[發明專利]基于網格搜索和牛頓迭代的微震震源定位聯合反演方法

有效

• 申請號: 201410229584.X
• 申請日: 2014-05-28
• 公開（公告）號: CN104076392A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 鄭晶;彭蘇萍;姜天琪;梁喆
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學(北京)
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明是一種基于最優化理論的微地震定位反演方法。?

背景技術

微震是地震等級大于一級并且小于三級的地震，這樣小的等級地震人們不易覺察到，只能用儀器監測。但是即使是很微小的地下震動，也會給地下的介質產生相應的激勵，這樣的激勵可能改變地下介質的力學狀態。比如，微震直接或者額間接的在很大程度上增加了礦井頂底板的破裂或者是瓦斯突出的概率。這樣的微震給人們的生產生活帶來極大的安全隱患。?

現如今，隨著微地震監測技術的提高，已被廣泛運用在工程領域中。在煤礦系統中，人們利用微震監測技術來判斷地下介質的破裂情況，從而減少不必要的人員傷亡，和一系列不必要的財產損失，節約成本。在工程物探領域，人們可以利用微地震進行樁基檢測，對建筑物的樁基進行質量檢驗，判斷樁基內是否有裂縫。?

目前，反演定位的方法多種多樣，在非線性反演中，有利用幾何性質，通過導數求得結果的梯度法，牛頓法，共軛梯度法等。也有在全局隨機搜索結果的蒙特卡羅法，還有通過自然規律進行的啟發式的算法，如模擬退火法，遺傳算法等等。?

這些算法都能在一定程度上有效的解決微地震反演的定位問題。但是，這些算法有存在著一些局限性，那就是對于初始值的給定有著極大的依賴，如果初始值的選取，在算法所能承受的范圍之內，那么都過一系列的迭代，理論值會最終收斂在真實值的附近，但是如果初始值與真實值的偏差太大，這會給收斂的過程帶來一定的影響，有時甚至決定最終的結果是否正確。?

所以，本算法的目的在于當對于牛頓法反演之前，通過網格搜索的方法，先給出地震源的大致位置，這樣就會使得初始值與真實值的偏差不會太大，那么既能夠得到真實的發震位置，又能進一步的提高微震反演的速度。?

發明內容

本發明是為了解決當前的反演算法對于初始值過度依賴而且加快反演速度的一種算法。?

基于網格搜索的牛頓反演定位方法的基本實現步驟如下：?

網格搜索部分?

步驟一：對于實行微地震觀測的區域，在三維空間中，進行網格體的劃分，確定每一?個維度的坐標值的值域，以及劃分的格數。?

步驟二：建立代價函數t(x)。?

步驟三：將每一個網格上的點的坐標，代入到目標函數中去，得到相對應的目標函數值。?

步驟四：將每個點所對應目標函數的值代入到卡方分布的概率密度函數中，得到每個點對應的卡方分布密度函數值，并以此值作為權重。?

步驟五：得到每一個坐標點所對應的權重之后，將每一個維度的坐標進行加權求和。最終得到發震地點的大致位置x^(k)。?

牛頓法部分?

步驟六：令目標函數f(x)為在x^(k)位置上進行二階Taylor級數展開。?

步驟七：對于目標函數進行了二級近似后，對新的目標函數求一次導數。?

步驟八：得到迭代公式，求得結果。?

進一步地，在所述步驟一中，對所述網格體的劃分包括：先對劃定的區域進行網格的劃分，區域的大小，網格的大小，從而劃分的點的個數，依據需要進行相應的設置。

進一步地，所述步驟二中，通過發震地點、儲層速度，即地震波旅行時的函數關系來確定所述代價函數的建立，具體形式為:?