一种基于检波器间距约束的微地震初至拾取方法技术

本发明专利技术公开了一种基于检波器间距约束的微地震初至拾取方法,涉及地球物理勘探技术领域，首先对全局有效道进行互相关运算及时差校正，其次对时差校正后的记录进行基于检波器间距约束的局部互相关运算并进行时差校正，再对二次时差校正后的多道记录进行叠加形成叠加道，采用STA/LTA方法对叠加道进行初至拾取，最后结合叠加道初至信息以及时差相对校正量，既可得到微地震事件的初至到时。该方法在道间互相关运算中引入检波器间距约束条件，大大减少了检波器空间展布对道间信号波形相似度的影响及时差改正后的波形存在对齐差异的现象，继而合理有效地避免了震检距对初至到时的影响，提高了拾取结果精度。提高了拾取结果精度。提高了拾取结果精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于检波器间距约束的微地震初至拾取方法


[0001]本专利技术涉及地球物理勘探
，尤其涉及一种基于检波器间距约束的微地震初至拾取方法。

技术介绍

[0002]微地震监测技术作为被广泛研究的一种地球物理技术，随着近年来信息技术的迅速发展，该技术广泛应用到地下工程当中，如油气田开发、矿山安全生产、隧道施工建设以及地质灾害监测等多个领域，其可靠性与有效性得到极大认可。
[0003]在非常规油气储层勘探开发过程中，微地震监测技术是其了解压裂裂缝分布规律及评价压裂效果的重要技术手段，它是以声发射学和地质学为基础，通过观测分析岩石破裂或错断引发的微地震事件来监测地下应力场应力分布情况以及人工裂缝发育过程和发育状态。其中，微地震事件的识别和初至拾取是微地震监测数据处理的关键步骤，微地震事件的准确识别直接影响微地震初至拾取的精度，而初至拾取的误差对后期震源定位准确性影响较大，所以如何提高微地震事件识别的准确性和初至拾取的精度具有关键且重要的意义。
[0004]微地震事件初至拾取的本质就是从事件信号的偏振、频谱、波形、统计特征和能量等方面来识别和分析有效信号与背景噪声之间的特征差异。由于人工压裂产生的微地震信号能量较弱、频率较高，相比地震勘探信号信噪较低，事件产生的背景噪声和续至波对微地震事件的震相识别和初至拾取有较强影响，继而影响后期事件定位的结果，此外，微地震检波器的空间展布也会影响震相识别的准确性。传统人工微地震震相识别和初至拾取主要依靠人工识别，其工作量极大且容易受到拾取标准不一致和人为数据处理经验干扰产生人为误差，难以满足实际生产效率的要求。许多学者研究并提出了多种自动识别微地震事件震相和初至拾取的方法，常见的初至拾取方法可分为单道特征法、多道互相关法和模板匹配法。单道特征法包括长短时均值比方法(STA/LTA法)、AIC方法；偏振分析法、PAI
‑
S/K方法及分形维法等。此外，一些学者结合上述方法及微地震单道信号的特征差异研究出多算法、多特征属性的震相识别和初至拾取方法。通过对微地震事件道间记录的相似特征分析研究，学者们相继提出了用于优化微地震震相识别和初至拾取结果的多道互相关算法，如基于迭代的互相关算法和基于波形相似的互相关算法等。相对于单道拾取对低信噪比事件敏感度低，多道互相关法有效提高了低信噪比时间的拾取精度，大大降低了漏拾/误拾率。模板匹配法是利用相邻子震源不同事件间的波形相似特征来拾取，以高信噪比信号作为模板对低信噪比信号进行检测和拾取，但此方法对模板事件的选取依懒性较强，易漏拾部分有效信号。
[0005]震源机制相似的微地震事件在记录上会表现出相似的波形特征，根据此特征，基于波形互相关的微地震震相识别和初至拾取方法被提出。其基本思路是通过选取一系列主震事件，将主震事件与连续分段记录进行互相关处理，判断并选取高相关性记录信息，假定该段记录存在微地震事件发生。人们通常采用STA/LTA方法来确定主震事件，但该方法对低
信噪比事件不敏感，易漏拾有效的主震事件，继而造成与主震事件具有相似震源机理的微地震事件漏拾。为了有效地避免了低信噪比记录造成主震事件被漏拾的情况，魏梦祎等提出了利用道间记录波形相似性来识别微地震事件的方法，该方法通过计算全局道间互相关函数，对微地震记录进行时差校正，利用道间相似系数来识别微地震事件，然后对时差校正后多道记录进行叠加并进行初至拾取，结合各道间时差信息获得微地震事件的初至时间。道间信号波形的相似程度取决于检波器的空间展布及事件间距，同时微地震事件初至拾取受传播途径、能量和背景噪声等综合因素的影响，时差校正后波形存在对齐差异的现象，利用全局波形互相关方法进行微地震事件震相识别和初至拾取时往往忽略上述误差因素，导致因个别道间信息对整个微地震事件拾取结果的影响。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术公开了一种基于检波器间距约束的微地震初至拾取方法，该方法在道间互相关运算中引入检波器间距约束条件，大大减少了检波器空间展布对道间信号波形相似度的影响及时差改正后的波形存在对齐差异的现象，继而合理有效地避免了震检距对初至到时的影响，提高了拾取结果精度。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0008]一种基于检波器间距约束的微地震初至拾取方法，具体包括以下步骤：
[0009]步骤一，构建全局互相关函数；
[0010]步骤二，利用全局互相关函数对微地震记录进行一次时差校正；
[0011]步骤三，引入检波器间距约束条件，重新构建局部互相关函数；
[0012]步骤四，利用局部互相关函数对一次时差校正后的记录进行二次时差校正；
[0013]步骤五，对二次时差校正后的多道记录进行叠加运算得出叠加道；
[0014]步骤六，采用STA/LTA方法对叠加道进行初至拾取得出初至到时；
[0015]步骤七，结合局部互相关函数计算出的各道相对到时和叠加道初至到时进行反向时差校正，既可得到微地震事件的初至到时。
[0016]进一步地，步骤一中，两个道间信号的互相关函数为：
[0017][0018]其中，N为采样点数，x
i
(n)和x
j
(n)分别表示两道数据；当|c
i，j
(k)|为最大时，记做此时x
i
(n)和x
j
(n)的波形具有最大的相似度，两个信号的x
i
(n)和x
j
(n)的时差Δt
i，j
视为两道之间的初至到时差。
[0019]道间时差Δt
i，j
和两道记录的初至时间t
i
，t
j
之间的关系如下：
[0020]t
i
‑
t
j
＝Δt
i，j
ꢀꢀꢀ
(2)。
[0021]进一步地，步骤二和步骤四中，时差校正采用以下两种方式：
[0022]方法一，选取信噪比高的记录作为参考道x
i
(n)，任意其他各道为x
j
(n)，计算参考道与其他各道的互相关函数，根据Δt
i，j
调整各道的时窗位置，即可对微地震记录进行时差改正；
[0023]方法二，无须选定参考道，根据Δt
i，j
与各道相对到时t
i
之间的关系建立线性方程组来求解t
i
，并依据t
i
对各道记录进行时差校正。
[0024]进一步地，多道记录的时差校正通过建立超定线性方程组求解的方法实现；多道记录的时差校正可以通过建立超定线性方程组求解的方法实现。
[0025]根据公式(2)建立如下线性方程组(以5道记录为例)：
[0026][0027]为了避免求解过程中不稳定，可以在方程组的底部添加一个约束方程∑t
i
＝0。对于M道记录，公式(3)需要进行M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于检波器间距约束的微地震初至拾取方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤一，构建全局互相关函数；步骤二，利用全局互相关函数对微地震记录进行一次时差校正；步骤三，引入检波器间距约束条件，重新构建局部互相关函数；步骤四，利用局部互相关函数对一次时差校正后的记录进行二次时差校正；步骤五，对二次时差校正后的多道记录进行叠加运算得出叠加道；步骤六，采用STA/LTA方法对叠加道进行初至拾取得出初至到时；步骤七，结合局部互相关函数计算出的各道相对到时和叠加道初至到时进行反向时差校正，既可得到微地震事件的初至到时。2.如权利要求1所述的一种基于检波器间距约束的微地震初至拾取方法，其特征在于，步骤一中，两个道间信号的互相关函数为：其中，N为采样点数，x
i
(n)和x
j
(n)分别表示两道数据；当|c
i，j
(k)|为最大时，记做此时x
i
(n)和x
j
(n)的波形具有最大的相似度，两个信号的x
i
(n)和x
j
(n)的时差Δt
i，j
视为两道之间的初至到时差；道间时差Δt
i，j
和两道记录的初至时间t
i
，t
j
之间的关系如下：t
i
‑
t
j
＝Δt
i，j
。3.如权利要求1所述的一种基于检波器间距约束的微地震初至拾取方法，其特征在于，步骤二和步骤四中，时差校正采用以下两种方式：方法一，选取信噪比高的记录作为参考道x
i
(n)，任意其他各道为x
j
(n)，计算参考道与其他各道的互相关函数，根据Δt
i，j
调整各道的时窗位置，即可对微...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔汉青，王凯，顾雪，
申请(专利权)人：中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所，
类型：发明
国别省市：