r>[0040] W下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用 技術(shù)手段來(lái)解決技術(shù)問(wèn)題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過(guò)程能充分理解并據(jù)W實(shí)施。需要說(shuō)明 的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個(gè)實(shí)施例W及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可W相互結(jié)合， 所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0041] 第一連施例
[0042] 圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的水力壓裂微地震震源機(jī)制的反演方法的流程圖。 下面參考圖1來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本方法的各個(gè)步驟。
[0043] 步驟S110、P波振幅曲線的拾取步驟，分別截取各道檢波器監(jiān)測(cè)到的水力壓裂微 地震事件的初至P波波形，并從所述各初至P波波形上分別提取最大絕對(duì)振幅對(duì)應(yīng)的振幅 值，由所提取到的振幅值組成P波振幅曲線。
[0044] 對(duì)于一個(gè)純剪切震源，其向W震源為中必的各個(gè)方向福射出的P波振幅大小和極 性是不同的。因此，基于上述P波的性質(zhì)，可W利用水力壓裂地面微地震監(jiān)測(cè)資料中的P波 振幅信息來(lái)反演壓裂裂縫的震源機(jī)制。
[0045] 如圖2所示的剪切震源P波福射花樣的示意圖，P波振幅曲線又可W稱為P波福 射花樣曲線，圖中福射花樣曲線的中必，即震源，與福射花樣上任意一點(diǎn)的連線的長(zhǎng)度可W 表征震源在該連線方向上的福射的能量的大小。實(shí)際中，通過(guò)在地面上布置檢波器對(duì)一定 的福射方向上的微地震數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。
[0046] 進(jìn)一步的，根據(jù)微地震數(shù)據(jù)對(duì)P波振幅曲線進(jìn)行提取時(shí)，W P波波形的最大絕對(duì)振 幅值來(lái)表征壓裂裂縫震源在該道方向上福射的P波能量的大小。同時(shí)需要指出的是，為了 保證拾取的P波波形的最大絕對(duì)振幅值能夠真實(shí)反映震源福射能量的相對(duì)大小，在前期對(duì) 微地震資料進(jìn)行處理時(shí)必須采用相對(duì)保幅的處理技術(shù)。
[0047] 圖5所示的是從某區(qū)域的一口壓裂井的地面微地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中選取的一段微地 震監(jiān)測(cè)記錄。從圖中可W看出，該段微地震記錄的記錄時(shí)間長(zhǎng)度為600毫砂，其中包含了一 個(gè)微地震事件的初至P波同相軸，位于300毫砂處，從該同相軸上拾取每道（即每個(gè)檢波 器）的初至P波波形的最大絕對(duì)振幅（波峰或波谷）對(duì)應(yīng)的振幅值，并對(duì)拾取到的振幅值 進(jìn)行歸一化處理，得到能夠真實(shí)反映震源福射能量的相對(duì)大小P波振幅曲線。
[0048] 一般情況下，在水力壓裂地面微地震監(jiān)測(cè)中，由于各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于震源（壓裂 裂縫）的方位及偏移距存在差別，所W受震源W及地震波的傳播效應(yīng)和地層效應(yīng)的影響， 不同檢波器記錄到的初至P波波形是不同的。所W，接下來(lái)將對(duì)拾取到的P波振幅曲線進(jìn) 行進(jìn)一步的處理，W消除傳播效應(yīng)和地層效應(yīng)的影響，使所拾取的曲線能夠更好的反映震 源的情況。
[0049] 步驟S120、P波振幅曲線的校正步驟，利用振幅校正因子對(duì)所述P波振幅曲線進(jìn)行 校正。
[0050] 受地震波傳播過(guò)程中的幾何擴(kuò)散效應(yīng)和層狀地層AVO效應(yīng)的影響，地下震源（壓 裂裂縫）福射出的P波傳播到地面并被檢波器記錄到的振幅并不能真實(shí)反映震源能量的相 對(duì)大小。為了準(zhǔn)確恢復(fù)震源的P波福射花樣曲線，必須對(duì)通過(guò)檢波器提取到的P波振幅曲 線進(jìn)行校正。
[0051] 具體的，首先根據(jù)前期定位處理的定位結(jié)果和由聲波時(shí)差測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)得到的水平層 狀速度模型建立地層模型，并基于所述地層模型，利用射線追蹤算法得到地震波的傳播射 線路徑與透射角，如圖3所示。
[0052] 在圖3中，根據(jù)由聲波時(shí)差測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)得到的水平層狀速度模型得到了一個(gè)H層水 平層狀的地層模型，再根據(jù)定位處理的結(jié)果，得到震源的位置，結(jié)合在地面上設(shè)置的檢波器 的位置，在包含震源點(diǎn)和檢波點(diǎn)的與地層模型的水平面相垂直的平面中，根據(jù)射線追蹤計(jì) 算傳播路徑，具體的，li、l2及13表示的是地震波在不同介質(zhì)中的傳播路徑的長(zhǎng)度，〇1、〇2 及a 3表示的是地震波在不同介質(zhì)的界面處的透射角度。
[0053] 然后根據(jù)表達(dá)式（1)計(jì)算振幅校正因子：
[0054] f 二 n(/' / …
[00巧]式中，F(xiàn)為振幅校正因子，n為速度層數(shù)，Ii為地震波在第i層介質(zhì)中的傳播路徑 長(zhǎng)度，利用射線追蹤算法計(jì)算得到；Tpp(a 1)為第i層介質(zhì)中透射角為a i時(shí)對(duì)應(yīng)的透射系 數(shù)，透射系數(shù)可W通過(guò)Zo巧pritz方程或其近似公式計(jì)算得到。
[0056] 分別計(jì)算各道對(duì)應(yīng)的振幅校正因子，并將由表達(dá)式（1)得到的振幅校正因子與P 波振幅曲線相乘，即可W實(shí)現(xiàn)對(duì)P波振幅曲線的校正，消除傳播效應(yīng)和地層效應(yīng)對(duì)初至P波 振幅曲線的影響。
[0057] 步驟S130、P波振幅曲線的平滑處理步驟，采用中值濾波算法對(duì)所述P波振幅曲線 進(jìn)行平滑處理。
[0058] 受近地表環(huán)境噪音W及拾取精度的影響，從微地震記錄中提取的P波振幅曲線存 在跳躍和劇變現(xiàn)象，為了消除送種現(xiàn)象對(duì)反演結(jié)果穩(wěn)定性的影響，需要對(duì)振幅曲線進(jìn)行平 滑處理。具體的，采用中值濾波算法對(duì)P波振幅曲線進(jìn)行處理。
[0059] 中值濾波算法的基本原理是，將數(shù)字序列中一點(diǎn)的值用該點(diǎn)的一個(gè)鄰域中各點(diǎn)值 的中值代替，使其周圍的值更接近真實(shí)值，W達(dá)到平滑的效果。一維中值濾波算法如表達(dá)式 似所示：
[0060] g (X) = med {f (x-k),化 E W)} 似
[006。 式中，f (X)為拾取的或經(jīng)過(guò)校正的P波振幅曲線，g(x)為濾波后得到的P波振幅 曲線，W為一維模版，W的長(zhǎng)度為中值濾波算子的長(zhǎng)度。
[0062] 步驟S140、斷層節(jié)面解的反演提取步驟，W經(jīng)過(guò)校正和平滑處理后的P波振幅曲 線作為輸入來(lái)選取目標(biāo)函數(shù)，采用格點(diǎn)搜索的方法在參數(shù)空間中對(duì)斷層的H個(gè)參數(shù)進(jìn)行搜 索，將目標(biāo)函數(shù)取最大值時(shí)的H個(gè)參數(shù)提取為斷層節(jié)面的解。
[0063] 震源機(jī)制反演方法的目標(biāo)是通過(guò)反演得到壓裂裂縫的破裂方式的信息，即提取斷 層節(jié)面的H個(gè)空間參數(shù)，即方位角4、傾角6 W及滑動(dòng)角A，具體如圖4所示。
[0064] 圖4是斷層空間取向參數(shù)示意圖。在圖4中，從正北方向（即圖中N所指的方向） 順時(shí)針轉(zhuǎn)到斷層面與水平面交線的方向形成的夾角為方位角4 ;斷層面與水平面的夾角 為傾角5 ;在斷層面上，從滑動(dòng)方向（上盤(pán)相對(duì)于下盤(pán)的運(yùn)動(dòng)方向）順時(shí)針轉(zhuǎn)到斷層面與 水平面交線的方向形成的夾角為滑動(dòng)角入。
[0065] 具體的，W微地震記錄中拾取并經(jīng)過(guò)振幅校正W及中值濾波處理之后的P波振幅 曲線作為輸入，將目標(biāo)函數(shù)選取為拾取的P波振幅曲線與理論P(yáng)波振幅曲線的相關(guān)系數(shù)，女口 表達(dá)式（3)所示：
[0067] 式中，n為觀測(cè)道數(shù)；Xi和杰分別為從第i道檢波器記錄中拾取并經(jīng)過(guò)校正和平滑 處理之后的P波振幅曲線及其平均值；和y分別為第i道檢波器處的理論P(yáng)波振幅曲線 及其平均值。
[0068] 接下來(lái)采用格點(diǎn)搜索的方法（許忠淮，1983)，對(duì)斷層的H個(gè)空間參數(shù)，方位角4、 傾角5 W及滑動(dòng)角A，進(jìn)行全空間搜索，對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并將最大相關(guān)系數(shù)對(duì)應(yīng)的 解作為反演結(jié)果輸出，從而得到對(duì)應(yīng)的斷層節(jié)面解（斷層面和輔助面）。其中，全空間所指 的范圍是；方位角4的取值范圍為0°~360°，傾角6的取值范圍為0°~90°，滑動(dòng)角 入的取值范圍為-180°~180°。
[0069] 本發(fā)明利用常規(guī)地震資料或測(cè)井記錄得到的地層速度模型，結(jié)合微地震事件的定 位結(jié)果，通過(guò)射線追蹤技術(shù)計(jì)算振幅校正因子，消除傳播效應(yīng)和地層效應(yīng)對(duì)所拾取的P波 振幅曲線的影響。利用中值濾波算法對(duì)校正后的P波振幅曲線進(jìn)行平滑處理，消除振幅跳 躍和劇變，有利于提高反演結(jié)果的穩(wěn)定性。利用格點(diǎn)搜索的方法，通過(guò)計(jì)算拾取的P波振幅 曲線與理論P(yáng)波振幅曲線之間的殘差，進(jìn)一步反演得到斷層節(jié)面解。
[0070] 接下來(lái)利用本實(shí)施例的方法步驟對(duì)圖5所示的某區(qū)域的微地震事件進(jìn)行操作，W 驗(yàn)證上述方法的效果。通過(guò)反演該微地震事件的震源機(jī)制解，得到了如圖5所示的該區(qū)域 的微地震事件的斷層節(jié)面解為；節(jié)面1，方位角=7. 4°，傾角=69. 0。，滑動(dòng)角=93. 2。； 節(jié)面2,方位角=178. 5°，傾角=21.2°，滑動(dòng)角=81.7°。實(shí)際值與理論值之間的對(duì)比 如圖6所示。
[0071] 圖6是從實(shí)際資料中提取的P波振