[发明专利]四维微地震监测的裂缝形态处理方法和系统

权利要求书

1.一种四维微地震监测的裂缝形态处理方法，其特征在于，包括：

A、选定需监测计算的空间三维地质体范围；

B、按照预设分辨率将所述空间三维地质体划分为多个体积单元；

C、建立施工区域地层的速度波模型，根据速度波模型进行射线追踪，计算各体积单元与检波器的信号传播时间和路径衰减；

D、对目标数据体中的每个体积单元，根据检波器的接收信号恢复原始信号；

E、计算各体积单元的能量，形成四维成像结果并输出。

2.根据权利要求1所述的四维微地震监测的裂缝形态处理方法，其特征在于，在所述步骤D中，还包括：计算微震波震源座标；当有6个接收站接收到同一震源处的微震信号时，地面各接收站的P波到时时间与发震时刻的关系如下： 

        （1），  

对公式（1）进行推导可得到公式（2）：

（2），

其中，T1~T6表示任意六个接收站的P波到时，T0是发震时刻；(X1，Y1，Z1)…(X6，Y6，Z6)是各接收站的坐标，Z1~Z6的值默认为0；V_P是P波速度，(X0，Y0，Z0)是微震震源的空间坐标；T0，X0，Y0，Z0是待求的未知数。

3. 根据权利要求2所述的四维微地震监测的裂缝形态处理方法，其特征在于，所述公式（2）采用矩阵方式求解，将公式（2）按照[A]=[K][B]方式矩阵化，其中，矩阵[A]为：

，

矩阵[B]为：

，

矩阵[K]为：

。

4. 根据权利要求3所述的四维微地震监测的裂缝形态处理方法，其特征在于，从目的层某点到地面的高度Z0的公式如下：

，

微震波震源的空间位置为（T0，X0，Y0，Z0）。

5. 根据权利要求1所述的四维微地震监测的裂缝形态处理方法，其特征在于，在所述步骤E中，地震波震源处破裂能量的计算公式：

，

其中，k是被扫描的目标体积中第k个震源点，M是最大检波器数量，w是设定的时间窗口，f_ij是矢量迭加K点到所有采集站记录的信号振幅的平方，F是归一化因子。

6.一种用于实现权利要求1所述四维微地震监测的裂缝形态处理方法的系统，其特征在于，包括：

扫描模块，用于选定需监测计算的空间三维地质体范围, 按照预设分辨率将所述空间三维地质体划分为多个体积单元；

计算模块，用于建立施工区域地层的速度模型，根据速度模型进行射线追踪，计算各体积单元与检波器的信号传播时间和路径衰减；

恢复模块，对目标数据体中的每个体积单元，根据检波器的接收信号恢复原始信号；

能量图像模块，用于计算各体积单元的能量，形成四维成像结果并输出。

7.根据权利要求6所述的四维微地震监测的裂缝形态处理方法的系统，其特征在于，所述恢复模块还用于计算微震波震源座标；当有6个接收站接收到同一震源处的微震信号时，地面各接收站的P波到时时间与发震时刻的关系如下： 

        （1），  

对公式（1）进行推导可得到公式（2）：

（2），

其中，T1~T6表示任意六个接收站的P波到时，T0是发震时刻；(X1，Y1，Z1)…(X6，Y6，Z6)是各接收站的坐标，Z1~Z6的值默认为0；V_P是P波速度，(X0，Y0，Z0)是微震震源的空间坐标；T0，X0，Y0，Z0是待求的未知数。

8. 根据权利要求7所述的四维微地震监测的裂缝形态处理方法的系统，其特征在于，所述恢复模块对所述公式（2）采用矩阵方式求解，将公式（2）按照[A]=[K][B]方式矩阵化，其中，矩阵[A]为：

，

矩阵[B]为：

，

矩阵[K]为：

。

9.根据权利要求8所述的四维微地震监测的裂缝形态处理方法的系统，其特征在于，从目的层某点到地面的高度Z0的公式如下：

，

微震波震源的空间位置为（T0，X0，Y0，Z0）。

10. 根据权利要求7所述的四维微地震监测的裂缝形态处理方法的系统，其特征在于，所述能量图像模块计算地震波震源处破裂能量采用的计算公式为：

，

其中，k是被扫描的目标体积中第k个震源点，M是最大检波器数量， w是设定的时间窗口，f_ij是矢量迭加K点到所有采集站记录的信号振幅的平方，F是归一化因子。