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【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水力压裂地面微震监测,具体涉及一种用于地面实时监测的水力压裂微震事件识别方法。
技术介绍
1、水力压裂技术是油气田增产和低渗透油田开发的有效技术手段,在水力压裂过程中伴随着岩石的破裂会产生地震波。通过在地面布设地震仪进行微地震监测,对接收的波形进行分析识别微震事件,求取震源位置、震源机制等参数,近实时地获得裂缝空间展布特征,提供评估压裂效果的关键信息。
2、传统的基于震相拾取的方法针对单台设备,容易受噪声干扰,低信噪比情况下很难准确识别初至信号,导致定位误差较大。现有的偏移叠加定位方法遍历所有网格及发震时刻的方法,针对每一个发震时刻,都计算三维网格体中每个网格的叠加能量,存在计算量大,不适用于实时监测的问题。
3、由此可见,如何实现一种适用于低信噪比数据、计算效率高的微震事件识别方法,对于水力压裂的地面实时监测十分重要。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题,本专利技术提供了一种用于地面实时监测的水力压裂微震事件识别方法,具体包括以下步骤:
2、s1、根据井轨迹计算压裂段中点的空间位置,根据裂缝延伸范围,在两侧最远延伸范围处及中间等间距处选取若干个目标点,并计算各目标点的空间位置;
3、s2、根据速度模型、目标点位置以及地震仪位置,计算各目标点到所述地震仪的旅行时间;
4、s3、通过微震监测系统接收实时数据流,并将数据放入缓冲区,再从实时数据缓冲区提取分段数据;
5、s4、对分段数据进行预处理;
6、s5、使用所述旅行时间对所述预处理后的分段数据进行偏移叠加得到事件识别波形;
7、s6、根据所述事件识别波形判断是否存在有效事件,若所述事件识别波形存在有效事件,则定位事件位置并更新目标点列表,且更新步骤s2;若所述事件识别波形不存在有效事件,则返回步骤s3中。
8、进一步的,所述s1中的井轨迹为四列数据记为(x,y,z,md),压裂段中点记为目标点1,其中,所述目标点1的计算方式为查找第四列井深md在压裂段附近的两个点a和b,使用线性插值得到目标点1的位置坐标,并记为p1。
9、进一步的,计算垂直于压裂段且达到裂缝最大延伸距离的两个目标点,并记为p2和p3,且p2、p3与p1的深度相同,裂缝延伸距离记为len,压裂段的井轨迹曲线在p1点的水平投影和正北方向的夹角记为弧度θ,则p2和p3的水平位置满足公式:
10、p2.x=p1.x-cos(θ)*len
11、p2.y=p1.y+sin(θ)*len
12、p3.x=p1.x+cos(θ)*len
13、p3.y=p1.y-sin(θ)*len
14、进一步的,在所述p2和p3的位置中间,每50m取一个目标点,记第n个目标点为pn,得到目标点p4-pn,所述pn的位置满足公式:
15、
16、
17、进一步的,所述s2中使用射线追踪计算各目标点到所有地震仪的旅行时间,以得到各目标点对应的走时表,其中,所述地震仪均包括一个垂直分量和两个水平分量的地震道信号。
18、进一步的,所述s4中对分段数据进行预处理,包括去均值、预白化处理以及分别对所述垂直分量和水平分量的地震道信号进行带通滤波,其中,对分段数据进行预白化处理包括:
19、对所述地震道信号进行快速傅里叶变换,计算每个频点处的幅值,并对幅值的极小值进行剔除并平滑;
20、将所述地震道信号的幅度谱除以所述幅值再进行傅里叶逆变换,得到预白化后的数据。
21、进一步的,对预处理后的垂直分量数据计算p波特征波形cf1,对预处理后的水平分量数据计算s波特征波形cf2,并对所述特征波形cf1和cf2进行均衡处理和归一化处理,其中:
22、所述p波特征波形cf1的计算公式为:
23、
24、其中,xi=(x1,x2,…,xp)为预处理后的信号,m为长时窗内的采样点数,n为短时窗内的采样点数;
25、所述s波特征波形cf2的计算公式为:
26、x(j)=x(j)+ih{x(j)}
27、y(j)=y(j)+ih{y(j)}
28、
29、设协方差矩阵m(j)的特征值为λ1和λ2,且λ1≥λ2,则cf2(j)=λ1(j)2,
30、其中,x(j)与y(j)为所述两个水平分量的地震道信号的解析形式,h为希尔伯特变换;
31、对所述特征波形cf1和cf2进行均衡处理的计算公式为:
32、
33、其中,设将具有n个采样点的特征波形数据分成多个时窗,每个时窗内有2m+1个采样点,aj为处理前的特征波形数据,aj′为处理后的特征波形数据。
34、进一步的,所述s5中的偏移叠加公式为:
35、
36、其中,s(t)为事件识别波形,t为采样时刻,m为叠加的台站数目,tn为目标点到各个地震仪的旅行时间。
37、与现有技术相比,本专利技术具有如下有益效果:
38、本专利技术通过若干个目标点对压裂段区域进行覆盖,找到叠加能量最强的目标点,避免叠加能量小于事件识别的阈值,对地面监测中获取的信噪比较低的数据,仍能提供准确的识别结果,避免遗漏微弱的事件;同时相比传统的偏移叠加定位方法遍历所有网格及发震时刻的方式,本专利技术的计算效率大幅提高,适用于地面微震实时监测的事件识别。
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1.一种用于地面实时监测的水力压裂微震事件识别方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的用于地面实时监测的水力压裂微震事件识别方法,其特征在于,所述S1中的井轨迹为四列数据记为(x,y,z,md),压裂段中点记为目标点1,其中,所述目标点1的计算方式为查找第四列井深md在压裂段附近的两个点A和B,使用线性插值得到目标点1的位置坐标,并记为P1。
3.根据权利要求2所述的用于地面实时监测的水力压裂微震事件识别方法,其特征在于,计算垂直于压裂段且达到裂缝最大延伸距离的两个目标点,并记为P2和P3,且P2、P3与P1的深度相同,裂缝延伸距离记为Len,压裂段的井轨迹曲线在P1点的水平投影和正北方向的夹角记为弧度θ,则P2和P3的水平位置满足公式:
4.根据权利要求3所述的用于地面实时监测的水力压裂微震事件识别方法,其特征在于,在所述P2和P3的位置中间,每50m取一个目标点,记第n个目标点为Pn,得到目标点P4-Pn,所述Pn的位置满足公式:
5.根据权利要求1所述的用于地面实时监测的水力压裂微震事件识别方法,其特征在
6.根据权利要求5所述的用于地面实时监测的水力压裂微震事件识别方法,其特征在于,所述S4中对分段数据进行预处理,包括去均值、预白化处理以及分别对所述垂直分量和水平分量的地震道信号进行带通滤波,其中,对分段数据进行预白化处理包括:
7.根据权利要求6所述的用于地面实时监测的水力压裂微震事件识别方法,其特征在于,对预处理后的垂直分量数据计算P波特征波形CF1,对预处理后的水平分量数据计算S波特征波形CF2,并对所述特征波形CF1和CF2进行均衡处理和归一化处理,其中:
8.根据权利要求1所述的用于地面实时监测的水力压裂微震事件识别方法,其特征在于,所述S5中的偏移叠加公式为:
...【技术特征摘要】
1.一种用于地面实时监测的水力压裂微震事件识别方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的用于地面实时监测的水力压裂微震事件识别方法,其特征在于,所述s1中的井轨迹为四列数据记为(x,y,z,md),压裂段中点记为目标点1,其中,所述目标点1的计算方式为查找第四列井深md在压裂段附近的两个点a和b,使用线性插值得到目标点1的位置坐标,并记为p1。
3.根据权利要求2所述的用于地面实时监测的水力压裂微震事件识别方法,其特征在于,计算垂直于压裂段且达到裂缝最大延伸距离的两个目标点,并记为p2和p3,且p2、p3与p1的深度相同,裂缝延伸距离记为len,压裂段的井轨迹曲线在p1点的水平投影和正北方向的夹角记为弧度θ,则p2和p3的水平位置满足公式:
4.根据权利要求3所述的用于地面实时监测的水力压裂微震事件识别方法,其特征在于,在所述p2和p3的位置中间,每50m取一个目标点,记第n个目标点为pn,得到目标点p4-pn,所...
【专利技术属性】
技术研发人员:胡鑫,冯成宇,杨阳,陈静,
申请(专利权)人:合肥国为电子有限公司,
类型:发明
国别省市:
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