仍對此項技術進行研究。其中多采用的是井中監(jiān)測的方式，此種方式監(jiān)測成本高，并且要求壓裂井附近必須有監(jiān)測井，對于實際現(xiàn)場施工要求難度過高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種針對油田壓裂監(jiān)測的地面微地震數(shù)據處理方法。地面微地震數(shù)據處理方法包括下述順序和步驟a、將主機和多個從機布置在井場附近，各從機通過無線AP與主機進行連接，將從機采集到的地震信號實時發(fā)送到主機中；b、根據從機采集到的原始信號S(t)，將此信號進行功率譜分析，得到原始信號S(t)的頻率譜圖；C、根據S(t)的頻率譜圖，模擬出相關地震波&i(t)，并將此相關地震波&i(t)進行保存；d、完成相關地震波&i(t)的模擬后，將原始信號s(t)進行濾波，將原始信號中與有用信號無關的噪聲信號進行濾除后，對濾波后的信號與相關地震波&i(t)進行互相關處理，得到相關結果X(t)，通過互相關處理提高信號的信噪比；e、對相關結果X(t)進行短長時窗能量比分析，設定短時窗和長時窗的長度及步進長度，通過設定的閾值與短時窗和長時窗的比值來比較確定微地震事件到達從機的時間；f、將各個從機的時間信息保存，代入到微地震事件反演定位方程中進行計算，得到微地震事件的三維坐標。e、根據微地震事件的三維坐標，描述出微地震事件震源點的位置，通過該方位坐標在MATLAB計算機軟件中描繪出一系列微地震事件的過程，擬合成微地震事件曲面，進而得到油井壓裂裂縫走向圖。
有益效果解決了地面方式進行油田壓裂監(jiān)測的有效性問題，通過長短時窗比值尋找微地震事件到達時間的方式，可以有效的解決微地震事件處理過程中精確判斷微地震事件到時問題，通過模擬地震波與原始信號進行相關的方式，解決了原始信號信噪比低，微地震信號能量弱，難以有效進行判斷的難題。針對從機系統(tǒng)，通過此種方式可以有效的擴展從機的數(shù)量，并且通過對每臺從機采集信號的計算分析，可以有效的驗證單臺從機采集的微地震信號的有效性，實現(xiàn)了對油田壓裂的地面監(jiān)測。


圖1油田壓裂地面微地震數(shù)據處理方法流程2短長時窗能量比提取到時信息示意圖
具體實施例方式下面結合附圖和實施例作進一步詳細說明油田壓裂地面微地震數(shù)據處理方法包括下述順序和步驟a、將主機和多個從機布置在井場附近，各從機通過無線AP與主機進行連接，將從機采集到的地震信號實時發(fā)送到主機中；b、根據從機采集到的原始信號S(t)，將此信號進行功率譜分析，得到原始信號S(t)的頻率譜圖；C、根據S(t)的頻率譜圖，模擬出相關地震波&i(t)，并將此相關地震波&i(t)進行保存；d、完成相關地震波&i(t)的模擬后，將原始信號S(t)進行濾波，將原始信號中與有用信號無關的噪聲信號進行濾除后，對濾波后的信號與相關地震波&i(t)進行互相關處理，得到相關結果X(t)，通過互相關處理提高信號的信噪比；e、對相關結果X(t)進行短長時窗能量比分析，設定短時窗和長時窗的長度及步進長度，通過設定的閾值與短時窗和長時窗的比值來比較確定微地震事件到達從機的時間；f、將各個從機的時間信息保存，代入到微地震事件反演定位方程中進行計算，得到微地震事件的三維坐標。e、根據微地震事件的三維坐標，描述出微地震事件震源點的位置，通過該方位坐標在MATLAB計算機軟件中描繪出一系列微地震事件的過程，擬合成微地震事件曲面，進而得到油井壓裂裂縫走向圖。將數(shù)據處理過程分為信號預處理、信號提取、震源定位及三維圖像模擬四部分。信號預處理和提取信號過程又可細分為主要的五小部分，如地震中常見的功率譜分析，濾除噪聲提取信號的濾波處理，地震子波模擬技術，基于相似性原理的互相關提高信噪比，比較短時窗與長時窗能量值提取相對到時時間差。微地震信號處理作為求解震源位置重要的一步，相應的處理過程可查看信號處理流程圖1所示。微地震波在行走過程中，振動幅值逐漸變小，數(shù)據監(jiān)測時間長。根據微地震監(jiān)測中實際情況分析，系統(tǒng)中本身的噪聲源，其振動噪聲的頻帶主要集中于50Hz以下。而多振動噪聲樣本呈非高斯分布，尤其是低頻段噪聲非高斯性明顯，如壓裂車啟動時，一般為是固定低頻信號，或者可能與壓裂微地震信號差別不大的人走動干擾。高頻段的噪聲成分趨向于高斯分布，如風的干擾。結合微地震數(shù)據噪聲的特點，在預處理中，選擇一維頻率域濾波器。借用對信號功率譜的分析，提取準確的頻率域?？梢暂^好地表示地震波特征。利用相關檢測技術，能有效排除干擾和不確定因素，提取出微地震波。當拾震器拾取由震源激震所引起的信號時，雖然源信號在傳播過程中，受到路徑等因素的影響，并疊加許多干擾噪聲，但由于這種噪聲通常不與源信號同頻，即源信號與這些干擾信號的互相關函數(shù)很小，因而將源信號與拾震器信號進行互相關計算時，與源信號同頻的激震信號就可以識別出來，從而確定源到拾震器之間的傳播時間，所以利用相關性，計算兩個記錄信號的互相關函數(shù)，能比較準確的求得兩個記錄信號的走時時間差。相關檢測技術在微地震信號提取處理中顯示出明顯的效果。數(shù)據相關處理結束后，如何對相關的效果進行定義，即探測事件是否到來。通常，地震事件都帶有噪聲，但信號其幅度和頻率不同于噪聲，經過相關處理后，信號加強，噪聲削弱。為了探測地震事件到時，在一個特定的頻率帶中，計算出能量特征比A。針對每個檢波器的采集數(shù)據的絕對值，計算在可調節(jié)長度的移動的時間窗中短時窗和長時窗平均值。其中，LTA為長時窗信號平均值，代表緩慢信號能量，STA為短時窗信號平均值，代表突變信號的能量，A = STA/LTA。其原理為用STA(信號短時平均值)和LTA(信號長時平均值)之比來反映信號能量的變化，在信號到達時，STA相對LTA變化劇烈，當達到一定閾值時，可認為是信號的到來，記錄此時的時間為相對初至到時。由于遞歸的STA/LTA算法具有速度快和結果比較平滑特點，在實際中應用比較普遍，故采用遞歸比值計算。STA/LTA的計算公式如下假設地震信號序列為Xn，
權利要求
1. 一種油田壓裂監(jiān)測的地面微地震數(shù)據處理方法，其特征在于，包括下述順序和步驟a、將主機與一個以上乃至N個從機布置在井場附近，各從機通過無線AP與主機進行通訊，將從機采集到的地震信號實時發(fā)送到主機中；b、根據從機采集到的原始信號S(t)，將此信號進行功率譜分析，得到原始信號S(t)的頻率譜圖；C、根據S(t)的頻率譜圖，模擬出相關地震波&i(t)，并將此相關地震波&i(t)進行保存；d、完成相關地震波&i(t)的模擬后，將原始信號S(t)進行濾波，將原始信號中與有用信號無關的噪聲信號進行濾除后，對濾波后的信號與相關地震波&i(t)進行互相關處理，得到相關結果X (t)，通過互相關處理提高信號的信噪比；e、對相關結果X(t)進行短長時窗能量比分析，設定短時窗和長時窗的長度及步進長度，通過設定的閾值與短時窗和長時窗的比值來比較確定微地震事件到達從機的時間；f、將各個從機的時間信息保存，代入到微地震事件反演定位方程中進行計算，得到微地震事件的三維坐標；e、根據微地震事件的三維坐標，描述出微地震事件震源點的位置，通過該方位坐標在MATLAB計算機軟件中描繪出一系列微地震事件的過程，擬合成微地震事件曲面，進而得到油井壓裂裂縫走向圖。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種油田壓裂地面微地震數(shù)據處理方法。將主機和多個從機布置在井場附近，各從機通過無線AP與主機進行連接，將從機采集到的地震信號實時發(fā)送到主機中；將各個從機的時間信息代入到微地震事件反演定位方程，得到微地震事件的三維坐標。根據微地震事件的三維坐標，通過該方位坐標在計算機軟件中擬合成微地震事件曲面，進而得到油井壓裂裂縫走向圖。解決了地面方式進行油田壓裂監(jiān)測的有效性問題，解決了精確判斷微地震事件到時問題，解決了原始信號信噪比低，微地震信號能量弱，難以有效進行判斷的難題。通過對每臺從機采集信號的計算分析，有效的驗證單臺從機采集的微地震信號的有效性，實現(xiàn)了對油田壓裂的地面監(jiān)測。
文檔編號G01V1/28GK102565855SQ20121000017
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月2日 優(yōu)先權日2012年1月2日
發(fā)明者孫鋒, 張林行, 林君, 陳祖斌 申請人:吉林大學