[发明专利]一种基于逆时射线追踪方法的微地震定位技术

说明书

本发明属于油气勘探开发技术领域，公开了一种基于逆时射线追踪算法的微地震定位技术。本发明的具体技术实时方案为：(1)构建三维纵波速度模型；(2)提取初至纵波射线矢量；(3)求解由各检波器逆向传播的纵波射线路径；(4)震源位置计算及选取。本发明方法运算速度快，能较快地确定微地震震源区域，定位效率高，易于判断微地震的空间位置，能较快地确定真实微地震震源。

技术领域

本发明属于石油地球物理勘探开发技术领域，具体涉及一种基于逆时射线追踪方法的微地震定位技术。

背景技术

微地震监测广泛应用于水力压裂动态监测，以指导油气田开发，其作为一种重要的监测方法亦被应用于水库诱发地震监测及矿山动力灾害监测，以监测库区蓄水后及矿山开采时(微)地震活动性特征，为评价地质体稳定性，预防地质灾害，降低人员财产损失。微地震震源定位是微地震监测的重要组成部分，其为地震学的研究提供了十分重要的信息，亦为油气田水力压裂开发效果评估提供依据，以指导油气田压裂及采收工作。

微地震定位方法主要包括基于波动方程的波场逆推法与基于射线追踪的走时拟合法。由于波场逆推震源定位法需求解波动方程，而在三维精细化速度模型中计算地震波波场所需的时间成本较高，使得微地震的定位效率低。

基于射线追踪算法的走时拟合震源定位法依赖射线追踪算法(如试射法、逐段迭代射线追踪法等)及全空间寻优算法(如网格搜索法、模拟退火法等)。该类方法需在三维介质空间中不断产生“震源”，结合射线追踪算法计算由该“震源”至各检波器地震震相的路径及走时，通过对比震相的计算走时与观测走时来判断所产生的“震源”是否满足数值条件。此类定位方法需多次迭代，全局寻优过程的效率低。

随着三分量检波器在微地震监测中的广泛应用，利用多分量微地震记录提取初至纵波波的到时及出射矢量方向成为可能。为结合三分量微地震监测数据，提高基于射线追踪类的微地震定位算法的效率，亟需结合初至纵波波出射矢量及逆时射线追踪算法，研发一种适用于微地震快速定位的算法。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足而提供一种基于逆时射线追踪方法的微地震定位技术，本发明是对三分量微地震记录处理技术的改进和拓展，能够直接获取微地震震源位置，适用于解决地表监测、井中监测及井地联合监测下的微地震定位问题。

根据本发明提出的一种基于逆时射线追踪方法的微地震定位技术，其特征在于，包括以下具体步骤：

步骤1，构建三维纵波速度模型：所述三维纵波速度模型包含三维纵波速度分界面、三维纵波速度分界面法线矢量场及层间纵波速度值；其中：

所述三维纵波速度分界面是指利用三维曲面函数描述的一组具有不同埋深的起伏速度分界面，所述三维曲面函数的数学表达式为Z＝F(X,Y)，Z为曲面的埋深，X为曲面上点的横坐标，Y为曲面上点的纵坐标；

所述三维纵波速度分界面法相矢量场为指示速度界面的起伏形态及纵波速度界面法向矢量的变化情况，其计算方法是通过对三维曲面函数求取X方向及 Y方向的二阶偏导数来实现的，所述纵波速度界面法向矢量的计算表达式为：

(1)式中n为纵波速度界面法向矢量场，表示三维曲面函数在X方向的偏导数，表示三维曲面函数在Y方向的偏导数，纵波速度界面法向矢量场的Z 分量为1；

所述层间纵波速度值是指两个相邻但具有不同埋深的三维曲面之间所填充的均一的纵波速度值；