微震源的定位方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微震源定位方法和装置，其中方法包括：根据射孔(与微震事件处于同一个压裂段)极化角和微震极化角获取射孔源与微震源之间的相对方位角；获取射孔源的位置信息和检波器的位置信息，根据射孔源的位置信息、检波器的位置信息、初至时刻和预设的关系模型确定射孔P波信号传播的速度模型；根据检波器的位置信息、微震P波和S波初至时刻、速度模型、预设的关系模型和相对方位角，在预设搜索条件下确定微震源的位置。本发明专利技术提供的微震源的定位方法和装置，通过射孔极化角和微震极化角确定射孔源与微震源之间的相对方位角，并以相对方位角作为约束条件，可以搜索确定微震源的位置，可减小反演微震源位置时带来的定位偏差。

Method and device for locating micro seismic source

The invention discloses a microseismic source location method and device, wherein the method comprises the following steps: according to the perforation (in the same period of fracturing and microseismic events) polarization angle and polarization angle to obtain relative orientation between micro perforated source and micro focal angle; the position information acquiring position information and detector perforation source, according to the shot hole source detector location information, location information, arrival time and a preset relationship model to determine the perforation P wave signal propagation velocity model; according to the relationship model of location information, the P detector microseismic wave and S wave arrival time, velocity model, preset and relative azimuth angle, determine the position of the micro source in the default search conditions. Method and device for positioning the micro source provided by the invention, the polarization angle and polarization angle of micro perforation to determine the relative orientation between the source and the source of the micro perforated angle, and the relative azimuth angle as constraint condition, can search to determine the micro focal position, positioning deviation can reduce the inversion of microseismic source position.

【技术实现步骤摘要】
微震源的定位方法和装置
本专利技术涉及油气勘探领域，尤其涉及一种微震源的定位方法和装置。
技术介绍
水力压裂是一项有广泛应用前景的油气井增产措施，水力压裂法是目前开采天然气的主要形式，主要采用大量掺入化学物质的液体灌入页岩层进行液压碎裂以释放天然气。水力压裂过程中，地下产生裂缝的同时释放出一些震级较小的地震事件，对这些地震事件进行精确快速的定位进而反演出裂缝的形态特征以便对压力效果进行评价，对后期的产量评估和开采提供决策依据。图1为现有技术中的定位地震事件的原理示意图，如图1所示，原点O为井场坐标系的原点，P1点为微震事件的发出点，即微震源，由于P1点和O点之间存在压裂液，会导致P1点的地震波信号在P1点至O点的传播过程中产生所示的传播路径的弯曲，因此，在反演P1点位置时，即定位震源位置时，会由于传播路径的弯曲而将微震源反演至P1’点，因而会产生β角度的定位偏差，此时产生的误差较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种微震源的定位方法和装置，用以解决现有技术中在确定微震源位置时，产生的定位误差较大的问题。本专利技术一方面提供了一种微震源的定位方法，包括：获取射孔源发出的射孔信号，并在射孔信号中提取所述射孔P波信号到达检波器的初至时刻；获取微震源发出的微震信号，并在微震信号中提取所述微震P波信号到达检波器的初至时刻和微震S波信号到达检波器的初至时刻；根据所述射孔P波信号确定射孔极化角；根据所述微震P波信号确定微震极化角；根据所述射孔极化角和微震极化角获取射孔源与微震源之间的相对方位角；获取射孔源的位置信息和检波器的位置信息，根据所述射孔源的位置信息、检波器的位置信息、射孔P波初至时刻和预设的关系模型确定P波信号的速度模型，其中，预设的关系模型是位置信息、初至时刻以及P波传播速度之间的关系模型；根据检波器的位置信息、所述微震P波和微震S波的初至时刻、速度模型、预设的关系模型和相对方位角，在预设搜索条件下确定微震源的位置。本专利技术另外一方面提供一种微震源定位装置，包括：获取模块，用于获取射孔源发出的射孔信号，并在射孔信号中提取所述射孔P波信号到达检波器的初至时刻；所述获取模块还用于获取微震源发出的微震信号，并在微震信号中提取所述微震P波信号到达检波器的初至时刻和微震S波信号到达检波器的初至时刻；极化角确定模块，用于根据所述射孔P波信号确定射孔极化角；所述极化角确定模块还用于根据所述微震P波信号确定微震极化角；所述极化角确定模块还用于根据所述射孔极化角和微震极化角获取射孔源与微震源之间的相对方位角；定位模块，用于根据检波器的位置信息、微震P波和微震S波的初至时刻、速度模型、预设的关系模型和相对方位角，在预设搜索条件下确定微震源的位置。本专利技术提供的微震源的定位方法和装置，通过射孔极化角和微震极化角确定射孔源与微震源之间的相对方位角，并以相对方位角作为约束条件，可以搜索确定微震源的位置，可以减小现有技术中在反演微震源位置时带来的定位偏差。附图说明图1为现有技术中的定位地震事件的原理示意图；图2为本专利技术实施例一提供的微震源的定位方法的流程示意图；图3为本专利技术实施例一提供的确定相对极化角的示意图；图4为本专利技术实施例一提供的地下介质的层状结构；图5为本专利技术实施例二提供的微震源的定位方法的流程示意图；图6为本专利技术实施例二提供的第一预设长度的时间窗和第二预设时间窗的示意图；图7为本专利技术实施例三提供的微震源的定位装置的结构示意图。图8为本专利技术实施例三提供的微震源的定位方法的流程示意图。具体实施方式实施例一本实施例提供一种微震源的定位方法，这里所描述的方法和过程可以包含在硬件模块或装置中。这些模块或装置可以包括但不限于：专用集成电路(ASIC)芯片、现场可编程门阵列(FPGA)、在特定时刻执行特定软件模块或一段代码的专用或共享处理器、和/或现在已知或今后开发的其它可编程逻辑器件。当所述硬件模块或装置被激活时，它们执行包括在其中的方法和过程。图2为本专利技术实施例一提供的微震源的定位方法的流程示意图，如图2所示，该微震源的定位方法包括：步骤101，获取射孔源发出的射孔信号，并在射孔信号中提取射孔P波信号到达检波器的初至时刻。步骤102，获取微震源发出的微震信号，并在微震信号中提取微震P波信号到达检波器的初至时刻。其中，射孔信号指的是射孔枪发出的声波信号被转换成电信号后的信号，射孔枪一般被设置在射孔源处。具体的，射孔信号和微震源发出的微震信号可以通过检波器检测并获取到，进而本实施例的执行主体获取检波器检测到的射孔信号和微震信号。射孔信号和微震信号被获取到的先后顺序并不加以限定，可以将两个事件看做在时间上相互独立的事件，即可以先获取到射孔信号，后获取微震信号，也可以先获取到微震信号，进而获取射孔信号。当然，也可以二者也可以被同时获取。步骤103，根据射孔P波信号确定射孔极化角。步骤104，根据微震P波信号确定微震极化角。一种优选的实施方式中，获取射孔源发出的射孔信号，在射孔信号中提取射孔P波信号到达检波器的初至时刻。提取射孔S波信号到达检波器的初至时刻。确定射孔极化角和微震极化角采用的方法相同，当然也可以不相同的方法分别确定射孔极化角和微震极化角。具体的，可以采用现有技术中披露的确定极化角的方法进行实现，在此不再赘述。步骤105，根据射孔极化角和微震极化角获取射孔源与微震源之间的相对方位角。具体的，是根据射孔极化角和微震极化角的差值确定相对方位角。图3为本专利技术实施例一提供的确定相对极化角的示意图。如图3所示，其中B1为射孔源所在位置，B2为微震源所在位置，由于有压裂液的存在，因而射孔信号和微震信号的传播路径均为如虚线所示的弯曲路径，根据射孔的极化角反演射孔源所在的位置为B1’,根据微震源的极化角反演微震源所在的位置为B2’,由于射孔源位置和微震源的位置较近，传播路径也相似，因而可以将反演得到射孔源的位置B1’与反演得到的微震源位置B2’与坐标系原点O之间的夹角μ近似为射孔源与微震源之间的相对方位角。其中，坐标系的原点O可以建立在检波器上，即可以以检波器为坐标原点。当然，也可以建立在其他位置。步骤106，获取射孔源的位置信息和检波器的位置信息，根据射孔源的位置信息、检波器的位置信息、射孔P波初至时刻和预设的关系模型确定所述射孔P波信号在地下介质的层状速度模型，其中，预设的关系模型是位置信息、初至时刻以及P波传播速度之间的关系模型。如果已获取射孔S波信号初至时刻，则射孔S波也采用同样的方法可以确定出一个射孔S波信号在地下介质的层状速度模型。否则，以预设的P波波速与S波波速比值从P波速度模型确定S波速度模型。其中，射孔信号指的是射孔枪发出的声波信号被转换成电信号后的信号，射孔枪一般被设置在射孔源处。步骤107，根据检波器的位置信息、微震P波和微震S波的初至时刻、速度模型、预设的关系模型和相对方位角，在预设搜索条件下确定微震源的位置。图4为本专利技术实施例一提供的地下介质的层状结构，如图4所示，由于地下介质包括不同的介质层，因此，在不同的介质层深度，P波的传播速度会产生变化，因此，优选的，速度模型为层状的速度模型，即P波的速度是一个关于深度的函数，速度模型为：v＝V(Z),其中，v为P波的传播速度，Z为P波传播的深度，V为P波传播的深度与传播速度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微震源的定位方法，其特征在于，包括：获取射孔源发出的射孔信号，并在射孔信号中提取所述射孔P波信号到达检波器的初至时刻；获取微震源发出的微震信号，并在微震信号中提取所述微震P波信号到达检波器的初至时刻和微震S波信号到达检波器的初至时刻；根据所述射孔P波信号确定射孔极化角；根据所述微震P波信号确定微震极化角；根据所述射孔极化角和微震极化角获取射孔源与微震源之间的相对方位角；获取射孔源的位置信息和检波器的位置信息，根据所述射孔源的位置信息、检波器的位置信息、射孔P波初至时刻和预设的关系模型确定P波信号的速度模型，其中，预设的关系模型是位置信息、初至时刻以及P波传播速度之间的关系模型；根据检波器的位置信息、微震P波和微震S波的初至时刻、速度模型、预设的关系模型和相对方位角，在预设搜索条件下确定微震源的位置。

【技术特征摘要】
1.一种微震源的定位方法，其特征在于，包括：获取射孔源发出的射孔信号，并在射孔信号中提取所述射孔P波信号到达检波器的初至时刻；获取微震源发出的微震信号，并在微震信号中提取所述微震P波信号到达检波器的初至时刻和微震S波信号到达检波器的初至时刻；根据所述射孔P波信号确定射孔极化角；根据所述微震P波信号确定微震极化角；根据所述射孔极化角和微震极化角获取射孔源与微震源之间的相对方位角；获取射孔源的位置信息和检波器的位置信息，根据所述射孔源的位置信息、检波器的位置信息、射孔P波初至时刻和预设的关系模型确定P波信号的速度模型，其中，预设的关系模型是位置信息、初至时刻以及P波传播速度之间的关系模型；根据检波器的位置信息、微震P波和微震S波的初至时刻、速度模型、预设的关系模型和相对方位角，在预设搜索条件下确定微震源的位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用长短时窗方法提取所述射孔P波信号到达检波器的初至时刻，具体包括：获取所述射孔P波信号在第一预设长度的时间窗内的第一平均能量值；在所述第一预设长度的时间窗内沿时间轴滑动第二预设长度的时间窗，并获取所述射孔P波信号在第二预设长度的时间窗内的第二平均能量值，其中，所述第二预设长度的时间窗的长度小于所述第一预设长度的时间窗的长度；根据所述第二平均能量值和所述第一平均能量值的比值确定所述射孔P波信号的初至时刻。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述射孔P波信号包括东西向，南北向分量信号；所述根据所述射孔P波信号确定所述射孔源的极化角包括：选取射孔P波信号在射孔初至时刻后预设时间长度内的东西向，南北向分量信号；根据所述东西向，南北向分量信号计算两个方向信号的协方差矩阵；根据所述协方差矩阵中的元素确定所述射孔极化角；ui(t)，uj(t)：射孔信号两个水平分量，θ：为射孔极化角，cij：协方差矩阵元素，T：射孔周期。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据检波器的位置信息、微震P波和微震S波的初至时刻、速度模型、预设的关系模型和相对方位角，在预设搜索条件下确定微震源的位置包括：根据所述检波器的位置信息、在预设空间范围内设定搜索的初始微震源的位置坐标，所述预设空间范围是根据相对方位角确定的；将检波器的位置信息和所述初始微震源的位置信息代入所述预设的关系模型，以获取微震源的位置对应的P波和S波理论初至时刻；若微震P波对应的理论初至时刻与微震P波对应的初至时刻的差值的平方、与微震S波对应的理论初至时刻及微震S波对应的初至时刻的差值的平方、的和，即平方的和小于或等于预设阈值，则确定所述初始微震源的位置为目标微震源的位置；若理论初至时刻所述平方的和大于预设阈值，则在所述预设空间范围内重新确定初始微震...

【专利技术属性】
技术研发人员：左乾坤，王闻知，唐有彩，钮凤林，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11