[發(fā)明專利]一種利用選擇矩陣的微震信號重構(gòu)方法和系統(tǒng)

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• 申請日: 2020-10-03
• 公開（公告）號: CN112180438A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 翟明岳
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東石油化工學院
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明的實施例公開一種利用選擇矩陣的微震信號重構(gòu)方法和系統(tǒng)，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求取稀疏度p；步驟103求取選擇矩陣A；步驟104求取逼近步長λ_n；步驟105求取重構(gòu)后的信號序列S_new。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地學領(lǐng)域，尤其涉及一種微震信號重構(gòu)方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

水力壓裂微震監(jiān)測技術(shù)是近年來在低滲透率儲層壓裂、油藏驅(qū)動和水驅(qū)前緣等領(lǐng)域發(fā)展起來的一項重要新技術(shù)，也是頁巖氣開發(fā)的重要支撐技術(shù)。該項技術(shù)在鄰井中布置多級三分量檢波器排列，監(jiān)測壓裂井目的層段在水力壓裂過程中所產(chǎn)生的微震事件，反演微震事件求取震源位置等參數(shù)，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(chǎn)生裂縫的長度、高度、寬度及方位，實現(xiàn)頁巖氣的工業(yè)化開發(fā)。水力壓裂微震檢測是當前頁巖氣開發(fā)領(lǐng)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(jiān)測系統(tǒng)方面的研究十分重要，具有重大的社會和經(jīng)濟價值。

微震監(jiān)測系統(tǒng)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(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)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(guān)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(zhì)構(gòu)造的影響，巖石破裂形式十分復(fù)雜，繼而產(chǎn)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(tài)差異巨大，這種波形特征的不統(tǒng)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(chǎn)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(chǎn)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(xiàn)不一致，初至拾取并不容易；而軟巖所產(chǎn)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(jù)國外的研究發(fā)現(xiàn)，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(fù)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(jù)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(fù)雜外，初至拾取還面臨著另外一個更大的挑戰(zhàn)：微震記錄是海量數(shù)據(jù)。例如，2005年1月某試驗區(qū)記錄了近1萬個微震事件。同時為了滿足生產(chǎn)需求，微震監(jiān)測系統(tǒng)需要一天24小時連續(xù)記錄。不但如此，這些數(shù)據(jù)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(guān)。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(yè)相關(guān)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(yè)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(shù)據(jù)中識別微震事件、拾取初至，是微震數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)。與此形成對比的是，生產(chǎn)上多采取人工方法，費時費力且精度與可靠性差，拾取質(zhì)量無法保證，也無法處理海量數(shù)據(jù)。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(jiān)測數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是實現(xiàn)微震震源自動定位的技術(shù)難點。

發(fā)明內(nèi)容

如前所述，微震信號采集環(huán)境非常復(fù)雜，常常會造成所采集的微震信號不完整，數(shù)據(jù)缺失的現(xiàn)象較為嚴重，嚴重影響了微震事件檢測算法的性能。

本發(fā)明的目的是提供一種利用選擇矩陣的微震信號重構(gòu)方法和系統(tǒng)，所提出的方法利用了微震信號的連續(xù)性，通過選擇矩陣性質(zhì)區(qū)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(gòu)性能，計算也較為簡單。。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種利用選擇矩陣的微震信號重構(gòu)方法，包括：