[发明专利]一种适用于水力压裂微震震源定位的方法

摘要

本发明公开了一种适用于水力压裂微震震源定位的方法,其步骤为建立微震监测的观测系统，获取测井资料和其他地震资料，然后建立初始速度模型，调研分析研究区域地层条件和射孔记录，确定背景干扰和微震信号特点，然后对压裂过程中的记录进行压噪处理以及有效微震信号进行波形识别，利用初至自动拾取和人工干预等方法对直达波的初至走时进行拾取，其中射孔记录的走时用于速度模型的优化，其他有效事件用于震源的反演定位，在利用纵波走时的基础上，加入横波走时，利用纵波走时和横波走时同时约束进行微震震源定位，最后反演采用全局搜索和局部搜索相结合的方法，定位精度高，计算效率快。

主权项

一种适用于水力压裂微震震源定位的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)建立微震监测的观测系统，其中坐标和线道号参数通过现场获取，同时利用常规声波测井或全波列测井得到声波资料和密度曲线，结合测井资料在层状介质假设下构建初始速度模型；(2)在建立微震监测的观测系统后，分析研究区域地层条件和射孔记录，根据背景干扰频率低、微震信号频率高、持续时间短的特点确定背景干扰和微震信号，对压裂过程中的记录进行常规的预处理，然后采用频率域滤波进行压噪处理，最后用长短时窗能量比法对去噪后有效微震信号进行初步波形识别；(3)根据确定的射孔位置和时间，采用人工干预方法识别射孔记录，利用初至自动拾取和人机交互方法对直达纵横波的初至走时进行拾取，在步骤(1)构建的初始速度模型约束下改变每层的厚度和速度，对速度模型进行校正；而其他在压裂过程中被记录识别到的有效事件用于震源的反演定位，利用同样的方式获取纵横波初至走时；(4)在利用纵波走时的基础上，由测井获取得到了横波速度，此时加入横波走时信息，结合校正后的速度模型，利用纵波走时和横波走时同时约束进行微震震源定位，反演采用全局搜索和局部搜索相结合的方法，包括：①根据水力压裂段的位置坐标，确定震源定位搜索范围；②初始化震源参数，输入检波器坐标和步骤(3)中拾取到的纵横波走时信息，在搜索范围内，随机产生一个点作为反演初始震源点，并正演计算纵波走时和横波走时，公式如下：式中，m表示检波器(xm+1,ym+1,zm+1)和假设震源点(x0,y0,z0)与建立地层模型交点个数，(xi,yi,zi)(i～m)为上述交点的空间坐标，vi表示射线段对应的地层横波或者纵波速度；③建立并计算目标函数：式中，Tscal(i)、Tpcal(i)分别为根据已知模型和②中假设点正演计算得到的横波走时和纵波走时，Tsobs(i)、Tpobs(i)分别为通过步骤(3)获取到的各检波器对应的横波和纵波时间值，n为检波器个数，在目标函数中加入横波信息可以提高定位结果的精度；④然后判断根据公式(2)计算的目标函数值是否满足预先给定的精度，如果满足，则转到⑦，否则，进入下一步；⑤设定模拟退火搜索迭代终止条件，采用能找到全局极小值的模拟退火法进行全局搜索，利用公式(1)计算走时，利用式(2)计算目标函数，每次迭代过程中都判断是否满足模拟退火终止条件，如果满足，则进入下一步；⑥设定模式搜索算法的迭代终止条件，以模拟退火的输出结果为初始输入模型，然后用模式搜索算法进行局部搜索，采用基于正交基的模式搜索法，模式为：Pk＝BCk   (3) 式中，k表示迭代次数，B为模式的基矩阵，为一非奇异矩阵，Ck为一个生成矩阵，Pk为计算得到的模式矩阵,通过当前点和模式计 算新的搜索点的目标函数值，如果新搜索值的目标函数小于前面所有点的目标函数，则通过(3)式重新修改模式，继续新的搜索，直到进行完所有的模式搜索，最后判断定位结果精度是否满足，如果满足，则进入⑦，否则，返回到步骤⑤中，重新进行全局搜索；⑦定位结果是否满足实际地质条件，如果满足，则输出微震震源位置。