[發明專利]一種基于射孔約束的EnKF微地震事件位置反演方法

有效

• 申請號: 201210313570.7
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN102879801A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 尹陳;劉鴻;李亞林;何光明;巫芙蓉;陳愛萍;康亮;巫駿
• 申請（專利權）人: 中國石油集團川慶鉆探工程有限公司地球物理勘探公司
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00;G01V1/28
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 譚昌馳

技術領域

本發明屬于石油天然氣地震勘探領域，主要應用于石油地震勘探的微地震監測，具體地說，本發明涉及一種能夠更精確地確定微地震事件位置的反演方法。

背景技術

在微地震壓裂中，我們可以得到每一個檢波器接收到的每一個事件的P波和S波的初至旅行時。通過三分量檢波器，事件的方位角可以從矢量圖中得到。P波和S波旅行時包含了從事件位置到檢波器之間的距離信息，比如事件發生時間。由矢量圖得到的方位角給出了事件位置的方位信息。這里我們用向量d_obs來代表測量數據向量，包括每一檢波器接收到的每一事件的縱橫波旅行時和方位角。

在微震監測中需要確定的參數包括每個事件的位置(x，y，z)和發生時間(t₀)。假設有Nr個檢波器和N個事件點，則參數向量X的維數為4×N，如X＝[x_i，y_i，z_i，t_0i]^T，其中i＝1，2，…，N。如果P波和S波的旅行時以及方位角都是可用的，那么測量數據向量最大維數為3×Nr，如d＝[P_j，S_j，A_j]^T，其中j＝1，2，…，Nr。

以前的文獻中，地震定位是基于位置參數和不同接收點的初至旅行時之間是線性關系的，其表達形式如下面的式1：

A^kΔX^k+1+S^k+1＝ΔT^k…………………………………………式1

其中T是剩余旅行時，即對每一個接收器計算得到的旅行時與觀測到的旅行時之間的差異，可能包括P波或者S波旅行時之一，或者兩者都包括。向量X包括所有事件的位置參數(x，y，z)和事件的起始時間t₀。矩陣A是敏感性矩陣，由第k次迭代預測得到的事件位置參數計算的旅行時得到。向量S包含由錯誤的速度結構引起的校正參數，向量S可以用不同的算法來處理得到，比如靜態位置關系法(ST)，特定震源位置關系法(SSST)。當向量S是用靜態位置關系法得到時，每一個檢波器接收的信號s值與事件位置無關。當向量S是用特定震源位置關系法得到時，校正關系是接收器位置與事件位置間的一個方程。在兩種相關定位方法中，都至少需要用迭代方法來求解X_K+1和S_K+1中的一個。每一次迭代，事件位置參數都用下面加入了校正關系S的式2進行更新：

X_k+1＝X^k+ΔX^k+1………………………………………………式2

用更新后的新的位置向量X，我們進行正演模型得到旅行時，重新計算T。S_k+1通過求解方程1得到。

上述的校正關系可以減少由不精確的速度模型反演得到的微地震事件位置的不確定性范圍。然而，其也對更多參數進行優化，因此增加了反演問題的不適定性，例如，其使最優化問題趨于擁有多解性。因此上述方法可能會使計算得到的微地震事件位置遠離真實的事件位置，即異常值。

發明內容

本發明的一方面提供了一種能夠減少傳統定位方法的不確定性，以更精確地確定微地震事件位置的基于射孔約束的EnKF微地震事件位置反演方法。

根據本發明的一方面，一種基于射孔約束的EnKF微地震事件位置反演方法包括下述步驟：(1)建立速度場；(2)選擇第k個事件點；(3)通過求解程函方程得到第j個檢波器(其中，j＝1，…，Nr，Nr表示檢波器的總個數)接收到的該事件點的初至旅行時；(4)應用集合卡爾曼濾波方法將步驟(3)中計算得到的初至旅行時與第j個檢波器實際接收到的初至旅行時進行擬合；(5)檢查每一個檢波器所接收到的該事件點的旅行時是否全部擬合，如果檢查結果為否，則返回到步驟(3)，并使變量j增1，以對第j+1個檢波器進行擬合，如果檢測結果為是，則完成事件定位。

根據本發明的一方面，可通過計算聲波測井和射孔時間數據來建立速度場。

根據本發明的一方面，步驟(4)可包括下述步驟：在貝葉斯框架下定義目標函數；應用集合卡爾曼濾波來進行事件定位，首先隨機生成Ne個事件位置的實現；對第j個檢波器接收到的微震事件初至旅行時進行擾動，生成Ne個觀測數據向量i＝1...Ne；通過擬合第j個檢波器接收到的事件的初至旅行時來更新事件位置向量X；使變量j增1，重復上述過程以對第j+1個檢波器接收到的事件初至旅行時進行擬合。