一种各向异性介质纵横波联合定位方法技术

公开了一种各向异性介质纵横波联合定位方法。该方法包括以下步骤：1)利用拾取的射孔微地震信号纵横波走时作为观测值，建立射孔信号相对走时目标方程进行反演，获得各向异性速度模型以及权系数的大小关系；2)利用微地震事件纵横波走时作为观测值，根据微地震事件各向异性纵横波联合定位目标方程，输入所述初始定位速度模型，开展微地震事件空间位置的反演；3)再次反演微地震事件空间位置，得到再定位的微地震事件空间位置以及对应的修正后的速度模型。根据本发明专利技术的各向异质介质纵横波联合定位方法满足了煤层气、页岩气等非常规微地震监测需要，通过设置新型加权定位公式，使径向、深度定位误差进一步减少，获得了更高精度的定位结果。

A Joint Location Method for P-S Waves in Anisotropic Media

A joint location method of longitudinal and shear waves in anisotropic media is disclosed. The method includes the following steps: 1) using the traveltime of longitudinal and shear waves of the collected perforated microseismic signal as the observation value, establishing the target equation of relative traveltime of perforated signal for inversion, obtaining the anisotropic velocity model and the relationship between the weight coefficients; 2) using the traveltime of longitudinal and shear waves of microseismic events as the observation value, locating the target equation jointly according to the anisotropic longitudinal and shear waves of microseismic events. Input the initial positioning velocity model to invert the spatial location of microseismic events. 3) Retrieve the spatial location of microseismic events again, and obtain the relocated spatial location of microseismic events and the corresponding revised velocity model. According to the present invention, the combined location method of longitudinal and shear waves in different directions of heterogeneous media meets the needs of unconventional microseismic monitoring such as coalbed methane and shale gas. By setting a new type of weighted location formula, the positioning errors of radial and depth are further reduced, and higher precision positioning results are obtained.

【技术实现步骤摘要】
一种各向异性介质纵横波联合定位方法
本专利技术涉及井中微地震信号处理领域，更具体地，涉及一种各向异性介质纵横波联合定位方法。
技术介绍
井中微地震监测是微地震观测方式之一，特点是井下三分量检波器接收微地震全波场信号，相对于地面微地震监测，井中接收到的数据信噪比较高、微地震事件个数与类型较丰富，但是缺点是井下检波器方位未知，导致检波器X分量、Y分量微地震数据杂乱无序，影响后续定位处理。同时，由于井中微地震观测距离较短(一般在200～1000米范围左右)且检波器个数有限(一般12～32级三分量井中检波器)，导致一些井中微地震定位容易出现不稳定、精度不高等现象。目前，井中微地震定位技术主要有两种思路：一是基于P波、S波事件旅行时正演，代表算法有网络搜索法、模拟退火法、geiger法等，优点是容易实现，缺点是由于初至相位信号弱导致P波、S波事件旅行时难以准确拾取，影响定位结果；第二种定位思路是基于波动方程褶积，代表算法有干涉法、逆时偏移法、被动源成像法，优点是不需要拾取事件初至，缺点是对资料信噪比、速度模型要求高，计算成本高。以上方法适用于基于各向同性均匀介质，但是在非常规致密砂岩气、页岩气藏储层压裂微地震开发中，地层存在非均质性，属于各向异性介质，微地震纵横波走时及传播路径不同于各向同性，用目前定位方法导致微地震事件定位不准。为了解决该难题，本专利技术提出一种各向异性介质纵横波联合定位方法。公开于本专利技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的一般
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
根据煤层气、页岩气等非常规微地震监测需要，井中微地震定位方法须考虑地层各向异性对纵横波走时影响，消除或减少微地震事件定位不稳定性、不准确。因此，本专利技术提供了一种各向异性介质纵横波联合定位方法，通过先对射孔开展各向异性定位分析，获得新型定位公式加权系数与初始各向异性速度模型；然后对微地震事件直接定位处理，获得微地震事件初始空间位置；再利用层析思路，考虑地层非均值性，不断地修正各向异性速度模型，同时反演微地震事件空间位置，直至走时误差最小，最终获得精度更高的微地震事件定位结果。根据本专利技术的各向异性介质纵横波联合定位方法可以包括以下步骤：1)利用拾取的射孔微地震信号纵波走时Tshoot,P、横波走时Tshoot,S作为观测值，建立纵横波联合定位目标方程OPJ，开展基于已知射孔空间位置的各向异性参数值和垂向纵横波速度值进行反演，获得初始定位速度模型Vmodel＝{ε,δ,VP0,VS0}以及所述纵横波联合定位目标方程OPJ中的权系数的大小关系；2)利用微地震事件纵波走时Tevent,P、横波走时Tevent,S作为观测值，根据所述纵横波联合定位目标方程OPJ建立微地震事件各向异性纵横波联合定位目标方程OPJevent，输入所述初始定位速度模型Vmodel以及满足大小关系的权系数的数值，开展微地震事件空间位置RTevent＝{Levent,Zevent}的反演，其中，Levent为微地震事件水平距离，Zevent为微地震事件深度距离；3)以所述微地震事件空间位置RTevent为定位中心，在设定范围内对所述初始定位速度模型Vmodel修正各向异性参数，同时再次反演微地震事件空间位置，得到再定位的微地震事件空间位置RT*event＝{L*event,Z*event}以及对应的修正后的速度模型V*model＝{ε*,δ*,VP0,VS0}。优选地，所述纵横波联合定位目标方程OPJ为：OPJ＝OPJP·w1+OPJPS·w2+OPJS·w3(1)OPJP＝|Tshoot,P-Tshoot,Pi|(2)OPJPS＝|(Tshoot,P-Tshoot,S)-(Tshoot,Pi-Tshoot,Si)|(3)OPJS＝|Tshoot,S-Tshoot,Si|(4)其中，Tshoot,Pi、Tshoot,Si分别为射孔微地震信号纵波走时的反演数值和横波走时的反演数值；OPJP、OPJPS、OPJS分别为常规纵波走时定位方程、常规纵横波走时时差定位方程、常规横波走时定位方程；w1、w2、w3分别是OPJP、OPJPS、OPJS三个方程的权系数。优选地，所述步骤1)包括同时求解以下四个方程，计算各向异性速度模型Vmodel＝{ε,δ,VP0,VS0}：优选地，通过最小二乘法求解方程(5)～(8)。优选地，权系数w1、w2、w3的值通过以下步骤来确定：1’)令w1＝N、w2＝1、w3＝1，其中，N为自然数且N＞＞1，利用目标方程(1)，反演出射孔位置RTshoot,1＝{Lshoot,1,Zshoot,1}，统计射孔定位误差ΔRTshoot,1＝|Lshoot,1-Lshoot,0|+|Zshoot,1-Zshoot,0|，其中{Lshoot,0,Zshoot,0}为射孔真实的径向、深度位置；2’)令w2＝N、w1＝1、w3＝1，其中，N为自然数且N＞＞1，利用目标方程(1)，反演出射孔位置RTshoot,2＝{Lshoot,2,Zshoot,2}，统计射孔定位误差ΔRTshoot,2＝|Lshoot,2-Lshoot,0|+|Zshoot,2-Zshoot,0|；3’)令w3＝N、w1＝1、w2＝1，其中，N为自然数且N＞＞1，利用目标方程(1)，反演出射孔位置RTshoot,3＝{Lshoot,3,Zshoot,3}，统计射孔定位误差ΔRTshoot,3＝|Lshoot,3-Lshoot,0|+|Zshoot,3-Zshoot,0|，基于ΔRTshoot,1、ΔRTshoot,2、ΔRTshoot,3的大小关系确定w1、w2、w3的大小关系。优选地，基于所确定的权系数w1、w2、w3的大小关系，建立微地震事件各向异性纵横波联合定位目标方程OPJevent：OPJevent＝OPJP·w1+OPJPS·w2+OPJS·w3(9)OPJP＝|Tevent,P-Tevent,Pi|(10)OPJPS＝|(Tevent,P-Tevent,S)-(Tevent,Pi-Tevent,Si)|(11)OPJS＝|Tevent,S-Tevent,Si|(12)其中，Tevent,Pi、Tevent,Si分别为微地震事件纵波初至时间的反演数值和横波初至时间的反演数值，Tevent,P、Tevent,S分别为微地震事件纵波初至时间的观测真实值和横波初至时间的观测真实值。优选地，所述步骤2)包括同时求解以下两个方程，计算微地震事件空间位置RTevent＝{Levent,Zevent}：通过网格搜索法来求解方程(13)～(14)：优选地，基于射孔定位速度模型Vmodel建立网格，将每个网格位置作为微地震事件可能位置，利用射线追踪计算出每个网格点处微地震事件纵横波初至走时Tevent,Pi、Tevent,Si，统计与微地震事件观测真实值之间误差，误差最小对应的网格位置即为所述微地震事件空间位置RTevent＝{Levent,Zevent}。优选地，所述步骤3)包括同时求解以下四个方程，得到再定位的微地震事件空间位置RT*event＝{L*event,Z*event}以及对应的修正后的速度模型V*model＝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种各向异性介质纵横波联合定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)利用拾取的射孔微地震信号纵波走时Tshoot,P、横波走时Tshoot,S作为观测值，建立纵横波联合定位目标方程OPJ，开展基于已知射孔空间位置的各向异性参数值和垂向纵横波速度值进行反演，获得初始定位速度模型Vmodel＝{ε,δ,VP0,VS0}以及所述纵横波联合定位目标方程OPJ中的权系数的大小关系；2)利用微地震事件纵波走时Tevent,P、横波走时Tevent,S作为观测值，根据所述纵横波联合定位目标方程OPJ建立微地震事件各向异性纵横波联合定位目标方程OPJevent，输入所述初始定位速度模型Vmodel以及满足大小关系的权系数，开展微地震事件空间位置RTevent＝{Levent,Zevent}的反演，其中，Levent为微地震事件水平距离，Zevent为微地震事件深度距离；3)以所述微地震事件空间位置RTevent为定位中心，在设定范围内对所述初始定位速度模型Vmodel修正各向异性参数，同时再次反演微地震事件空间位置，得到再定位的微地震事件空间位置RT*event＝{L*event,Z*event}以及对应的修正后的速度模型V*model＝{ε*,δ*,VP0,VS0}。...

【技术特征摘要】
1.一种各向异性介质纵横波联合定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)利用拾取的射孔微地震信号纵波走时Tshoot,P、横波走时Tshoot,S作为观测值，建立纵横波联合定位目标方程OPJ，开展基于已知射孔空间位置的各向异性参数值和垂向纵横波速度值进行反演，获得初始定位速度模型Vmodel＝{ε,δ,VP0,VS0}以及所述纵横波联合定位目标方程OPJ中的权系数的大小关系；2)利用微地震事件纵波走时Tevent,P、横波走时Tevent,S作为观测值，根据所述纵横波联合定位目标方程OPJ建立微地震事件各向异性纵横波联合定位目标方程OPJevent，输入所述初始定位速度模型Vmodel以及满足大小关系的权系数，开展微地震事件空间位置RTevent＝{Levent,Zevent}的反演，其中，Levent为微地震事件水平距离，Zevent为微地震事件深度距离；3)以所述微地震事件空间位置RTevent为定位中心，在设定范围内对所述初始定位速度模型Vmodel修正各向异性参数，同时再次反演微地震事件空间位置，得到再定位的微地震事件空间位置RT*event＝{L*event,Z*event}以及对应的修正后的速度模型V*model＝{ε*,δ*,VP0,VS0}。2.根据权利要求1所述的各向异性介质纵横波联合定位方法，其特征在于，所述纵横波联合定位目标方程OPJ为：OPJ＝OPJP·w1+OPJPS·w2+OPJS·w3(1)OPJP＝|Tshoot,P-Tshoot,Pi|(2)OPJPS＝|(Tshoot,P-Tshoot,S)-(Tshoot,Pi-Tshoot,Si)|(3)OPJS＝|Tshoot,S-Tshoot,Si|(4)其中，Tshoot,Pi、Tshoot,Si分别为射孔微地震信号纵波走时的反演数值和横波走时的反演数值；OPJP、OPJPS、OPJS分别为常规纵波走时定位方程、常规纵横波走时时差定位方程、常规横波走时定位方程；w1、w2、w3分别是OPJP、OPJPS、OPJS三个方程的权系数。3.根据权利要求2所述的各向异性介质纵横波联合定位方法，其特征在于，所述步骤1)包括同时求解以下四个方程，计算各向异性速度模型Vmodel＝{ε,δ,VP0,VS0}：4.根据权利要求3所述的各向异性介质纵横波联合定位方法，其特征在于，通过最小二乘法求解方程(5)～(8)。5.根据权利要求3所述的各向异性介质纵横波联合定位方法，其特征在于，权系数w1、w2、w3的值通过以下步骤来确定：1’)令w1＝N、w2＝1、w3＝1，其中，N为自然数且N＞＞1，利用目标方程(1)，反演出射孔位置RTshoot,1＝{Lshoot,1,Zshoot,1}，统计射孔定位误差ΔRTshoot,1＝|Lshoot,1-Lshoot,0|+|Zshoot,1-Zshoot,0|，其中{Lshoot,0,Zshoot,0}为射孔真实的径向、深度位置；2’)令w2＝N、w1＝1、w3＝1，其中，N为自然数且N＞＞1，利用目标方程(1)，反演出射孔位置RTshoot,2＝{Lshoot,...

【专利技术属性】
技术研发人员：余波，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11