一种微地震事件定位方法技术

本发明专利技术提供了一种微地震事件定位方法，该方法利用任意两道间的波形互相关，计算拾取初至时差，同时利用所有检波器对间的拾取初至差与计算初至差间的差的加权叠加作为目标函数,对微地震事件进行优化迭代定位。该方法可以有效的克服低信噪比同向轴不连续的问题；同时利用“利用所有检波器对间的拾取初至差与计算初至差间的差的加权叠加作为目标函数”，对于包含N个建波器的观测系统可以提供N（N-1）/2种检波器的组合，从而提供了大量的信息冗余，提高微地震事件的定位精度。

【技术实现步骤摘要】
方法领域本专利技术涉及水力压裂微地震监测
，特别是微地震事件定位方法。
技术介绍
油气田的微地震监测一种主要用于油气田开发的新的地震方法，它是利用水力压裂、油气开采、常规注水等石油工程作业而产生的地震波。常规的井中微震事件定位前提是，具有较高的信噪比，微地震事件的同向轴具有良好的连续性，在此前提下利用微地震事件初至的匹配程度作为目标函数进行定位。这存在两个问题：1)初至拾取的人为误差问题2)信噪比较低时微地震事件同向轴没有良好的连续性是无法拾取初至。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种微地震事件定位方法。该方法利用任意两道间的波形互相关，计算拾取初至时差，同时利用所有检波器对间的拾取初至差与计算初至差间的差的加权叠加作为目标函数,对微地震事件进行优化迭代定位。本专利技术通过如下方法措施来实现：一种微地震事件定位方法,首先确定工区的层状速度模型和检波器的位置,确定微地震事件信号，利用所有检波器对间的拾取初至差与计算初至差间的差的加权叠加作为目标函数,对微地震事件进行优化迭代定位。上述方案中优化迭代定位过程包含如下步骤：1)确定初始的微地震位置p0(x0,y0,z0)，和迭代终止阈值dth；2)在可能的微地震事件位置范围内应用一定网格划分空间；3)根据初始位置p0进行优化定位，其定位结果为p1(x1,y1,z1)；4)计算初始位置p0与优化位置p1之间距离d01，其计算公式如下d01＝[(x1-x0)2+(y1-y0)2+(z1-z0)2]1/2公式(1)；5)如果d01>dth,令p0＝p1，转到步骤3)；否则结束迭代微地震事件位置pe＝p1；上述方案进一步包括：步骤3)中的优化定位过程包含以下步骤：以初始的微地震位置p0和划分的网格点为基础，应用网格搜索算法针对每一个空间网格点(xs,ys,zs)计算目标函数；选取目标函数最小的网格点的位置作为定位结果p1。进一步，假设包含N级检波器的观测系统，任意两级检波器对为Ri,Rj，所述的空间网格点(xs,ys,zs)的目标函数建立包含如下步骤：计算空间网格点(xs,ys,zs)对应的两级检波器间的拾取初至的差为Δtpij和计算初至的差为Δtcsij；网格点(xs,ys,zs)的目标函数应用下式计算F(xs,ys,zs)=Σi=1NΣj>iNλij|Δtpij-Δtcsij|]]>公式(2)其中λij为检波器对Ri,Rj对应的权值。进一步，检波器对Ri,Rj间的拾取初至的差Δtpij和互相关系数rij应用两道间的微地震记录进行互相关运算的方法求取，其计算步骤如下：分别选取检波器对Ri,Rj的微地震信号分别为Si(h1)和Sj(h2)，其中1≤h1≤n1，1≤h2≤n2采样点Si(1)和Sj(1)对应的时刻分别为tpi和tpj，设微地震信号的采样间隔为Δt；分别将信号Si(h1)和Sj(h2)延拓为SI(h3)和SJ(h4)，其中1≤h3≤n1+n2-1，1≤h4≤n1+n2-1，且SI(h3)＝Si(h3)1≤h3≤n1公式(3)SI(h3)＝0n1+1≤h3≤n1+n2-1SJ(h4)＝01≤h4≤n1-1公式(4)SJ(h4)＝Si(h4)n1≤h4≤n1+n2-1对Si(h1)和Sj(h2)进行互相关运算用下式表示XRij(τ)=Σk=1τSI(k)SI(n1+n2-τ)1≤τ≤n1+n2-1]]>公式(5)考虑到微地震信号Si(h1)和Sj(h2)极性可能相反，对互相关函数取绝对值即：XRij(τ)＝|XRij(τ)|公式(6)设τ＝τmax时XRij(τ)取得最大值，则Δtpij按照下式计算Δtpij＝tpj-tpi+Δt*(τmax-n1-n2+1)j≥i公式(7)Δtpij＝tpi-tpj-Δt*(τmax-n1-n2+1)j<i两道间的最大互相关系数rij按照下式计算rij=XRij(τmax)/Σk=1τmaxSI(k)2Σk=1τmaxSJ(n1+n2-τ)2]]>公式(8)其中互相关系数rij代表检波器对Ri,Rj间的拾取初至的差Δtpij的可信程度。空间网格点(xs,ys,zs)对应检波器对Ri,Rj间的计算初至的差Δtcij应用以下步骤实现：通过射线追踪方法空间网格点位置(xs,ys,zs)到对应两级检波器对Ri,Rj的初至旅行时tcsi和tcsj；应用以下公式计算检波器对间的计算初至的差Δtcsij＝tcsi-tcsjj≥i公式(9)Δtcsij＝tcsi-tcsjj<i检波器对Ri,Rj的权重系数λij的确定过程包含如下步骤：根据确定的层状速度模型，分别应用射线追踪方法计算微地震初始位置p0到检波器对Ri,Rj位置的射线线路经Rayi和Rayj；设射线路径Rayi和Rayj所经过的点分别为(pi1,pi2,pi3..piNi)和(pj1,pj2,pj3..pjNj)，其中pi1和pj1微地震初始位置p0，piNi和pjNj分别为检波器对Ri,Rj所在的位置，(pi2,pi3..piNi-1)为射线路径Rayi与层状介质的分界面的交点，(pj2,pj3..pjNj-1)为射线路径Rayj与层状介质的分界面的交点,则射线路径Rayi和Rayj在p0位置处的射线方向用如下单位向量表示，Vi＝[vixviyviz]公式(10)Vj＝[vjxvjyvjz]其中vix＝(xi2-x0)/[(xi2-x0)2+(yi2-y0)2+(zi2-z0)2]1/2viy＝(yi2-y0)/[(xi2-x0)2+(yi2-y0)2+(zi2-z0)2]1/2公式(11)viz＝(zi2-z0)/[(xi2-x0)2+(yi2-y0)2+(zi2-z0)2]1/2vjx＝(xj2-x0)/[(xj2-x0)2+(yj2-y0)2+(zj2-z0)2]1/2vjy＝(yj2-y0)/[(xj2-x0)2+(yj2-y0)2+(zj2-z0)2]1/2公式(12)vjz＝(zj2-z0)/[(xj2-x0)2+(yj2-y0)2+(zj2-z0)2]1/2其中(x0,y0,z0)为p0所对应的坐标位置,(xi2，yi2，zi2)为pj2点所对应的坐标位置,(xj2，yj2，zj2)为pj2点所对应的坐标位置；检波器对Ri,Rj对应的射线线路径Rayi和Rayj在p0处的射线差异可以用LΔVij表示，其计算公式如下LΔVij=||ΔVij||2]]>公式(13)其中ΔVij＝Vi-Vj公式(14)||ΔVij||2代表的是向量ΔVij的第二范数，射线差异代表定位结果对Ri,Rj间的拾取初至差与计算初至差的差的误差的敏感程度，越大敏感程度越大，反之亦然；检波器对Ri,Rj对应的权值λij应用互相关系数rij与射线路径差异的模表示，用下式计算λij=rij*LΔVij]]>公式(15)。本专利技术利用任意两道间的波形互相关，计算拾取初至时差，同时利用所有检波器对间的拾取初本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微地震事件定位方法,其特征在于首先确定工区的层状速度模型和检波器的位置,确定微地震事件信号，然后利用所有检波器对间的拾取初至差与计算初至差间的差的加权叠加作为目标函数,对微地震事件进行优化迭代定位。

【技术特征摘要】
1.一种微地震事件定位方法,其特征在于首先确定工区的层状速度模型和检波器的位置,确定微地震事件信号，然后利用所有检波器对间的拾取初至差与计算初至差间的差的加权叠加作为目标函数,对微地震事件进行优化迭代定位。2.根据权利要求1所述的微地震事件定位方法,其特征在于，微地震事件的优化迭代定位过程包含如下步骤：1)确定初始的微地震位置p0(x0,y0,z0)，和迭代终止阈值dth；2)在可能的微地震事件位置范围内应用一定网格划分空间；3)根据初始位置p0进行优化定位，其定位结果为p1(x1,y1,z1)；4)计算初始位置p0与优化位置p1之间距离d01，其计算公式如下d01＝[(x1-x0)2+(y1-y0)2+(z1-z0)2]1/2公式(1)；5)如果d01>dth,令p0＝p1，转到步骤3)；否则结束迭代微地震事件位置pe＝p1。3.根据权利要求2所述的微地震事件定位方法,其特征在于，步骤3)中的优化定位过程包含以下步骤：以初始的微地震位置p0和划分的网格点为基础，应用网格搜索算法针对每一个空间网格点(xs,ys,zs)计算目标函数；选取目标函数最小的网格点的位置作为定位结果p1。4.根据权利要求3所述的微地震事件定位方法,其特征在于，假设包含N级检波器的观测系统，任意两级检波器对为Ri,Rj，所述的空间网格点(xs,ys,zs)的目标函数建立包含如下步骤：计算空间网格点(xs,ys,zs)对应的两级检波器间的拾取初至的差为Δtpij和计算初至的差为Δtcsij；网格点(xs,ys,zs)的目标函数应用下式计算公式(2)其中λij为检波器对Ri,Rj对应的权值。5.根据权利要求4所述的微地震事件定位方法,其特征在于，检波器对Ri,Rj间的拾取初至的差Δtpij和互相关系数rij应用两道间的微地震记录进行互相关运算的方法求取，其计算步骤如下：分别选取检波器对Ri,Rj的微地震信号分别为Si(h1)和Sj(h2)，其中1≤h1≤n1，1≤h2≤n2采样点Si(1)和Sj(1)对应的时刻分别为tpi和tpj，设微地震信号的采样间隔为Δt；分别将信号Si(h1)和Sj(h2)延拓为SI(h3)和SJ(h4)，其中1≤h3≤n1+n2-1，1≤h4≤n1+n2-1，且SI(h3)＝Si(h3)1≤h3≤n1公式(3)SI(h3)＝0n1+1≤h3≤n1+n2-1SJ(h4)＝01≤h4≤n1-1公式(4)SJ(h4)＝Si(h4)n1≤h4≤n1+n2-1对Si(h1)和Sj(h2)进行互相关运算用下式表示公式(5)考虑到微地震信号Si(h1)和Sj(h2)极性可能相反，对互相关函数取绝对值即：XRij(τ)＝|XRij(τ)|公式(6)设τ＝τmax时XRij(τ)取得最大值，则Δtpij按照下式计算Δtpij＝tpj-tpi+Δt*(τmax-n1-n2+1)j≥i公式(7)Δtpij＝tpi-tpj-Δt*(τmax-n1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雨茂，左建军，王延光，武小杰，魏国华，
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胜利油田分公司物探研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11