一种微地震震源位置和速度模型同时反演方法技术

本发明专利技术提供了一种微地震震源位置和速度模型同时反演方法，属于微震监测中震源定位领域。本方法包括：(1)拾取微地震事件的初至时间；(2)利用声波测井资料，构建初始速度模型，然后获取微地震事件的初始震源位置和发震时刻；(3)基于两点射线追踪计算微地震事件的理论走时，构建联合层析方程组；(4)求解所述联合层析方程组，计算出参数更新量δu、Δx和Δτ；(5)判断是否满足终止条件，如果是，则转入步骤(6)，如果否，则利用所述参数更新量对速度模型、震源位置和发震时刻进行更新，然后返回步骤(3)；(6)输出最终的速度模型、震源位置和发震时刻。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微震监测中震源定位领域，具体涉及一种微地震震源位置和速度模型同时反演方法，利用微地震事件走时信息同时反演震源位置和速度模型。
技术介绍
微地震监测技术是20世纪90年代发展和活跃起来的一项新的非常规技术，它可以应用于油气藏开发、矿山监测、地质灾害监测等诸多领域。微地震监测中震源的位置、发震时刻、震源强度和速度模型都是未知的，确定这些参数是微地震监测的首要任务。微地震定位时，由于震源位置和速度模型都是未知量，两者耦合在一起。微地震检测时事件的定位精度很大程度取决于速度模型的精度。常规的定位方法都是利用基于测井资料且经过射孔校正后的一维速度模型来进行定位。当地下速度模型存在横向变速时基于一维速度模型的定位精度就会降低，因此就需要对震源位置和速度模型同时进行反演。Thuber(1983，1992)提出局部地震层析方法，该方法利用局部子空间反演技术将震源参数和速度参数分离，从而实现同时反演三维速度模型和震源位置。国内外地震学家将其广泛应用到地震定位和速度反演中。Zhang(2003)在双差定位法(Waldhauser和Fllsworth，2000)基础上发展出了双差层析方法，该有效地吸取了双差定位的优势且兼顾反演速度。zhang方法的反演效果要优于局部地震层析方法。但是，Zhang(2003)的方法在构造层析方程时射线路径在浅层基本重合，不利于浅层速度反演。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种微地震震源位置和速度模型同时反演方法，引入检波器双差层析方程，联合普通层析方程、震源双差层析方程，三者构建联合层析方程。与zhang的双差层析算法相比，将有利于改善浅层速度反演精度，可以进一步提高微地震反演速度模型的精度以及定位精度。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种微地震震源位置和速度模型同时反演方法，包括：(1)，拾取微地震事件的初至时间；(2)，利用声波测井资料，构建初始速度模型，然后获取微地震事件的初始震源位置和发震时刻；(3)，基于两点射线追踪计算微地震事件的理论走时，构建联合层析方程组；(4)，求解所述联合层析方程组，计算出参数更新量δu、Δx和Δτ；(5)，判断是否满足终止条件，如果是，则转入步骤(6)，如果否，则利用所述参数更新量对速度模型、震源位置和发震时刻进行更新，然后返回步骤(3)；(6)，输出最终的速度模型、震源位置和发震时刻。所述步骤(3)是这样实现的：建立联合层析方程组，包括普通层析方程、震源双差层析方程和检波器双差层析方程，其中普通层析方程如公式(2)所示：rki=Δτi+Σl=13∂Tki∂xliΔxli+∫ikδuds---(2)]]>其中，为微地震事件i到接收点k的计算旅行时和拾取旅行时之间的残差；δu为慢度模型更新量；分别为微地震事件i震源位置x、y、z方向的更新量；Δτi为微地震事件i的发震时刻更新量；震源偏导数为震源处的慢度向量，为：∂Tki∂xli=-1V(dxlids)---(3)]]>所述震源双差层析方程如公式(4)所示：drkij=rki-rkj=Δτi+Σl=13∂Tki∂xliΔxli+∫ikδuds-Δτj-Σl=13∂Tkj∂xljΔxli-∫jkδuds---(4)]]>其中，分别为微地震事件i、j到接收点k的计算旅行时和拾取旅行时之间的残差；Δτj为微地震事件j的发震时刻更新量；为震源双差时间，是记录两个事件的同一检波的旅行时残差之差：drkij=rki-rkj=(tki-tkj)obs-(tki-tkj)cal---(5)]]>所述检波器双差层析方程如公式(6)所示：dtmni=rmi-rni=∫imδuds-∫inδuds---(6)]]>其中，为检波器双差时间，记录同一事件的两个检波器的旅行时残差之差：drmni=rmi-rni=(tmi-tni)obs-(tmi-tni)cal---(7)]]>所述步骤(4)中是利用阻尼LSQR方法求解所述联合层析方程组。所述步骤(5)中利用所述参数更新量对速度模型、震源位置和发震时刻进行更新是这样实现的：将步骤(2)中的参数分别加上步骤(4)得到的与其对应的更新量δu、Δx和Δτ。所述步骤(5)中的终止条件如下：平均旅行时残差，即绝对值算术平均值小于某一常数或参数更新量小于某一常数。即分别给这四个参数设置阀值，这四个常数为人为给定的很小的量，如可以用0.00001。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1)，反演稳定性更强。2)，与传统双差定位方法相比，微地震震源定位精度高；3)，与双差层析方法相比，反演结果有利于改善浅层速度反演精度。附图说明图1a双差层析定位结果中的XY视图图1b双差层析定位结果中的XZ视图图1c双差层析定位结果中的YZ视图图2a本方法定位结果中的XY视图图2b本方法定位结果中的XZ视图图2c本方法定位结果中的YZ视图图3准确速度模型(深度400m)图4双差层析反演速度模型(深度400m)图5本方法反演速度模型(深度400m)图6本方法的步骤框图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述：联合层析方程方程组1)普通层析方程：微地震事件i到接收点k的实际观测旅行时tki=τi+Tki=τi+∫ikuds---(1)]]>其中，u为慢度场(速度的倒数)，τi为发震时刻。微地震定位时，震源坐标(x1，x2，x3)、发震时刻和慢度场都是未知的参数。检波器接收到的到达时(P波或者S波)，利用试验的震源位置，发震时刻和初始速度模型(先验信息)来计算理论到达时两者旅行时的残差为计算旅行时和观测旅行时残差可以用震源和速度模型的扰动线性近似为rki=Δτi+Σl=13∂Tki∂xliΔxli+∫ikδuds---(2)]]>其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微地震震源位置和速度模型同时反演方法，其特征在于：所述方法包括：(1)，拾取微地震事件的初至时间；(2)，利用声波测井资料，构建初始速度模型，然后获取微地震事件的初始震源位置和发震时刻；(3)，基于两点射线追踪计算微地震事件的理论走时，构建联合层析方程组；(4)，求解所述联合层析方程组，计算出参数更新量δu、Δx和Δτ；(5)判断是否满足终止条件，如果是，则转入步骤(6)，如果否，则利用所述参数更新量对速度模型、震源位置和发震时刻进行更新，然后返回步骤(3)；(6)，输出最终的速度模型、震源位置和发震时刻。

【技术特征摘要】
1.一种微地震震源位置和速度模型同时反演方法，其特征在于：所述方法包括：
(1)，拾取微地震事件的初至时间；
(2)，利用声波测井资料，构建初始速度模型，然后获取微地震事件的初
始震源位置和发震时刻；
(3)，基于两点射线追踪计算微地震事件的理论走时，构建联合层析方程
组；
(4)，求解所述联合层析方程组，计算出参数更新量δu、Δx和Δτ；
(5)判断是否满足终止条件，如果是，则转入步骤(6)，如果否，则利用
所述参数更新量对速度模型、震源位置和发震时刻进行更新，然后返回步骤(3)；
(6)，输出最终的速度模型、震源位置和发震时刻。
2.根据权利要求1所述的微地震震源位置和速度模型同时反演方法，其特征在
于：所述步骤(3)是这样实现的：
建立联合层析方程组，包括普通层析方程、震源双差层析方程和检波器双
差层析方程，其中普通层析方程如公式(2)所示：
rki=Δτi+Σl=13∂ki∂xliΔxli+∫ikδuds---(2)]]>其中，为微地震事件i到接收点k的计算旅行时和拾取旅行时之间的残差；δu为
慢度模型更新量；分别为微地震事件i震源位置x、y、z方向的
更新量；Δτi为微地震事件i的发震时刻更新量；震源偏导数为震源处的
慢度向量，为：
∂Tki∂xli=-1V(dxlids)---(3)]]>所述震源双差层析方程如公式(4)所示：
drkij=rki-rkj=Δτi+Σl=13∂Tki∂x...

【专利技术属性】
技术研发人员：程磊磊，崔树果，姜宇东，
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