四維微地震監測的裂縫形態處理方法和系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了四維微地震監測的裂縫形態處理方法和系統，其裂縫形態處理方法包括：A、選定需監測計算的空間三維地質體范圍；B、按照預設分辨率將所述空間三維地質體劃分為多個體積單元；C、建立施工區域地層的速度波模型，根據速度波模型進行射線追蹤，計算各體積單元與檢波器的信號傳播時間和路徑衰減；D、對目標數據體中的每個體積單元，根據檢波器的接收信號恢復原始信號；E計算各體積單元的能量，形成四維成像結果并輸出。本發明大大提高了裂縫形態描述的準確性，還能反映出各個時刻裂縫的變化過程。
【專利說明】四維微地震監測的裂縫形態處理方法和系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及微地震監測技術，特別涉及一種四維微地震監測的裂縫形態處理方法和系統。
【背景技術】
[0002]微地震監測技術是一種裂縫監測方法，目前普遍應用于國內各大油氣田的開發、規劃。微地震事件發生在裂隙之類的斷面上，地層內地應力呈各向異性分布。隨著外力影響，原有裂縫會變形、擴展，從而使應力松弛，儲藏能量的一部分以彈性波的形式釋放出來產生小的地震，即微地震。微地震事件一般表現為清晰的脈沖。越弱的微地震事件，其頻率越高，能量越小，破裂長度越短。在傳播過程中，由于地層結構復雜，巖石介質吸收以及不同地質環境，都會影響微地震信號的能量。
[0003]現有的微地震監測解釋技術默認探區地層是均勻地層，地下微震波是以直線方式傳播至地表被檢波器接收到的，在對微地震事件進行反演計算定位時存在較大誤差，導致對微地震震源的定位不準確。由于地下裂縫形態是根據微地震事件反映出來的，所以對于最終的裂縫形態的描述也會存在較大誤差。
[0004]因此，現有技術還有待于改進和發展。
【發明內容】
[0005]鑒于上述現有技術的不足之處，本發明的目的在于提供一種四維微地震監測的裂縫形態處理方法和系統，以解決現有技術對裂縫形態的描述存在較大誤差的問題。
[0006]為了達到上述目的，本發明采取了以下技術方案:
一種四維微地震監測的裂縫形態處理方法，其包括:
A、選定需監測計算的空間三維地質體范圍；
B、按照預設分辨率將所述空間三維地質體劃分為多個體積單元；
C、建立施工區域地層的速度波模型，根據速度波模型進行射線追蹤，計算各體積單元與檢波器的信號傳播時間和路徑衰減；
D、對目標數據體中的每個體積單元，根據檢波器的接收信號恢復原始信號；
E、計算各體積單元的能量，形成四維成像結果并輸出。
[0007]所述的四維微地震監測的裂縫形態處理方法中，在所述步驟D中，還包括:計算微震波震源座標；當有6個接收站接收到同一震源處的微震信號時，地面各接收站的P波到時時間與發震時刻的關系如下:
【權利要求】
1.一種四維微地震監測的裂縫形態處理方法，其特征在于，包括: A、選定需監測計算的空間三維地質體范圍； B、按照預設分辨率將所述空間三維地質體劃分為多個體積單元； C、建立施工區域地層的速度波模型，根據速度波模型進行射線追蹤，計算各體積單元與檢波器的信號傳播時間和路徑衰減； D、對目標數據體中的每個體積單元，根據檢波器的接收信號恢復原始信號； E、計算各體積單元的能量，形成四維成像結果并輸出。
2.根據權利要求1所述的四維微地震監測的裂縫形態處理方法，其特征在于，在所述步驟D中，還包括:計算微震波震源座標；當有6個接收站接收到同一震源處的微震信號時，地面各接收站的P波到時時間與發震時刻的關系如下:
對公式(I)進行推導可得到公式(2):
其中，Tf Τ6表示任意六個接收站的P波到時，TO是發震時刻；(XI，Yl, Zl)…(Χ6，Υ6，Ζ6)是各接收站的坐標，Ζ Ζ6的值默認為O ;VP是P波速度，(X0，Y0, Z0)是微震震源的空間坐標；Τ0，Χ0, Υ0, ZO是待求的未知數。
3.根據權利要求2所述的四維微地震監測的裂縫形態處理方法，其特征在于，所述公式(2)采用矩陣方式求解，將公式(2)按照[Α] = [Κ] [B]方式矩陣化，其中，矩陣[Α]為:
矩陣[B]為:
4.根據權利要求3所述的四維微地震監測的裂縫形態處理方法，其特征在于，從目的層某點到地面的高度ZO的公式如下:
微震波震源的空間位置為(Τ0，Χ0, Υ0, Ζ0)。
5.根據權利要求1所述的四維微地震監測的裂縫形態處理方法，其特征在于，在所述步驟E中，地震波震源處破裂能量的計算公式:
其中，k是被掃描的目標體積中第k個震源點，M是最大檢波器數量，w是設定的時間窗P^fij是矢量迭加K點到所有采集站記錄的信號振幅的平方，F是歸一化因子。
6.一種用于實現權利要求1所述四維微地震監測的裂縫形態處理方法的系統，其特征在于，包括: 掃描模塊，用于選定需監測計算的空間三維地質體范圍，按照預設分辨率將所述空間三維地質體劃分為多個體積單元； 計算模塊，用于建立施工區域地層的速度模型，根據速度模型進行射線追蹤，計算各體積單元與檢波器的信號傳播時間和路徑衰減； 恢復模塊，對目標數據體中的每個體積單元，根據檢波器的接收信號恢復原始信號； 能量圖像模塊，用于計算各體積單元的能量，形成四維成像結果并輸出。
7.根據權利要求6所述的四維微地震監測的裂縫形態處理方法的系統，其特征在于，所述恢復模塊還用于計算微震波震源座標；當有6個接收站接收到同一震源處的微震信號時，地面各接收站的P波到時時間與發震時刻的關系如下:
對公式(I)進行推導可得到公式(2):
其中，Tf T6表示任意六個接收站的P波到時，TO是發震時刻；(XI，Yl, Zl)…(X6，Y6，Z6)是各接收站的坐標，Ζ1~Ζ6的值默認為O ;VP是P波速度，(X0，Y0, Z0)是微震震源的空間坐標；Τ0，Χ0, Υ0, ZO是待求的未知數。
8.根據權利要求7所述的四維微地震監測的裂縫形態處理方法的系統，其特征在于，所述恢復模塊對所述公式(2)采用矩陣方式求解，將公式(2)按照[Α] = [Κ] [B]方式矩陣化，其中，矩陣[Α]為:
矩陣[Bi為:
9.根據權利要求8所述的四維微地震監測的裂縫形態處理方法的系統，其特征在于，從目的層某點到地面的高度ZO的公式如下:
微震波震源的空間位置為(T0，XO, YO, zo)。
10.根據權利要求7所述的四維微地震監測的裂縫形態處理方法的系統，其特征在于，所述能量圖像模塊計算地震波震源處破裂能量采用的計算公式為:
其中，k是被掃描的目標體積中第k個震源點，M是最大檢波器數量，W是設定的時間窗口，是矢量迭加K點到所有采集站記錄的信號振幅的平方，F是歸一化因子。
【文檔編號】G01V1/28GK104166159SQ201410335280
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月15日 優先權日:2014年7月15日
【發明者】劉改成 申請人:劉改成
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