[發明專利]一種基于逆時射線追蹤方法的微地震定位技術

有效

• 申請號: 201711334326.8
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108414983B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 丁亮;高爾根;錢衛;檀文慧;吳春芳
• 申請（專利權）人: 河海大學;安徽建筑大學
• 主分類號: G01S5/22
• 分類號: G01S5/22;G01V1/30
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 吳樹山

本發明屬于油氣勘探開發技術領域，公開了一種基于逆時射線追蹤算法的微地震定位技術。本發明的具體技術實時方案為：(1)構建三維縱波速度模型；(2)提取初至縱波射線矢量；(3)求解由各檢波器逆向傳播的縱波射線路徑；(4)震源位置計算及選取。本發明方法運算速度快，能較快地確定微地震震源區域，定位效率高，易于判斷微地震的空間位置，能較快地確定真實微地震震源。

技術領域

本發明屬于石油地球物理勘探開發技術領域，具體涉及一種基于逆時射線追蹤方法的微地震定位技術。

背景技術

微地震監測廣泛應用于水力壓裂動態監測，以指導油氣田開發，其作為一種重要的監測方法亦被應用于水庫誘發地震監測及礦山動力災害監測，以監測庫區蓄水后及礦山開采時(微)地震活動性特征，為評價地質體穩定性，預防地質災害，降低人員財產損失。微地震震源定位是微地震監測的重要組成部分，其為地震學的研究提供了十分重要的信息，亦為油氣田水力壓裂開發效果評估提供依據，以指導油氣田壓裂及采收工作。

微地震定位方法主要包括基于波動方程的波場逆推法與基于射線追蹤的走時擬合法。由于波場逆推震源定位法需求解波動方程，而在三維精細化速度模型中計算地震波波場所需的時間成本較高，使得微地震的定位效率低。

基于射線追蹤算法的走時擬合震源定位法依賴射線追蹤算法(如試射法、逐段迭代射線追蹤法等)及全空間尋優算法(如網格搜索法、模擬退火法等)。該類方法需在三維介質空間中不斷產生“震源”，結合射線追蹤算法計算由該“震源”至各檢波器地震震相的路徑及走時，通過對比震相的計算走時與觀測走時來判斷所產生的“震源”是否滿足數值條件。此類定位方法需多次迭代，全局尋優過程的效率低。

隨著三分量檢波器在微地震監測中的廣泛應用，利用多分量微地震記錄提取初至縱波波的到時及出射矢量方向成為可能。為結合三分量微地震監測數據，提高基于射線追蹤類的微地震定位算法的效率，亟需結合初至縱波波出射矢量及逆時射線追蹤算法，研發一種適用于微地震快速定位的算法。

發明內容

本發明的目的是為克服現有技術的不足而提供一種基于逆時射線追蹤方法的微地震定位技術，本發明是對三分量微地震記錄處理技術的改進和拓展，能夠直接獲取微地震震源位置，適用于解決地表監測、井中監測及井地聯合監測下的微地震定位問題。

根據本發明提出的一種基于逆時射線追蹤方法的微地震定位技術，其特征在于，包括以下具體步驟：

步驟1，構建三維縱波速度模型：所述三維縱波速度模型包含三維縱波速度分界面、三維縱波速度分界面法線矢量場及層間縱波速度值；其中：

所述三維縱波速度分界面是指利用三維曲面函數描述的一組具有不同埋深的起伏速度分界面，所述三維曲面函數的數學表達式為Z＝F(X,Y)，Z為曲面的埋深，X為曲面上點的橫坐標，Y為曲面上點的縱坐標；

所述三維縱波速度分界面法相矢量場為指示速度界面的起伏形態及縱波速度界面法向矢量的變化情況，其計算方法是通過對三維曲面函數求取X方向及 Y方向的二階偏導數來實現的，所述縱波速度界面法向矢量的計算表達式為：

(1)式中n為縱波速度界面法向矢量場，表示三維曲面函數在X方向的偏導數，表示三維曲面函數在Y方向的偏導數，縱波速度界面法向矢量場的Z 分量為1；

所述層間縱波速度值是指兩個相鄰但具有不同埋深的三維曲面之間所填充的均一的縱波速度值；