构建微地震监测速度模型的方法技术

提供一种构建微地震监测速度模型的方法，包括：选取工区内的多个检波器，并获取对应的初至时间；计算地震波的传播距离；估计出地震波的初始平均速度；基于地震波的初始平均速度、空间径向夹角、射孔点的坐标和当前的约束参数矩阵，得到地震波的平均速度；基于地震波的平均速度和地震波的传播距离，得到地震波的正演走时；计算地震波正演走时的时差的残差；计算偏导数矩阵；基于偏导数矩阵和地震波正演走时的时差的残差，得到约束参数的差值矩阵；在约束参数的差值矩阵满足约束条件时，输出速度模型。上述方法可通过空间建模的方式考虑到地层的各向异性对于地震波传播速度的影响，从而建立了较为复杂的速度模型以提高微地震定位精度。

【技术实现步骤摘要】
构建微地震监测速度模型的方法
本专利技术总体来说涉及非常规油气开发的微地震监测技术，更具体地讲，涉及一种基于地表记录中提取的相关信息来构建速度模型的方法。
技术介绍
压裂改造是提高非常规油气采收率的关键技术。目前，通过研究压裂改造过程中岩石破裂产生的微地震是监测压裂改造效果的主要技术。利用微地震还可以指导、优化压裂改造，降低对自然环境的污染以及降低诱发地震灾害。井下观测是微地震监测的主要手段，但是，井下观测成本太高，不利于大范围普遍应用。而地表监测的成本较低，使得地表微地震监测成为近几年新兴的微地震监测方式。速度模型是地震定位的重要先决条件，目前常用的微地震速度模型构建主要有两种方式：一种是根据射孔位置来计算地震波传播的平均速度。这种构建速度模型的方式将地下假设为是一个均匀的介质(即，地下是由同一介质构成)，其计算出的地震波传播的平均速度仅有一个值(即，得到匀速速度模型)。另一种是利用测井资料获得地震波传播的层状速度模型。这种构建速度模型的方式将地下划分为多个地层，假设每个地层具有相同的介质，地震波传播在每个地层中具有相同的速度，因此基于这种方式获得的速度模型是一个关于速度的一维数组(即，水平层状速度模型)。以上两种方式将地下设想为各向同性介质或横向同性介质，而工区内地震波传播的速度主要受到地层的各向异性影响，因此现有的微地震速度模型构建方式与实际地质结构存在很大的误差，从而导致微地震定位精度不准确。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种构建微地震监测速度模型的方法，以解决现有的速度模型无法真实地反映实际地质结构而导致微地震定位精度差的技术问题。本专利技术的一方面提供一种构建微地震监测速度模型的方法，所述方法包括：(a)选取工区内的多个检波器，并获取与所述多个检波器中的每个检波器对应的初至时间；(b)基于射孔点的坐标和所述多个检波器中的每个检波器的坐标，计算所述多个检波器中的每个检波器与射孔点之间地震波的传播距离；(c)对工区的井内速度进行处理，估计出地震波的初始平均速度；(d)基于地震波的初始平均速度、所述多个检波器中的每个检波器相对于射孔点的空间径向夹角、射孔点的坐标和当前的约束参数矩阵，得到所述多个检波器中的每个检波器接收的地震波的平均速度；(e)基于所述地震波的平均速度和所述地震波的传播距离，得到所述多个检波器中的每个检波器接收的地震波的正演走时；(f)从所述多个检波器中选取两组检波器，并计算所述两组检波器之间的初至时间的时差与所述两组检波器之间接收的地震波的正演走时的时差的差值，以得到与所述两组检波器对应的地震波正演走时的时差的残差；(g)基于所述两组检波器接收的地震波的正演走时和当前的约束参数矩阵，得到与所述两组检波器对应的偏导数矩阵；(h)基于所述偏导数矩阵和所述地震波正演走时的时差的残差，得到约束参数的差值矩阵；(i)在约束参数的差值矩阵满足约束条件时，执行步骤(j)：输出速度模型。可选地，步骤(i)可包括：(i1)计算约束参数的差值矩阵的二范数的平方，并将所述二范数的平方与设定值做比较；(i2)当所述二范数的平方大于设定值时，将当前的约束参数矩阵与约束参数的差值矩阵相加，以更新当前的约束参数矩阵，并返回执行步骤(d)；(i3)当所述二范数的平方不大于设定值时，执行步骤(j)。可选地，步骤(c)可包括：基于测井曲线来估计地震波的初始平均速度，或者依据经验来人为设定地震波的初始平均速度。可选地，步骤(d)中，可利用下面的公式计算地震波的平均速度，其中，为n个检波器中的第r个检波器接收的地震波的平均速度，r∈[1,n]，n为所述多个检波器的数量，为地震波的初始平均速度，X,Y,Z为射孔点的坐标，θr为n个检波器中的第r个检波器相对于射孔点的空间径向夹角，ml为由约束参数形成的矩阵，ml＝[m1,m2,m3,m4,m5,m6,m7,m8]T，该矩阵中的每个元素对应于一个约束参数。可选地，在步骤(d)中，在初次执行步骤(d)时，可通过以下步骤获取初始约束参数矩阵，基于与所述多个检波器中的每个检波器对应的初至时间和所述多个检波器中的每个检波器与射孔点之间地震波的传播距离，估算出地震波的平均速度的估计值；基于地震波的平均速度的估计值、射孔点的坐标、所述多个检波器中的每个检波器相对于射孔点的空间径向夹角、地震波的初始平均速度，得到初始约束参数矩阵。可选地，在步骤(e)中，可利用下面的公式计算所述多个检波器中的每个检波器接收的地震波的正演走时，其中，Tr为n个检波器中的第r个检波器接收的地震波的正演走时，r∈[1,n]，n为所述多个检波器的数量，dr为n个检波器中的第r个检波器与射孔点之间地震波的传播距离，为n个检波器中的第r个检波器接收的地震波的平均速度。可选地，步骤(f)可包括：(f1)从步骤(a)中获取的初至时间中选取与所述两组检波器中的每个检波器对应的初至时间，并计算所述两组检波器之间的初至时间的时差；(f2)从步骤(e)中得到的地震波的正演走时中选取与所述两组检波器中的每个检波器对应的地震波的正演走时，并计算所述两组检波器之间接收的地震波的正演走时的时差；(f3)计算所述初至时间的时差与所述地震波的正演走时的时差的差值，以得到与所述两组检波器对应的地震波正演走时的时差的残差。可选地，在步骤(h)中，可利用下面的公式计算约束参数的差值矩阵，ΔT＝J·Δml其中，ΔT为地震波正演走时的时差的残差，J为偏导数矩阵，Δml为由约束参数的差值形成的矩阵，Δml＝[Δm1,Δm2,Δm3,Δm4,Δm5,Δm6,Δm7,Δm8]T，该矩阵中的每个元素对应于一个约束参数的差值。可选地，所述多个检波器的数量为大于等于8。采用本专利技术所述的构建微地震监测速度模型的方法，通过采用空间建模的方式考虑到地层的各向异性对于地震波传播速度的影响，从而建立了较为复杂的速度模型以提高微地震定位精度。附图说明通过下面结合附图进行的详细描述，本专利技术的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：图1是示出根据本专利技术的示例性实施例的构建微地震监测速度模型的方法的流程图；图2是示出根据本专利技术的示例性实施例的与空间径向夹角有关的速度模型的示意图。具体实施方式下面，将参照附图详细描述本专利技术的示例性实施例。提供参照附图的以下描述以帮助对由权利要求及其等同物限定的本专利技术的示例性实施例的全面理解。包括各种特定细节以帮助理解，但这些细节仅被视为是示例性的。因此，本领域的普通技术人员将认识到在不脱离本专利技术的范围和精神的情况下，可对描述于此的示例性实施例进行各种改变和修改。此外，为了清楚和简洁，省略对公知的功能和结构的描述。总体说来，根据本专利技术的示例性实施例的构建微地震监测速度模型的方法需首先确定一个工区，并将工区内的压裂井划分为多段，所述多段中的每段压裂井包含多个射孔点，然后从所述多个射孔点中选取初至数据的波形好且信噪比高的射孔点，针对选取的射孔点采用下述方法来构建速度模型。图1是示出根据本专利技术的示例性实施例的构建微地震监测速度模型的方法的流程图。在步骤S10中，选取工区内的多个检波器，并获取与所述多个检波器中的每个检波器对应的初至时间。可选地，可选取n个检波器，n为所述多个检波器的数量，且n∈[8,∞)。具体说来，可通过下述方式来选取检波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种构建微地震监测速度模型的方法，所述方法包括：(a)选取工区内的多个检波器，并获取与所述多个检波器中的每个检波器对应的初至时间；(b)基于射孔点的坐标和所述多个检波器中的每个检波器的坐标，计算所述多个检波器中的每个检波器与射孔点之间地震波的传播距离；(c)对工区的井内速度进行处理，估计出地震波的初始平均速度；(d)基于地震波的初始平均速度、所述多个检波器中的每个检波器相对于射孔点的空间径向夹角、射孔点的坐标和当前的约束参数矩阵，得到所述多个检波器中的每个检波器接收的地震波的平均速度；(e)基于所述地震波的平均速度和所述地震波的传播距离，得到所述多个检波器中的每个检波器接收的地震波的正演走时；(f)从所述多个检波器中选取两组检波器，并计算所述两组检波器之间的初至时间的时差与所述两组检波器之间接收的地震波的正演走时的时差的差值，以得到与所述两组检波器对应的地震波正演走时的时差的残差；(g)基于所述两组检波器接收的地震波的正演走时和当前的约束参数矩阵，得到与所述两组检波器对应的偏导数矩阵；(h)基于所述偏导数矩阵和所述地震波正演走时的时差的残差，得到约束参数的差值矩阵；(i)在约束参数的差值矩阵满足约束条件时，执行步骤(j)：输出速度模型。...

【技术特征摘要】
1.一种构建微地震监测速度模型的方法，所述方法包括：(a)选取工区内的多个检波器，并获取与所述多个检波器中的每个检波器对应的初至时间；(b)基于射孔点的坐标和所述多个检波器中的每个检波器的坐标，计算所述多个检波器中的每个检波器与射孔点之间地震波的传播距离；(c)对工区的井内速度进行处理，估计出地震波的初始平均速度；(d)基于地震波的初始平均速度、所述多个检波器中的每个检波器相对于射孔点的空间径向夹角、射孔点的坐标和当前的约束参数矩阵，得到所述多个检波器中的每个检波器接收的地震波的平均速度；(e)基于所述地震波的平均速度和所述地震波的传播距离，得到所述多个检波器中的每个检波器接收的地震波的正演走时；(f)从所述多个检波器中选取两组检波器，并计算所述两组检波器之间的初至时间的时差与所述两组检波器之间接收的地震波的正演走时的时差的差值，以得到与所述两组检波器对应的地震波正演走时的时差的残差；(g)基于所述两组检波器接收的地震波的正演走时和当前的约束参数矩阵，得到与所述两组检波器对应的偏导数矩阵；(h)基于所述偏导数矩阵和所述地震波正演走时的时差的残差，得到约束参数的差值矩阵；(i)在约束参数的差值矩阵满足约束条件时，执行步骤(j)：输出速度模型,其中，步骤(d)中，利用下面的公式计算地震波的平均速度，其中，为n个检波器中的第r个检波器接收的地震波的平均速度，r∈[1,n]，n为所述多个检波器的数量，为地震波的初始平均速度，X,Y,Z为射孔点的坐标，θr为n个检波器中的第r个检波器相对于射孔点的空间径向夹角，ml为由约束参数形成的矩阵，ml＝[m1,m2,m3,m4,m5,m6,m7,m8]T，该矩阵中的每个元素对应于一个约束参数，其中，步骤(i)包括：(i1)计算约束参数的差值矩阵的二范数的平方，并将所述二范数的平方与设定值做比较；(i2)当所述二范数的平方大于设定值时，将当前的约束参数矩阵与约束参数的差值矩阵相加，以更新当前的约束参数矩阵，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽婷，尹陈，刘鸿，巫芙蓉，康亮，袁枫尧，蔡谦，李亚林，赵尧，曹立斌，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司，
类型：发明
国别省市：四川;51