一种微地震最小二乘震源成像方法以及设备

技术领域

本说明书涉及勘探地球物理学领域，尤其涉及一种微地震最小二乘震源成像方法以及设备。

背景技术

微地震成像的传统方法是利用地震学中的旅行时的拾取来进行反演成像，在实际应用中，震源逆时成像方法通常使用自相关(ATRI)或互相关(CTRI)成像条件，这就导致了自相关或互相关破坏了相位信息，导致了震源的相对振幅呈指数增长，无法提供准确的震源信息及其子波信息。

基于此，需要一种高精度的微地震最小二乘震源成像方案。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种高精度的微地震最小二乘震源成像方案。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

第一方面，提供一种微地震最小二乘震源成像方法，包括：获取输入数据，所述输入数据包括纵波速度模型c(x)、原始微地震记录d

在第二方面，提供计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述的方法。

本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：与现有技术相比，本发明通过获取输入数据，所述输入数据包括纵波速度模型c(x)、原始微地震记录d

附图说明

图1a为本发明实施的流程图框架；

图1b为本说明书实施例所提供的另一种流程示意图；

图2为本发明与其他两种成像方法的对比；

图3为本发明与其他两种成像方法在震源位置处单道振幅对比；

图4为本发明反演的震源子波与真实震源子波对比；

图5为本发明合成微地震记录与真实地震记录对比；

图6为本发明数据收敛曲线示意图；

图7为本发明使用marmousi模型及微地震震源位置示意图；

图8为本发明使用marmousi模型反演获得的微地震成像结果。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

传统的微地震震源成像和定位方法是利用地震学中的旅行时的拾取来进行反演成像，但对于包含强背景噪音的微地震记录而言，旅行时的拾取面临着巨大的挑战。微地震震源逆时成像方法是解决这一难题的有效手段，但微地震震源逆时成像也存在诸多问题，例如自相关或互相关破坏了相位信息导致无法提供震源子波信息、成像剖面存在低频伪影，严重影响成像质量等。

基于上述分析，本说明书实施例提出了一种微地震最小二乘震源成像及定位方法，在微地震震源逆时成像的基础上，加入最小二乘的理论框架，对微地震震源函数进行迭代更新，不仅能够获得高精度的微地震震源图像和裂缝的位置，而且能够获得准确的震源子波，这对于指导之后页岩油气的开采具有重要的意义。

在第一方面，如图1b所示，图1b为本说明书实施例所提供的一种流程示意图，包括：

S101，获取输入数据。

输入数据包括：研究区域的纵波速度模型c(x)、野外(地面或井中)的原始微地震记录d

S103，根据所述纵波速度模型和初始震源函数，计算正向延拓的波场u(x,t)和第k次迭代的合成微地震记录

使用震源函数与纵波速度模型，通过求解如下波动方程，计算正向延拓的波场u(x,t)和第k次迭代的合成的微地震记录

其中k＝[0,1,2,..,N

S105，确定所述合成微地震记录和所述原始微地震记录的第k次迭代的残差r

使用合成的微地震记录和野外微地震记录，计算第k次迭代的微地震记录残差r

使用第k次迭代的微地震记录残差r

其中，λ(x,t)是伴随波场，T是微地震记录的长度。

S107，根据所述伴随波场确定震源函数梯度

使用伴随波场λ(x,t)，计算第k次迭代的震源函数梯度

使用震源函数梯度

/>

S109，当达到迭代终止条件时，将更新得到的震源函数确定为目标震源函数f

重复前述步骤S103～S105，进行震源函数的迭代更新，直到第k次迭代的数据残差ε

具体的迭代流程可以参见图1a所示，图1为本说明书实施例所提供的一种流程框架示意图。

进而，还可以通过震源函数f

f

其中：f

本发明通过获取输入数据，所述输入数据包括纵波速度模型c(x)、原始微地震记录d

为进一步验证本发明的方法，申请人还进行了更具体的实验验证。

将本发明公开的方法应用于均匀介质模型以及国际标准的Marmousi模型微地震震源成像与定位中，取得了较为理想的反演结果。三种微地震震源逆时成像及定位方法的效果如图2所示，其中图2中的(a)部分是波场反传所得到的成像结果，(b)部分是采用互相关成像条件所得到的成像结果，(c)部分是本发明提出的最小二乘方法所得到的成像结果。

可以看出(a)、(b)两种方法的成像结果中存在明显的低频伪影；三种微地震震源逆时成像及定位方法在震源深度处单道振幅对比如图3所示。

本发明方法反演获得的震源子波(迭代次数为1和30时)与真实震源子波对比如图4所示。

本发明合成微地震记录与真实微地震记录如图5所示，可以看出合成微地震记录与真实微地震记录吻合较好。

本发明的归一化数据残差收敛曲线如图6所示，可以看出本发明能够进行稳定收敛。

真实的Marmousi模型及微地震震源位置如图7所示；本发明提出的微地震震源成像及定位方法使用Marmousi模型成像结果如图8所示。可以看出本发明所提出的方法能够压制微地震震源图像中存在的低频伪影，获得高精度、高分辨的裂缝图像，同时，能够获得准确的震源子波，为后续的构造成像及全波形反演打下基础，从收敛曲线可知，本发明提出的方法能够良好的稳定收敛，且适应于复杂的地质情况。

在第二方面，对应的，本申请实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述程序时实现前述的微地震最小二乘震源成像方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、设备和介质类实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可，这里就不再一一赘述。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、设备和介质类实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可，这里就不再一一赘述。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤或模块可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。