[发明专利]一种基于剪切波与Akaike信息准则的微地震初至拾取方法

摘要

本发明涉及一种基于剪切波与Akaike信息准则的微地震初至拾取方法，属于实际地震勘探环境下微地震初至自动提取方法研究。针对微地震信号表现出的统计特性，把背景噪声和微地震信号看作两个统计特性不同的平稳过程，利用剪切波变换对微地震信号进行分解、重构，同时结合AIC模型对重构的各层信号进行初至拾取，最后综合各层的拾取结果确定微地震二维数据初至拾取结果。本发明所提出的方法无需对复杂背景噪声进行预处理，节约时间、计算成本，免除了去噪过程中微地震信号的能量损失，更有效的保留微地震二维记录中有效信号的幅频特性，为油气藏动态监测、地热动态监测、煤田开采和工程动态监测提供重要依据。

主权项

1.一种基于剪切波与Akaike信息准则的微地震初至拾取方法，其特征在于，包括下列步骤：1)微地震二维记录获取：微地震监测分为井中监测和地面监测两种方式，通过在井中或周围的地面布置检波器排列接收生产活动所产生或诱导的微小地震事件，注入作业期间引发的微地震事件在空间和时间上的分布是复杂的，但不是随机的，1Km范围内用灵敏仪器就能够接收到，大多数微地震事件频率范围介于50～1500Hz之间，持续时间小于1s，在微地震记录上表现为清晰的脉冲；越弱的微地震事件，其频率越高，持续时间越短；能量越小，破裂的长度就越短；2)微地震二维记录的分频处理：(1)基于剪切波的多尺度分解：具体包括：根据Shearlet变换的多尺度分解特性，将原始二维记录u(i,j)进行拉普帕斯金字塔(LP)分解，得到一次尺度分解结果的高频部分H1及低频成分L1如下式：L1(i,j)＝∑h(m,n)u(2i+m,2j+n)   (1)其中，h为分析滤波器的冲击响应，g为综合滤波器的冲击响应，g与h具有对称性，对上述低频成分L1继续进行第二次尺度分解，产生高频成分H2及低频成分L2；之后每一次尺度分解都针对上一次分解的低频结果而进行，能通过下式迭代得到各层的高频部分Hk及低频部分Lk，k≥2；Lk(i,j)＝∑h(m,n)Lk‑1(2i+m,2j+n)   (3)经n次分解后，共产生n+1个尺度层，分别为H1、H2…、Hn及Ln；(2)重构记录的获取：根据微地震信号及噪声的频率特性对上述多尺度分解结果进行重构，方案为：高频成分选择n次尺度分解结果中的前S个高频结果H1、H2、…、HS叠加后整体经剪切波反变换重构为ua，而后的HS+1…Hn及Ln分别重构为ub、uc、…；3)基于AR‑AIC的初至拾取：(1)单道记录的初至拾取，利用下式求取AR‑AIC值：其中：和分别为t_k时刻前后的信号方差，N为微地震记录的长度；(2)微地震二维记录的初至判断首先利用式(9)对二维记录的分频处理结果ua、ub、uc、…的各道分别进行判断，将各道AR‑AIC极小值对应的时刻标记到各分频处理结果中，其次根据不同地区数据的信噪比及信号的频率成分，从标记好的分频处理结果中选择差异较小的AR‑AIC结果，经加权最终得出微地震二维记录的初至判断结果。