一种微地震地面监测速度模型校正方法技术

本发明专利技术涉及一种微地震地面监测速度模型校正算法，包括在地面布置N个检波器，定义三维目标区域，建立初始速度模型并读取N个检波器所获取的N道地震波资料，采用振幅叠加方法计算射孔位置的能量聚焦值，采用极快速模拟退火法对目标层参数进行调整，获得新的速度模型，重新计算射孔位置的能量聚焦值判断是进行回火处理调整速度模型还是采用网格逐次剖分方法对射孔进行重定位，并计算射孔重定位误差，根据定位误差是否满足定位要求，判断是否需要进行模拟退火降温处理，并保存最优速度模型、射孔重定位结果及误差后结束。本发明专利技术校正算法能够更加准确地将射孔事件重定位至其真实值处，并能有效提高射孔点附近微地震事件定位可信度。信度。信度。

【技术实现步骤摘要】
一种微地震地面监测速度模型校正方法


[0001]本专利技术属于微地震监测
，具体涉及一种微地震地面监测速度模型校正算法。

技术介绍

[0002]微地震监测技术是利用从布设的微震检波器拾取压裂产生的振动信号，通过叠加能量扫描分析等定位处理技术，提供裂缝的空间形态，监测水力压裂所形成的人工储层的规模、形状和裂隙网络结构，指导压裂工作的有效开展，提高产能。微地震定位技术是微地震监测工作的核心，该技术实施过程中，裂缝延伸导致周围岩石破裂，从而引发一系列可观测记录的微地震事件。而监测工区范围内的速度模型是影响微地震事件定位准确与否的主要因素，因此，如何获得一个有效的速度模型是微地震监测工程中一个关键性问题。
[0003]目前，对于微地震地面监测速度模型的校正，是基于水平层状地层模型，速度模型较为简单，导致最终射孔定位结果存在一定误差的问题。中国专利CN107132578B公开了一种微地震地面监测速度模型校正算法，在基于振幅叠加微地震速度模型构建方法基础上，提出通过扩大解空间的方法提高射孔重定位精度，即在极快速模拟退火方法过程中同时考虑地层中各层速度的不确定性和各层层位的不确定性。但是，上述方法是基于水平层状地层模型，速度模型较为简单，导致最终射孔重定位结果存在一定误差，特别是当实际地层较为复杂时，射孔的重定位误差已无法满足要求，也就无法获得后续微地震事件定位所需的速度模型。另外，该校正算法通过调整参数每获得一个新的速度模型，都进行射孔重定位，而定位过程耗时很长。并且，其定位方法为网格剖分，根据设定的划分精度只进行一次剖分，如果剖分的网格尺寸小，那么定位精度高，但网格数量也会非常多，计算时间很长；如果网格尺寸大，那么计算时间短，但定位精度会很低，无法同时获得较高的计算效率和定位精度。
[0004]因此，如何弥补现有缺陷，提高复杂地质条件下射孔重定位精度，获得等效性更强的速度模型，进而提高微地震事件定位精度是本领域亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就在于提供一种微地震地面监测速度模型校正算法，以解决提高复杂地质条件下射孔重定位精度，获得等效性更强的速度模型，进而提高微地震事件定位精度的问题。在水平层状模型的基础上，将速度模型复杂化，同时考虑各层速度值变化、层界面位置变化、各层旋转角度变化，进一步扩大解空间，提高射孔重定位精度。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种微地震地面监测速度模型校正算法，包括以下步骤：
[0008]a、在地面布置N个检波器，并以射孔点位置为中心定义三维目标区域；
[0009]b、根据测井曲线建立初始速度模型并读取N个检波器所获取的N道地震波资料；
[0010]c、采用振幅叠加方法计算射孔位置的能量聚焦值E(V0,H0,θ0)；
[0011]d、以目标层的速度值、层位值、旋转角度值作为不确定因素，采用极快速模拟退火法对目标层参数进行调整，获得新的速度模型；
[0012]e、重新计算射孔位置的能量聚焦值E(V,H,θ)，若E(V,H,θ)<E(V0,H0,θ0)，进行回火处理调整速度模型；若E(V，H，θ)＞E(V0，H0，θ0)，则采用网格逐次剖分方法对射孔进行重定位，并计算射孔重定位误差；
[0013]f、若定位误差不满足定位要求，则进行模拟退火降温处理，若降温后温度高于设定的最低温度进行回火处理调整速度模型，反之则保存最优速度模型、射孔重定位结果及误差后结束；若定位误差满足定位要求，则保存最优速度模型、射孔重定位结果及误差后结束。
[0014]进一步地，步骤b，所述的建立初始速度模型具体步骤为：
[0015]根据测井曲线获得初始速度向量V，V＝[V
p1
，V
p2
，V
p3
，
…
，V
pn
]，初始层位向量H，H＝[H1，H2，H3，
…
，H
n
‑1]，初始旋转角向量θ
x
、θ
y
，θ
x
＝[θ
x1
，θ
x
x，θ
x3
，
…
，θ
xn
‑1]，θ
y
＝[θ
y1
，θ
y2
，θ
y3
，
…
，θ
yn
‑1]，其中，V
pi
为第i层P波的速度，H
i
为第i个层界面的深度坐标，θ
xi
、θ
yi
分别为水平面绕x轴和y轴旋转至第i个层界面位置的角度值，逆时针为正，顺时针为负。
[0016]进一步地，步骤c，所述的振幅叠加方法，具体步骤如下：
[0017]c1，在射孔数据中，选择任意一道作为参考道M，采用射线追踪方法求取其他各道相对于参考道的理论走时差：
[0018]Δt＝[t1‑
t
M
，t2‑
t
M
，t3‑
t
M
，
…
，t
N
‑
t
M
][0019]式中，t1，t2，t3，
…
，t
N
为射孔数据中除参考道外其他各道的理论走时，t
M
为参考道的理论走时；
[0020]c2，根据该理论走时差对各道检波器获得的射孔记录波形进行逆时偏移叠加，目标函数的数学表达式如下：
[0021][0022]其中A(i，j)为第i道数据在第j时刻的振幅大小，N为检波器个数，W为时窗长度。
[0023]进一步地，步骤d，所述的极快速模拟退火方法具体步骤如下：
[0024]d1，计算模拟退火初始温度T0，获取初始温度的解决方法如下：
[0025]先给初始温度赋一个很小的正值，然后不断乘以一个恒大于1的数，直到满足对任何模型的接受概率接近于1为止；
[0026][0027]其中，V0，H0，θ0为初始速度模型的参数，V1，H1，θ1为第一次迭代的模型结果；
[0028]d2，模拟退火降温计算，采用的降温公式如下：
[0029]T
k
＝T0exp(
‑
ck
1/2n
)
[0030]其中，k为迭代次数，T0为初始温度，c为给定常数，决定了降温过程，这里c＝0.5，n为需要调整的地层的层数；
[0031]d3，在进行模拟退火计算过程中，每次迭代中还需要调整地层模型中的速度向量V、层位向量H和旋转角向量θ
x
、θ
y
，调整公式如下：
[0032][0033][0034][0035][0036]其中，为各层速度调整范围的的最大值和最小值，为各层速度调整范围的的最大值和最小值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微地震地面监测速度模型校正算法，其特征在于，包括以下步骤：a、在地面布置N个检波器，并以射孔点位置为中心定义三维目标区域；b、根据测井曲线建立初始速度模型并读取N个检波器所获取的N道地震波资料；c、采用振幅叠加方法计算射孔位置的能量聚焦值E(V0,H0,θ0)；d、以目标层的速度值、层位值、旋转角度值作为不确定因素，采用极快速模拟退火法对目标层参数进行调整，获得新的速度模型；e、重新计算射孔位置的能量聚焦值E(V,H,θ)，若E(V,H,θ)<E(V0,H0,θ0)，进行回火处理调整速度模型；若E(V,H,θ)>E(V0,H0,θ0)，则采用网格逐次剖分方法对射孔进行重定位，并计算射孔重定位误差；f、若定位误差不满足定位要求，则进行模拟退火降温处理，若降温后温度高于设定的最低温度进行回火处理调整速度模型，反之则保存最优速度模型、射孔重定位结果及误差后结束；若定位误差满足定位要求，则保存最优速度模型、射孔重定位结果及误差后结束。2.根据权利要求1所述的一种微地震地面监测速度模型校正算法，其特征在于，步骤b，所述的建立初始速度模型具体步骤为：根据测井曲线获得初始速度向量V，V＝[V
p1
,V
p2
,V
p3
,
…
,V
pn
]，层位向量H，H＝[H1,H2,H3,
…
,H
n
‑1]，旋转角向量θ
x
、θ
y
，θ
x
＝[θ
x1
,θ
x2
,θ
x3
,
…
,θ
xn
‑1]，θ
y
＝[θ
y1
,θ
y2
,θ
y3
,
…
,θ
yn
‑1]，其中，V
pi
为第i层P波的速度，H
i
为第i个层界面的深度坐标，θ
xi
、θ
yi
分别为水平面绕x轴和y轴旋转至第i个层界面位置的角度值，逆时针为正，顺时针为负。3.根据权利要求1所述的一种微地震地面监测速度模型校正算法，其特征在于，步骤c，所述的振幅叠加方法，具体步骤如下：c1、在射孔数据中，选择任意一道作为参考道M，采用射线追踪方法求取其他各道相对于参考道的理论走时差：Δt＝[t1‑
t
M
,t2‑
t
M
,t3‑
t
M
,
…
,t
N
‑
t
M
]式中，t1,t2,t3,
…
,t
N
为射孔数据中除参考道外其他各道的理论走时，t
M
为参考道的理论走时；c2、根据该理论走时差对各道检波器获得的射孔记录波形进行逆时偏移叠加，目标函数的数学表达式如下：其中A(i,j)为第i道数据在第j时刻的振幅大小，N为检波器个数，W为时窗长度。4.根据权利要求1所述的一种微地震地面监测速...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈祖斌，王春露，胡浩天，孙锋，赵发，裴春阳，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：