[發(fā)明專利]一種基于剪切波與Akaike信息準則的微地震初至拾取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710122037.5
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN106886044B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳寧;李月;鞏佳琪;卜一波;于朋君
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28;G01V1/30
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

1.一種基于剪切波與Akaike信息準則的微地震初至拾取方法，其特征在于，包括下列步驟：

1)微地震二維記錄獲取：

微地震監(jiān)測分為井中監(jiān)測和地面監(jiān)測兩種方式，通過在井中或周圍的地面布置檢波器排列接收生產(chǎn)活動所產(chǎn)生或誘導(dǎo)的微小地震事件，注入作業(yè)期間引發(fā)的微地震事件在空間和時間上的分布是復(fù)雜的，但不是隨機的，1Km范圍內(nèi)用靈敏儀器就能夠接收到，大多數(shù)微地震事件頻率范圍介于50～1500Hz之間，持續(xù)時間小于1s，在微地震記錄上表現(xiàn)為清晰的脈沖；越弱的微地震事件，其頻率越高，持續(xù)時間越短；能量越小，破裂的長度就越短；

2)微地震二維記錄的分頻處理：

(1)基于剪切波的多尺度分解：具體包括：

根據(jù)Shearlet變換的多尺度分解特性，將原始二維記錄u(i,j)進行拉普帕斯金字塔(LP)分解，得到一次尺度分解結(jié)果的高頻部分H₁及低頻成分L₁如下式：

L₁(i,j)＝∑h(m,n)u(2i+m,2j+n) (1)

其中，h為分析濾波器的沖擊響應(yīng)，g為綜合濾波器的沖擊響應(yīng)，g與h具有對稱性，對上述低頻成分L₁繼續(xù)進行第二次尺度分解，產(chǎn)生高頻成分H₂及低頻成分L₂；之后每一次尺度分解都針對上一次分解的低頻結(jié)果而進行，能通過下式迭代得到各層的高頻部分H_k及低頻部分L_k，k≥2；

L_k(i,j)＝∑h(m,n)L_k-1(2i+m,2j+n) (3)

經(jīng)n次分解后，共產(chǎn)生n+1個尺度層，分別為H₁、H₂…、H_n及L_n；

(2)重構(gòu)記錄的獲取：

根據(jù)微地震信號及噪聲的頻率特性對上述多尺度分解結(jié)果進行重構(gòu)，方案為：高頻成分選擇n次尺度分解結(jié)果中的前S個高頻結(jié)果H₁、H₂、…、H_S疊加后整體經(jīng)剪切波反變換重構(gòu)為u_a，而后的H_S+1…H_n及L_n分別重構(gòu)為u_b、u_c、…；

3)基于AR-AIC的初至拾取：

(1)單道記錄的初至拾取，利用下式求取AR-AIC值：

其中：和分別為t_k時刻前后的信號方差，N為微地震記錄的長度；

(2)微地震二維記錄的初至判斷

首先利用式(9)對二維記錄的分頻處理結(jié)果u_a、u_b、u_c、…的各道分別進行判斷，將各道AR-AIC極小值對應(yīng)的時刻標記到各分頻處理結(jié)果中，其次根據(jù)不同地區(qū)數(shù)據(jù)的信噪比及信號的頻率成分，從標記好的分頻處理結(jié)果中選擇差異較小的AR-AIC結(jié)果，經(jīng)加權(quán)最終得出微地震二維記錄的初至判斷結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于剪切波與Akaike信息準則的微地震初至拾取方法，其特征在于，監(jiān)測井采用壓裂井。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于剪切波與Akaike信息準則的微地震初至拾取方法，其特征在于，步驟3)基于AR-AIC的初至拾取中(1)單道記錄的初至拾取，包括：

若單道微地震信號x(t)是一個平穩(wěn)過程，則能夠用AR模型表示為：

其中M是模型階數(shù)，a(q)是系數(shù)，ε(t)是具有零均值和方差為的平穩(wěn)白噪聲序列；某時刻t_k對應(yīng)的Akaike信息準則值(AIC)應(yīng)為：

其中和分別為t_k時刻前后的信號方差，N為整個序列的長度，C為常數(shù)；

假設(shè)t_p時刻為初至，即認為系統(tǒng)模型在t_p點前后分別對應(yīng)隨機噪聲和含噪微地震信號，用AR模型表示分別為：

式中M₁和M₂分別為噪聲和微地震信號的階數(shù)，N為微地震記錄的長度，t_p時刻前后的序列分屬不同的平穩(wěn)過程，即整個序列為非平穩(wěn)過程，故利用(6)式求得的AR-AIC 值會對應(yīng)局部最小值，在(6)式的求解中，參照Maeda提出的簡便算法，利用下式求取AR-AIC值：

根據(jù)(9)式的結(jié)果找到第一個局部極值點并將該點判定為初至?xí)r刻。