基于縱橫波能量自動(dòng)掃描的微地震事件定位方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于縱橫波能量自動(dòng)掃描的微地震事件定位方法及裝置，其中，該方法包括：對(duì)井下監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行微地震事件識(shí)別；建立搜索區(qū)域的微地震事件旅行時(shí)表；按照微地震事件旅行時(shí)表對(duì)識(shí)別出來的微地震事件進(jìn)行滑動(dòng)掃描，獲得繞射疊加能量；按照微地震事件旅行時(shí)表對(duì)識(shí)別出來的微地震事件的偏振方位進(jìn)行滑動(dòng)掃描，獲得偏振方位信息；根據(jù)所述繞射疊加能量和所述偏振方位信息，對(duì)微地震事件方位一致性和掃描疊加能量最大化目標(biāo)函數(shù)求解，得到目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，該最優(yōu)解表示為：方位最穩(wěn)定一致且在該方位上縱橫波掃描能量最強(qiáng)的位置，該位置為微地震事件的位置。
【專利說明】基于縱橫波能量自動(dòng)掃描的微地震事件定位方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及壓裂微地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于縱橫波能量自動(dòng)掃 描的微地震事件定位方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 壓裂微地震監(jiān)測(cè)信號(hào)受巖石破裂能量大小和背景噪音的影響，接收到的信號(hào)信噪 比差異較大，在拾取微地震事件到達(dá)時(shí)間和資料處理實(shí)時(shí)上造成較大影響。
[0003] 壓裂微地震監(jiān)測(cè)信號(hào)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、數(shù)據(jù)量龐大，信噪比高的微地震事件可以通過 自動(dòng)拾取算法對(duì)其到達(dá)時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)確拾取，但中等及偏下信噪比的微地震事件通過自動(dòng)拾 取不能達(dá)到較好的精度，對(duì)微地震事件的方向計(jì)算和定位結(jié)果都有較大的影響。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí) 微地震信號(hào)處理需要對(duì)初至拾取不達(dá)標(biāo)的微地震進(jìn)行人工交互校正以達(dá)到工業(yè)化處理標(biāo) 準(zhǔn)，很大程度延遲了微地震信號(hào)處理結(jié)果的實(shí)時(shí)性，這樣通過微地震監(jiān)測(cè)結(jié)果來實(shí)時(shí)調(diào)整 壓裂施工方案的時(shí)效性受到了影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提出一種基于縱橫波能量自動(dòng)掃描的微地震事件 定位方法及裝置，通過縱橫波自動(dòng)能量掃描方法，對(duì)微地震事件震源方向和位置進(jìn)行自動(dòng) 計(jì)算，提高微地震監(jiān)測(cè)資料處理的時(shí)效性。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于縱橫波能量自動(dòng)掃描的微地震事件定位 方法，該方法包括：
[0006] 對(duì)井下監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行微地震事件識(shí)別；
[0007] 建立搜索區(qū)域的微地震事件旅行時(shí)表；
[0008] 按照微地震事件旅行時(shí)表對(duì)識(shí)別出來的微地震事件進(jìn)行滑動(dòng)掃描，獲得繞射疊加 能量；
[0009] 按照微地震事件旅行時(shí)表對(duì)識(shí)別出來的微地震事件的偏振方位進(jìn)行滑動(dòng)掃描，獲 得偏振方位息；
[0010] 根據(jù)所述繞射疊加能量和所述偏振方位信息，對(duì)微地震事件方位一致性和掃描疊 加能量最大化目標(biāo)函數(shù)求解，得到目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，該最優(yōu)解表示為：方位最穩(wěn)定一致且 在該方位上縱橫波掃描能量最強(qiáng)的位置，該位置為微地震事件的位置。
[0011] 優(yōu)選地，所述微地震事件方位一致性和掃描疊加能量最大化目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式 為：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于縱橫波能量自動(dòng)掃描的微地震事件定位方法，其特征在于，該方法包括： 對(duì)井下監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行微地震事件識(shí)別； 建立搜索區(qū)域的微地震事件旅行時(shí)表； 按照微地震事件旅行時(shí)表對(duì)識(shí)別出來的微地震事件進(jìn)行滑動(dòng)掃描，獲得繞射疊加能 量； 按照微地震事件旅行時(shí)表對(duì)識(shí)別出來的微地震事件的偏振方位進(jìn)行滑動(dòng)掃描，獲得偏 振方位信息； 根據(jù)所述繞射疊加能量和所述偏振方位信息，對(duì)微地震事件方位一致性和掃描疊加能 量最大化目標(biāo)函數(shù)求解，得到目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，該最優(yōu)解表示為：方位最穩(wěn)定一致且在該 方位上縱橫波掃描能量最強(qiáng)的位置，該位置為微地震事件的位置。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述微地震事件方位一致性和掃描疊加能 量最大化目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為： f (Azimuth, E) = fl (Azimuth) - min&&f2 (E) - max ;
f2(E) =E(Xi，h，Zk，t);上面Xi表示笛卡爾坐標(biāo)系的x軸坐標(biāo)值，t表示笛卡爾坐標(biāo)系 的y軸坐標(biāo)值，Zk表示笛卡爾坐標(biāo)系的Z軸坐標(biāo)值；Xi G [Xmin, Xmax] , Yi G [ymin, ymax]，Zk G [Zmin，ZmaJ，N是檢波器的個(gè)數(shù)，^表示搜索區(qū)域內(nèi) X坐標(biāo)軸的最小值，XmM表示搜索 區(qū)域內(nèi)X坐標(biāo)軸的最大值；ymin表示搜索區(qū)域內(nèi)y坐標(biāo)軸的最小值，ymax表示搜索區(qū)域內(nèi)y 坐標(biāo)軸的最大值；Zniin表示搜索區(qū)域內(nèi)z坐標(biāo)軸的最小值，z_表示搜索區(qū)域內(nèi)z坐標(biāo)軸的 最大值；Azimuth是方位函數(shù)，E是能量函數(shù)，t是縱波或橫波時(shí)間，tp是縱波時(shí)間；min表示 H(Azimuth)函數(shù)取最小值，max表示f2 (E)函數(shù)取最大值，min&&f2 (E)表示需同時(shí)滿足函 數(shù)H(Azimuth)取最小值和函數(shù)f2 (E)取最大值；一是數(shù)學(xué)符號(hào)，表示無限接近。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述按照微地震事件旅行時(shí)表對(duì)識(shí)別出 來的微地震事件進(jìn)行滑動(dòng)掃描的步驟包括： 在搜索區(qū)域，滑動(dòng)三維空間的每個(gè)坐標(biāo)軸進(jìn)行繞射能量疊加；其中，繞射能量疊加的計(jì) 算公式為：
其中，Xi表示笛卡爾坐標(biāo)系的X軸坐標(biāo)值，L表示笛卡爾坐標(biāo)系的y軸坐標(biāo)值，Zk表 示笛卡爾坐標(biāo)系的Z軸坐標(biāo)值；Xi G [Xniin, X111J，y』G Lyniin, Y111J，Zk G [Zniin, z_]，N是檢波 器的個(gè)數(shù)，Xniin表示搜索區(qū)域內(nèi)X坐標(biāo)軸的最小值，Xniax表示搜索區(qū)域內(nèi)X坐標(biāo)軸的最大值； Yniin表示搜索區(qū)域內(nèi)y坐標(biāo)軸的最小值，7_表示搜索區(qū)域內(nèi)y坐標(biāo)軸的最大值Pniin表示搜 索區(qū)域內(nèi)z坐標(biāo)軸的最小值，z_表示搜索區(qū)域內(nèi)z坐標(biāo)軸的最大值;A是振幅，t是時(shí)間函 數(shù)，T是時(shí)間窗，E是能量函數(shù)； 根據(jù)微地震事件旅行時(shí)表在信號(hào)時(shí)間軸上滑動(dòng)疊加縱橫波能量；其中，疊加縱波能
A是振幅，tp是縱波時(shí)間，ts是橫波時(shí)間，t是時(shí)間函數(shù)。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述按照微地震事件旅行時(shí)表對(duì)識(shí)別出 來的微地震事件的偏振方位進(jìn)行滑動(dòng)掃描的步驟包括： 按照微地震事件旅行時(shí)表，在信號(hào)時(shí)間軸上滑動(dòng)計(jì)算每個(gè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)地微地震事件的 偏振角度。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述微地震事件旅行時(shí)表是基于校正速 度模型建立的。
6. -種基于縱橫波能量自動(dòng)掃描的微地震事件定位裝置，其特征在于，該裝置包括： 識(shí)別單元，用于對(duì)井下監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行微地震事件識(shí)別； 旅行時(shí)表建立單元，用于建立搜索區(qū)域的微地震事件旅行時(shí)表； 第一滑動(dòng)掃描單元，用于按照微地震事件旅行時(shí)表對(duì)識(shí)別出來的微地震事件進(jìn)行滑動(dòng) 掃描，獲得繞射疊加能量； 第二滑動(dòng)掃描單元，用于按照微地震事件旅行時(shí)表對(duì)識(shí)別出來的微地震事件的偏振方 位進(jìn)行滑動(dòng)掃描，獲得偏振方位信息； 定位單元，用于根據(jù)所述繞射疊加能量和所述偏振方位信息，對(duì)微地震事件方位一致 性和掃描疊加能量最大化目標(biāo)函數(shù)求解，得到目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，該最優(yōu)解表示為：方位最 穩(wěn)定一致且在該方位上縱橫波掃描能量最強(qiáng)的位置，該位置為微地震事件的位置。
7. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述定位單元使用的微地震事件方位一致 性和掃描疊加能量最大化目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：
f2(E) =E(Xi，h，Zk，t);上面Xi表示笛卡爾坐標(biāo)系的X軸坐標(biāo)值，t表示笛卡爾坐標(biāo)系 的y軸坐標(biāo)值，Zk表示笛卡爾坐標(biāo)系的Z軸坐標(biāo)值；Xi G [Xmin, Xmax] , Yi G [ymin, ymax]，Zk G [Zmin，ZmaJ，N是檢波器的個(gè)數(shù)，^表示搜索區(qū)域內(nèi) X坐標(biāo)軸的最小值，XmM表示搜索 區(qū)域內(nèi)X坐標(biāo)軸的最大值；ymin表示搜索區(qū)域內(nèi)y坐標(biāo)軸的最小值，ymax表示搜索區(qū)域內(nèi)y 坐標(biāo)軸的最大值；Zniin表示搜索區(qū)域內(nèi)z坐標(biāo)軸的最小值，z_表示搜索區(qū)域內(nèi)z坐標(biāo)軸的 最大值；Azimuth是方位函數(shù)，E是能量函數(shù)，t是縱波或橫波時(shí)間，tp是縱波時(shí)間；min表示 H(Azimuth)函數(shù)取最小值，max表示f2 (E)函數(shù)取最大值，min&&f2 (E)表示需同時(shí)滿足函 數(shù)H(Azimuth)取最小值和函數(shù)f2 (E)取最大值；一是數(shù)學(xué)符號(hào)，表示無限接近。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于，所述第一滑動(dòng)掃描單元包括： 三維坐標(biāo)滑動(dòng)掃描模塊，用于在搜索區(qū)域，滑動(dòng)三維空間的每個(gè)坐標(biāo)軸進(jìn)行繞射能量 疊加；其中，繞射能量疊加的計(jì)算公式為：
其中，Xi表示笛卡爾坐標(biāo)系的X軸坐標(biāo)值，L表示笛卡爾坐標(biāo)系的y軸坐標(biāo)值，Zk表 示笛卡爾坐標(biāo)系的Z軸坐標(biāo)值；Xi G [Xniin, X111J，y』G Lyniin, Y111J，Zk G [Zniin, z_]，N是檢波 器的個(gè)數(shù)，Xniin表示搜索區(qū)域內(nèi)X坐標(biāo)軸的最小值，Xniax表示搜索區(qū)域內(nèi)X坐標(biāo)軸的最大值； Yniin表示搜索區(qū)域內(nèi)y坐標(biāo)軸的最小值，7_表示搜索區(qū)域內(nèi)y坐標(biāo)軸的最大值Pniin表示搜 索區(qū)域內(nèi)z坐標(biāo)軸的最小值，z_表示搜索區(qū)域內(nèi)z坐標(biāo)軸的最大值;A是振幅，t是時(shí)間函 數(shù)，T是時(shí)間窗，E是能量函數(shù)； 信號(hào)時(shí)間軸滑動(dòng)掃描模塊，用于根據(jù)微地震事件旅行時(shí)表在信號(hào)時(shí)間軸上滑動(dòng)疊加縱
波器的個(gè)數(shù)，E是能量函數(shù)，A是振幅，tp是縱波時(shí)間，ts是橫波時(shí)間，t是時(shí)間函數(shù)。
9. 如權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于，所述第二滑動(dòng)掃描單元具體用于： 按照微地震事件旅行時(shí)表，在信號(hào)時(shí)間軸上滑動(dòng)計(jì)算每個(gè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)地微地震事件的 偏振角度。
10. 如權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于，所述旅行時(shí)表建立單元基于校正速度 模型建立微地震事件旅行時(shí)表。
【文檔編號(hào)】G01V1/28GK104360384SQ201410641292
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】容嬌君, 李彥鵬, 徐剛, 儲(chǔ)仿東, 劉博 , 衡峰, 劉騰蛟, 張固瀾, 張彥斌, 吳俊軍 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司