[發明專利]一種微地震剪切源弱事件S波初至自動拾取方法

有效

• 申請號: 201910497390.0
• 申請日: 2019-06-10
• 公開（公告）號: CN112068193B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 余波
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油物探技術研究院
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;張杰

本發明提供了一種微地震剪切源弱事件S波初至自動拾取方法及計算機存儲介質。該方法通過兩兩分量偏振分析與旋轉處理，從原始微地震三分量矢量波場中分離出P波數據和S波數據以及S波剩余分量T；然后，一方面利用長短時窗能量比法，搜索出P波數據初至時間，另一方面利用S波數據與S波剩余分量T，構建S波協方差矩陣特征值能量比曲線，并自動搜索出與P波相匹配的S波初至時間；最后，通過“零值”處理，去除S波特征值能量比曲線上已經識別出的P波和相匹配的S波數值，再通過給定較小門檻值，實現剩余的微地震弱事件S波初至時間自動拾取。本發明能夠實現對微地震事件快速、準確地定位，整個定位過程簡單便捷，具有很好的技術應用前景。

技術領域

本發明涉及微地震監測數據處理技術領域，尤其涉及一種微地震剪切源弱事件S波初至自動拾取方法。

背景技術

微地震監測數據處理重點在于事件的準確定位，影響因素主要包括速度模型建立、反演算法的適用性、正演算法的精度、初至拾取等方面。其中，縱、橫波初至準確拾取是震源精確定位首要條件之一。井中微地震初至拾取方法，一般采用常規地震直達波初至拾取方法，其原理主要是根據有效波與噪聲在能量、偏振特性以及其他一些統計特性上存在區別，獲得穩定可靠的初至時間，如能量分析法、自回歸AR模型法、偏振分析法等等。

每種類型方法都有各自算法特點，能量分析法是基于長短時窗能量比，當信號到達時,能量比變化快,相應的值會有一個明顯的突跳，將該點時間定義為有效事件初至時間，但是信噪比較低情況容易出現誤拾、漏拾；自回歸AR模型法是基于信號與背景噪音屬于不同AR模型，信號到達時AIC值極小值，但是不能直接判斷是否是有效信號；偏振分析法是基于有效信號偏振度高、隨機信號偏振度低，對應不同線性偏振系數曲線，但是該方法無法單獨進行有效信號的檢測。

由于在水力壓裂裂縫過程中，監測到的微地震事件震相類型復雜，可能是P波、S波組合，也可能只產生單一的P波或S波，并且信號能量不等。當巖石破碎時，大多數情況下剪切震源比較多，會出現大量弱事件S波，而這些事件是壓裂過程中裂縫發育真實反應。這些事件具有能量弱、低頻、受井周邊環境影響及各類噪音的干擾，用常規初至識別方法拾取初至時間效果不佳。因此，如何從復雜的微地震監測數據記錄中識別出更加準確、穩定的能量弱的微地震事件S波初至，是亟待解決的技術問題。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供了一種新的微地震剪切源弱事件S波初至自動拾取方法，包括以下步驟：

S100，針對微地震P波信號，從原始微地震三分量矢量波場中分解出沿波傳播方向P波分量；

S200，針對微地震S波信號，從原始微地震三分量矢量波場中分解出垂直傳播方向S波分量和切向S波剩余分量T；

S300，根據P波分量計算P波長短時窗能量比，并基于P波長短時窗能量比構建P波特征曲線；

S400，在P波特征曲線上搜索出P波長短時窗能量比大于給定的P波初至識別門檻值的峰值，拾取所述峰值對應的時間樣點作為P波初至時間t_P；

S500，根據S波分量和S波剩余分量T，構建S波瞬時協方差矩陣，計算其最大特征值，通過計算最大特征值前后時窗能量比，構建S波特征值瞬時能量比曲線；

S600，確定與P波初至時間t_P相匹配的S波初至時間t_S的可能的時間范圍，在此時間范圍內，從S波特征值瞬時能量比曲線上搜索出與P波初至時間t_P相匹配的S波初至時間t_S；

S700，在P波初至時間t_P和S波初至時間t_S位置附近，對S波特征值瞬時能量比曲線的數據進行置零處理，以去除S波特征值瞬時能量比曲線上已經識別出的P波初至和S波初至；