[發明專利]一種利用子空間學習優化的微震信號重構方法和系統

在審

• 申請號: 202010593754.8
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111596367A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 翟明岳
• 申請（專利權）人: 廣東石油化工學院
• 主分類號: G01V1/50
• 分類號: G01V1/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明的實施例公開一種利用子空間學習優化的微震信號重構方法和系統，所述方法包括：步驟101：獲取按時間順序采集的信號序列S；步驟102：求取循環矩陣C；步驟103：生成子空間學習優化矩陣A；步驟104：求取重構矩陣W；步驟105：求取重構后的信號序列S_new。

技術領域

本發明涉及地學領域，尤其涉及一種微震信號重構方法和系統。

背景技術

水力壓裂微震監測技術是近年來在低滲透率儲層壓裂、油藏驅動和水驅前緣等領域發展起來的一項重要新技術，也是頁巖氣開發的重要支撐技術。該項技術在鄰井中布置多級三分量檢波器排列，監測壓裂井目的層段在水力壓裂過程中所產生的微震事件，反演微震事件求取震源位置等參數，從而描述水力壓裂過程中裂縫生長的幾何形狀及空間分布，實時提供水力壓裂產生裂縫的長度、高度、寬度及方位，實現頁巖氣的工業化開發。水力壓裂微震檢測是當前頁巖氣開發領域科學研究的熱點和難點。從社會和國家的需求角度考慮，開展微震監測系統方面的研究十分重要，具有重大的社會和經濟價值。

微震監測系統中重要的一項工作是微震事件的定位。定位精度是影響微震監測系統應用效果的最為重要的因素，而微震事件定位的準確程度則主要依賴于波動初至(又可稱為初至)讀取的準確性等有關因素。但問題是，初至拾取并不如想象中的那般簡單。受地面儀器采動以及地質構造的影響，巖石破裂形式十分復雜，繼而產生各種形式和能量的微震波動，其形式可多達幾十甚至上百種，不僅主頻、延時和能量等方面有差異，而且在初至位置附近的波形形態差異巨大，這種波形特征的不統一為初至拾取到來了很大困難。進一步的研究還表明，微震震源機制也會影響初至點特征：硬巖剪切作用產生的微震波動大多能量大、主頻較高、延時短以及最大峰值位置緊跟初始初至，這類波的初至點清晰、起跳延時短，拾取較為容易；但拉伸作用產生的微震波動大多能量小、主頻低、延時長、起跳緩慢、能量分布較為均勻，這類波初至點處振幅較小，容易被干擾信號淹沒，初至點的特征表現不一致，初至拾取并不容易；而軟巖所產生的微震波動，能量分布集中、初始初至點模糊、分界線不明顯，與硬巖有明顯的不同，初至拾取也較為困難。同時，根據國外的研究發現，由于P波速度大于S波速度，很多算法想當然地認為初至波為P波，但事實可能更為復雜：初至可能是P波，也可能是S波，甚至還有可能是異常點(outliers)。根據研究，41％的初至為S波，10％的初至是outliers造成的。這些都給初至拾取帶來了相當大的難度。

除了初至點特征復雜外，初至拾取還面臨著另外一個更大的挑戰：微震記錄是海量數據。例如，2005年1月某試驗區記錄了近1萬個微震事件。同時為了滿足生產需求，微震監測系統需要一天24小時連續記錄。不但如此，這些數據中有很大一部分都是人類或者機械活動所造成的噪聲和干擾，與微震無關。文獻更是將噪聲分為三種基本類型：高頻(200Hz)噪聲，由各種作業相關活動造成；低頻噪聲(10Hz)，通常是由遠離記錄地點的機器活動造成，以及工業電流(50Hz)。除此之外，微震信號本身也并不純粹，例如我國學者竇林名教授等認為微震信號包括多種信號。

因此，如何從海量數據中識別微震事件、拾取初至，是微震數據處理的基礎。與此形成對比的是，生產上多采取人工方法，費時費力且精度與可靠性差，拾取質量無法保證，也無法處理海量數據。初至自動拾取是解決方法之一，微震波動初至自動拾取是微震監測數據處理的關鍵技術之一，也是實現微震震源自動定位的技術難點。

發明內容

如前所述，微震信號采集環境非常復雜，常常會造成所采集的微震信號不完整，數據缺失的現象較為嚴重，嚴重影響了微震事件檢測算法的性能。

本發明的目的是提供一種利用子空間學習優化的微震信號重構方法和系統，所提出的方法利用了微震信號的連續性，通過子空間學習優化性質區分微震信號和背景噪聲。所提出的方法具有較好的信號重構性能，計算也較為簡單。。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種利用子空間學習優化的微震信號重構方法，包括：