[發明專利]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

• 申請號: 201710122037.5
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN106886044B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 吳寧;李月;鞏佳琪;卜一波;于朋君
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 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：

微地震監測分為井中監測和地面監測兩種方式，通過在井中或周圍的地面布置檢波器排列接收生產活動所產生或誘導的微小地震事件，注入作業期間引發的微地震事件在空間和時間上的分布是復雜的，但不是隨機的，1Km范圍內用靈敏儀器就能夠接收到，大多數微地震事件頻率范圍介于50～1500Hz之間，持續時間小于1s，在微地震記錄上表現為清晰的脈沖；越弱的微地震事件，其頻率越高，持續時間越短；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，g為綜合濾波器的沖擊響應，g與h具有對稱性，對上述低頻成分L₁繼續進行第二次尺度分解，產生高頻成分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n次分解后，共產生n+1個尺度層，分別為H₁、H₂…、H_n及L_n；

(2)重構記錄的獲取：

根據微地震信號及噪聲的頻率特性對上述多尺度分解結果進行重構，方案為：高頻成分選擇n次尺度分解結果中的前S個高頻結果H₁、H₂、…、H_S疊加后整體經剪切波反變換重構為u_a，而后的H_S+1…H_n及L_n分別重構為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極小值對應的時刻標記到各分頻處理結果中，其次根據不同地區數據的信噪比及信號的頻率成分，從標記好的分頻處理結果中選擇差異較小的AR-AIC結果，經加權最終得出微地震二維記錄的初至判斷結果。

2.根據權利要求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，監測井采用壓裂井。

3.根據權利要求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)是一個平穩過程，則能夠用AR模型表示為：

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

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；

假設t_p時刻為初至，即認為系統模型在t_p點前后分別對應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，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過程，即整個序列為非平穩過程，故利用(6)式求得的AR-AIC 值會對應局部最小值，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(9)式的結果找到第一個局部極值點并將該點判定為初至時刻。