[發(fā)明專利]微地震聯(lián)合時(shí)差疊加定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110509074.8
• 申請(qǐng)日: 2021-05-11
• 公開（公告）號(hào): CN115327620B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尚新民;芮擁軍;谷玉田;崔慶輝;刁瑞;王修銀;董臣強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司物探研究院
• 主分類號(hào): G01V1/30
• 分類號(hào): G01V1/30;G01V1/36
• 代理公司: 濟(jì)南日新專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37224
• 代理人: 崔曉艷

本發(fā)明提供一種微地震聯(lián)合時(shí)差疊加定位方法，包括：將研究區(qū)域速度模型離散化；計(jì)算得到各個(gè)臺(tái)站的時(shí)間場(chǎng)；求取剩余時(shí)間場(chǎng)；將所有臺(tái)站的剩余時(shí)間差場(chǎng)疊加，掃描所有發(fā)震時(shí)刻并記錄最小疊加值；得到記錄的最小疊加值中的最小值及其對(duì)應(yīng)的發(fā)震時(shí)刻、震源位置；利用掃描得到的發(fā)震時(shí)刻和地震波初至到時(shí)以及初始速度模型計(jì)算各個(gè)臺(tái)站的二次時(shí)間差場(chǎng)；對(duì)所有臺(tái)站計(jì)算得得到的二次時(shí)間差場(chǎng)進(jìn)行疊加運(yùn)算，疊加最小值處即為二次時(shí)差疊加定位法定位震源位置；將兩種方法求得的震源位置在空間上取平均值，即為聯(lián)合時(shí)差疊加定位法的震源定位結(jié)果。該微地震聯(lián)合時(shí)差疊加定位方法可較為準(zhǔn)確地定位到震源真實(shí)深度，將速度對(duì)定位深度的影響大大降低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及應(yīng)用地球物理領(lǐng)域，特別是涉及到一種微地震聯(lián)合時(shí)差疊加定位方法。

背景技術(shù)

震源定位是利用臺(tái)站的接收到時(shí)來確定地下震源的經(jīng)度、緯度、深度以及發(fā)震時(shí)刻的方法，是一種經(jīng)典的、基礎(chǔ)的地震學(xué)研究方向。準(zhǔn)確的震源位置參數(shù)對(duì)地球內(nèi)部構(gòu)造反演，頁(yè)巖氣藏開發(fā)、防災(zāi)監(jiān)震等有著重要的作用(趙博和高原，2010)，影響震源的定位的因素主要有地震波走時(shí)的拾取、速度模型的建立，臺(tái)站的分布和數(shù)量等，不同的定位方法對(duì)定位的準(zhǔn)確度和精度也有著不同程度的影響，因此，尋找更加可靠的定位方法，改進(jìn)已有定位方法的效率和精度一直是學(xué)者們不斷探索的方向。目前應(yīng)用廣泛的震源定位方法分為兩大類：線性定位方法和非線性定位方法。線性定位方法大都源于德國(guó)物理學(xué)家Geiger上世紀(jì)初提出的經(jīng)典定位方法(Geiger，1912)，其原理是將非線性問題線性化，利用臺(tái)站的觀測(cè)到時(shí)迭代求取目標(biāo)函數(shù)的最小二乘解，使得所有臺(tái)站理論走時(shí)和觀測(cè)走時(shí)殘差最小，該方法依賴于對(duì)初始值的估計(jì)，且計(jì)算量大，在后人對(duì)該方法的不斷改進(jìn)中，線性定位法可分為絕對(duì)定位法和相對(duì)定位法，絕對(duì)定位法是一種直接求取震源位置的方法，而相對(duì)定位法利用待定位震源點(diǎn)相對(duì)于已知震源點(diǎn)的差分時(shí)間來確定待定位震源點(diǎn)的位置。常見的相對(duì)定位方法有主事件定位法(Spense,1980),首先確定一個(gè)主事件位置，根據(jù)主事件周圍一組待定事件與主事件的差分時(shí)間來計(jì)算這一組事件與主事件的相對(duì)位置，進(jìn)而確定其絕對(duì)位置，其精度依賴于主事件的準(zhǔn)確性。雙差定位法(Wald?hauserEllsworth，2000)利用事件對(duì)的觀測(cè)走時(shí)與理論走時(shí)的殘差來確定兩事件的相對(duì)位置，這種方法的定位結(jié)果與參與定位的所有事件相關(guān)。震源定位的最終目標(biāo)是向震源真實(shí)位置無限靠攏，相對(duì)震源位置的準(zhǔn)確性依然由其絕對(duì)位置判定(許力生，2013)，非線性定位方法主要包括模擬退火法、網(wǎng)格搜索法、遺傳算法等，網(wǎng)格搜索法首先對(duì)搜索空間進(jìn)行離散化，再在整個(gè)離散模型搜索震源位置，是一種簡(jiǎn)單快速定位方法，也是最常用的震源定位方法之一，但是其真解的確定又易受速度模型等因素的影響。因此很多學(xué)者嘗試在保持網(wǎng)格搜索法優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，對(duì)網(wǎng)格搜索法進(jìn)行改進(jìn)，如將網(wǎng)格搜索法與遺傳法結(jié)合，提出一種解域約束下微地震事件聯(lián)合反演方法(宋維琪，2011)，結(jié)合網(wǎng)格搜索法的全局收斂性和牛頓迭代法的快速準(zhǔn)確性(姜天琪，2019)，提高了定位結(jié)果的精度。微地震震源定位的速度模型一般由聲波測(cè)井曲線確定，由于測(cè)井曲線本身存在局限性，并且水力壓裂前后地層速度也會(huì)發(fā)生變化，用于定位的速度模型往往與地下真實(shí)地層速度存在一定偏差，依靠速度模型進(jìn)行震源定位不能很好的定位到震源的真實(shí)位置，針對(duì)這個(gè)問題，本發(fā)明提出的聯(lián)合時(shí)差疊加法，由兩種對(duì)等的網(wǎng)格搜索法結(jié)合，這兩種網(wǎng)格搜索法在速度變化時(shí)，定位深度相對(duì)于真實(shí)震源深度一深一淺，綜合來看，可以在一定速度誤差范圍內(nèi)保持定位精度。

在申請(qǐng)?zhí)枺篊N201610382193.0的中國(guó)專利申請(qǐng)中，涉及到一種基于到時(shí)差數(shù)據(jù)庫(kù)的微地震震源快速定位方法，屬于震源定位技術(shù)領(lǐng)域。該方法對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域建立地質(zhì)數(shù)值模型，并進(jìn)行網(wǎng)格劃分，每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)可看作特征震源點(diǎn)；結(jié)合特征震源點(diǎn)、傳感器位置坐標(biāo)及震源波波速可建立特征震源點(diǎn)到時(shí)差數(shù)據(jù)庫(kù)；利用波形信息采集系統(tǒng)，對(duì)傳感器接收到的波形信號(hào)提取震源波到達(dá)各個(gè)傳感器的到時(shí)時(shí)間；計(jì)算任意兩傳感器的到時(shí)差，建立震源的到時(shí)差矩陣，并與特征震源點(diǎn)到時(shí)差數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行匹配搜索，可對(duì)震源進(jìn)行實(shí)時(shí)快速定位。