[发明专利]一种基于全波形矢量偏移叠加的微地震监测定位方法

摘要

本发明公开了一种基于全波形矢量偏移叠加的微地震监测定位方法，利用地表三分量检波器记录的数据，采用三分量P波、SH波、SV波矢量叠加的方法，达到对微地震监测定位的目的。本发明适用于探测微地震信号，尤其在压裂改造过程中岩石破裂产生的微地震能量极其微弱并且在传统方法失效的情况下，可极大地提高探测微地震的效果，弥补了传统方法只能探测到能量较大微地震的不足，能够探测更多、信号更弱的微地震并可以更全面地监测压裂改造效果。本发明对于地表的微地震监测具有很好的效果，可以探测到极其微弱的微地震信号并进行P波和S波的联合定位，从而大大提高定位精度。

主权项

一种基于全波形矢量偏移叠加的微地震监测定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：A、在压裂区的上方地表设置多个三分量检波器，获取地震数据；B、将压裂区格点化并对所述压裂区建立速度模型，建立大地坐标系并获取各个三分量检波器的坐标和压裂区中的各个格点的坐标；C、利用所述速度模型以及各个三分量检波器的坐标和各个格点的坐标计算地震波从压裂区中的每个格点到各个三分量检波器的方位角和出射角以及地震波中的P波、SH波和SV波分别从压裂区中的每个格点到各个三分量检波器的旅行时；D、利用所述地震波从压裂区中的每个格点到各个三分量检波器的方位角和出射角依次将各个三分量检波器记录的地震数据中微地震信号的三个分量旋转至压裂区中的每个格点的预设坐标系中并使得压裂区中的每个格点的预设坐标系中的三个分量分别只包含P波信号、SV波信号或SH波信号；E、利用所述地震波中的P波、SH波和SV波分别从压裂区中的每个格点到各个三分量检波器的旅行时和各个三分量检波器记录的地震数据中微地震信号的三个分量旋转至压裂区中的每个格点的预设坐标系中的P波信号分量、SV波信号分量或SH波信号分量以及式1和式2进行全波形矢量偏移叠加，计算得到压裂区中的每个格点在预设时窗内的总能量U(x，t₀)：$U^j(x,t_0)={\∫}_{t_0-\frac{T}{2}}^{t_0+\frac{T}{2}}\mathrm{env}\left[{\left(\underset{k}{\mathrm{\Σ}}\sqrt[3]{S_k^j(t+{\mathrm{\τ}}_k^j\left(x\right))}\right)}^3\right]\mathrm{dt}$——式1$U(x,t_0)=\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{U}^j(x,t_0)$——式2在式1和式2中，x指示压裂区中格点的坐标；t指示地震数据的记录时间；k指示三分量检波器的编号且1≤k≤N，N为三分量检波器的总数；j等于P、SH或SV并且分别代表P波、SH波或SV波；指示在t时刻，第k个三分量检波器记录的地震数据中微地震信号的三个分量旋转至压裂区中的格点x的预设坐标系中的j波信号分量数据；T指示偏移叠加的预设时窗长度；指示地震波的j波从压裂区中的格点x到第k个三分量检波器的旅行时；env为求包络线的计算；U^j(x，t₀)指示压裂区中的格点x在包括基础时刻t₀在内的预设时窗T内对应于所有三分量检波器记录的地震数据中微地震信号的j波信号的总能量；U(x，t₀)指示压裂区中的格点x在包括基础时刻t₀在内的预设时窗T内对应于所有三分量检波器记录的地震数据中微地震信号的P波信号、SH波信号和SV波信号的总能量；F、根据压裂区中各格点的能量分布分析压裂改造效果并进行微地震监测定位。