井中微地震事件混合定位方法、装置、电子设备及介质

技术领域

本发明涉及井中微地震信号处理领域，更具体地，涉及一种井中微地震事件混合定位方法、装置、电子设备及介质。

背景技术

井中微地震监测是微地震观测方式之一，特点是井下三分量检波器接收微地震全波场信号，相对于地面微地震监测，井中接收到的数据信噪比较高、微地震事件个数与类型较丰富。但是，由于井中微地震检波器个数有限(一般12～32级三分量井中检波器)，导致监测范围较小，同时对监测井与观测井选井有一定要求，比如国际上监测井压裂段到观测井检波器径向最优距离在200～800米，但是实际距离往往比较大，这些通常会导致出现不稳定、精度不高等微地震定位现象。

另外，微地震事件定位精度也与定位方法有关。井中微地震定位方法主要有：一是基于P波、S波事件旅行时正演，代表算法有网络搜索法、模拟退火法、geiger法等，优点是容易实现，缺点是微地震事件P波、S波走时难以精确拾取，影响定位结果；二是基于波动方程褶积，代表算法有干涉法、逆时偏移法、被动源成像法，优点是不需要拾取事件初至，缺点是对资料信噪比、速度模型要求高、检波器个数要求较多数量，计算成本高；三是各向异性与各向同性走时计算区别，在各向异性介质中，用各向同性走时计算误差较大，相应定位误差亦较大。

近年来，随着世界对能源需求量的不断增加和勘探技术的进步，油气资源勘探开发不断向纵深发展，压裂作为这类储层最为有效的增产措施，也受到国内外越来越为广泛的关注。井中微地震监测往往是单一井监测方式，又由于检波器个数少，使得定位张角小，导致井中微地震定位结果不稳定。

因此，有必要开发一种井中微地震事件混合定位方法、装置、电子设备及介质。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提出了一种井中微地震事件混合定位方法、装置、电子设备及介质，其能够通过P波走时、S波走时以及PS波时差，构建计算过程较稳定的非线性指数定位方程，将求解出的三个定位结果，模拟一个空间三角形，进而计算该三角形垂心位置，即为最终微地震事件定位结果，以此实现微地震事件稳定快速定位。

第一方面，本公开实施例提供了一种井中微地震事件混合定位方法，包括：

计算P波走时时差、S波走时时差、PS波走时时差；

分别构建P波时差指数方程、S波时差指数方程、PS波时差指数方程；

分别计算微地震事件P波走时定位结果、S波走时定位结果、PS波时差定位结果；

根据P波、S波、PS波时差定位结果，确定最终微地震事件空间定位结果。

优选地，P波时差指数方程为：

其中，ΔTp为P波走时时差。

优选地，S波时差指数方程为：

其中，ΔTs为S波走时时差。

优选地，PS波时差指数方程为：

其中，ΔTps为PS波走时时差。

优选地，通过网格搜索法，当所述P波时差指数方程最小时，对应的网格点即为所述P波走时定位结果；

当所述S波时差指数方程最小时，对应的网格点即为所述S波走时定位结果；

当所述PS波时差指数方程最小时，对应的网格点即为所述PS波走时定位结果。

优选地，根据P波、S波、PS波时差定位结果建立空间三角形，计算所述空间三角形的垂心位置，即为最终微地震事件空间定位结果。

优选地，通过公式(4)计算所述空间三角形的垂心位置：

其中，(x

作为本公开实施例的一种具体实现方式，

第二方面，本公开实施例还提供了一种井中微地震事件混合定位装置，包括：

走时时差计算模块，计算P波走时时差、S波走时时差、PS波走时时差；

构建模块，分别构建P波时差指数方程、S波时差指数方程、PS波时差指数方程；

定位结果计算模块，分别计算微地震事件P波走时定位结果、S波走时定位结果、PS波时差定位结果；

定位模块，根据P波、S波、PS波时差定位结果，确定最终微地震事件空间定位结果。

优选地，P波时差指数方程为：

其中，ΔTp为P波走时时差。

优选地，S波时差指数方程为：

其中，ΔTs为S波走时时差。

优选地，PS波时差指数方程为：

其中，ΔTps为PS波走时时差。

优选地，通过网格搜索法，当所述P波时差指数方程最小时，对应的网格点即为所述P波走时定位结果；

当所述S波时差指数方程最小时，对应的网格点即为所述S波走时定位结果；

当所述PS波时差指数方程最小时，对应的网格点即为所述PS波走时定位结果。

优选地，根据P波、S波、PS波时差定位结果建立空间三角形，计算所述空间三角形的垂心位置，即为最终微地震事件空间定位结果。

优选地，通过公式(4)计算所述空间三角形的垂心位置：

其中，(x

第三方面，本公开实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：

存储器，存储有可执行指令；

处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现所述的井中微地震事件混合定位方法。

第四方面，本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的井中微地震事件混合定位方法。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的井中微地震事件混合定位方法的步骤的流程图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的井中微地震监测模型的示意图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的基于无噪模型拾取的微地震事件P波走时的示意图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的基于无噪模型拾取的微地震事件S波走时的示意图。

图5示出了根据本发明的一个实施例的基于无噪模型本发明微地震事件定位分布的示意图。

图6示出了根据本发明的一个实施例的基于噪音干扰模型拾取的微地震事件P波走时的示意图。

图7示出了根据本发明的一个实施例的基于噪音干扰模型拾取的微地震事件S波走时的示意图。

图8示出了根据本发明的一个实施例的基于噪音干扰模型本发明微地震事件定位分布的示意图。

图9示出了根据本发明的一个实施例的一种井中微地震事件混合定位装置的框图。

附图标记说明：

201、走时时差计算模块；202、构建模块；203、定位结果计算模块；204、定位模块。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。

本发明提供一种井中微地震事件混合定位方法，包括：

计算P波走时时差、S波走时时差、PS波走时时差；

分别构建P波时差指数方程、S波时差指数方程、PS波时差指数方程；

分别计算微地震事件P波走时定位结果、S波走时定位结果、PS波时差定位结果；

根据P波、S波、PS波时差定位结果，确定最终微地震事件空间定位结果。

在一个示例中，P波时差指数方程为：

其中，ΔTp为P波走时时差。

在一个示例中，S波时差指数方程为：

其中，ΔTs为S波走时时差。

在一个示例中，PS波时差指数方程为：

其中，ΔTps为PS波走时时差。

在一个示例中，通过网格搜索法，当P波时差指数方程最小时，对应的网格点即为P波走时定位结果；

当S波时差指数方程最小时，对应的网格点即为S波走时定位结果；

当PS波时差指数方程最小时，对应的网格点即为PS波走时定位结果。

在一个示例中，根据P波、S波、PS波时差定位结果建立空间三角形，计算空间三角形的垂心位置，即为最终微地震事件空间定位结果。

在一个示例中，通过公式(4)计算空间三角形的垂心位置：

其中，(x

具体地，构建P波、S波相关定位指数方程：拾取微地震事件P波走时T

P波走时时差为：

ΔTp＝∑|T

S波走时时差为

ΔTs＝∑|T

PS波走时时差为

ΔTps＝∑|(T

其中，T

将P波走时时差ΔTp、S波走时时差ΔTs以及PS波走时时差ΔTps分别作为自变量，构建各自相应的定位指数方程：

P波走时时差指数方程f(e

然后，根据已知拾取的走时和测井数据，求解定位方程，即公式(1)-(3)。

理论上，通过计算极值方式求解上述指数方程：

实际上，通常采用网格搜索法来实现。第一步，定义网格(x

第二步，根据已知测井数据，建立P波、S波速度模型，利用射线追踪法，计算每个网格点达到检波器的理论P波走时T

第三步，计算、比较所有网格点指数方程f(e

最后，根据计算出的微地震事件三个定位结果(x

本发明还提供一种井中微地震事件混合定位装置，包括：

走时时差计算模块，计算P波走时时差、S波走时时差、PS波走时时差；

构建模块，分别构建P波时差指数方程、S波时差指数方程、PS波时差指数方程；

定位结果计算模块，分别计算微地震事件P波走时定位结果、S波走时定位结果、PS波时差定位结果；

定位模块，根据P波、S波、PS波时差定位结果，确定最终微地震事件空间定位结果。

在一个示例中，P波时差指数方程为：

其中，ΔTp为P波走时时差。

在一个示例中，S波时差指数方程为：

其中，ΔTs为S波走时时差。

在一个示例中，PS波时差指数方程为：

其中，ΔTps为PS波走时时差。

在一个示例中，通过网格搜索法，当P波时差指数方程最小时，对应的网格点即为P波走时定位结果；

当S波时差指数方程最小时，对应的网格点即为S波走时定位结果；

当PS波时差指数方程最小时，对应的网格点即为PS波走时定位结果。

在一个示例中，根据P波、S波、PS波时差定位结果建立空间三角形，计算空间三角形的垂心位置，即为最终微地震事件空间定位结果。

在一个示例中，通过公式(4)计算空间三角形的垂心位置：

其中，(x

具体地，构建P波、S波相关定位指数方程：拾取微地震事件P波走时T

P波走时时差为：

ΔTp＝∑|T

S波走时时差为

ΔTs＝∑|T

PS波走时时差为

ΔTps＝∑|(T

其中，T

将P波走时时差ΔTp、S波走时时差ΔTs以及PS波走时时差ΔTps分别作为自变量，构建各自相应的定位指数方程：

P波走时时差指数方程f(e

然后，根据已知拾取的走时和测井数据，求解定位方程，即公式(1)-(3)。

理论上，通过计算极值方式求解上述指数方程：

实际上，通常采用网格搜索法来实现。第一步，定义网格(x

第二步，根据已知测井数据，建立P波、S波速度模型，利用射线追踪法，计算每个网格点达到检波器的理论P波走时T

第三步，计算、比较所有网格点指数方程f(e

最后，根据计算出的微地震事件三个定位结果(x

本发明还提供一种电子设备，电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的可执行指令，以实现上述的井中微地震事件混合定位方法。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的井中微地震事件混合定位方法。

为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出四个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

实施例1

图1示出了根据本发明的一个实施例的井中微地震事件混合定位方法的步骤的流程图。

如图1所示，该井中微地震事件混合定位方法包括：步骤101，计算P波走时时差、S波走时时差、PS波走时时差；步骤102，分别构建P波时差指数方程、S波时差指数方程、PS波时差指数方程；步骤103，分别计算微地震事件P波走时定位结果、S波走时定位结果、PS波时差定位结果；步骤104，根据P波、S波、PS波时差定位结果，确定最终微地震事件空间定位结果。

图2示出了根据本发明的一个实施例的井中微地震监测模型的示意图。

如图2所示，监测井下放16级井下三分量检波器(检波器坐标已知)，16个事件信号，空间坐标如表1所示，单位：米，地层分为三层。

表1

图3示出了根据本发明的一个实施例的基于无噪模型拾取的微地震事件P波走时的示意图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的基于无噪模型拾取的微地震事件S波走时的示意图。

利用已有高精度射线追踪算法，根据图2观测方式，正演出每个事件到达检波器的P波走时如图3所示，S波走时如图4所示，作为已知真实观测值。

首先，拾取的P波、S波走时作为输入，定义自变量(公式(5)～(7))，构建P波定位指数方程、S波定位指数方程、PS波定位指数方程(公式(1)～(3))。

然后，通过网格搜索法求解三个定位方程(公式(8)～(10))，即：定义一个网格范围—横向600～1600、垂向1200～1600且最小网格单位0.1*0.1，根据已知速度模型，利用射线追踪法，计算所有网格点P波定位指数方程、S波定位指数方程、PS波定位指数方程(公式(1)～(3))，并比较、搜索出定位指数方程最小时对应的网格点，即为对应的P波定位结果(x

图5示出了根据本发明的一个实施例的基于无噪模型本发明微地震事件定位分布的示意图。

最后，将三个定位结果构建一个三角形，计算、输出该三角形的垂心位置(x

图6示出了根据本发明的一个实施例的基于噪音干扰模型拾取的微地震事件P波走时的示意图。

图7示出了根据本发明的一个实施例的基于噪音干扰模型拾取的微地震事件S波走时的示意图。

图8示出了根据本发明的一个实施例的基于噪音干扰模型本发明微地震事件定位分布的示意图。

但是，实际资料可能存在噪音干扰，需考虑含噪音情况下测试本发明定位效果。输入含有较大噪音干扰的P波走时、S波走时(如图6、图7)，同样操作，最终微地震事件定位结果如图8所示。

有噪模型微地震事件定位误差统计如表2所示，单位：米。

表2

通过误差统计表1、表2，本发明定位结果误差整体可控，验证了本发明具有较高的微地震定位精度，具有一定的推广应用价值。

实施例2

图9示出了根据本发明的一个实施例的一种井中微地震事件混合定位装置的框图。

如图9所示，该井中微地震事件混合定位装置，包括：

走时时差计算模块201，计算P波走时时差、S波走时时差、PS波走时时差；

构建模块202，分别构建P波时差指数方程、S波时差指数方程、PS波时差指数方程；

定位结果计算模块203，分别计算微地震事件P波走时定位结果、S波走时定位结果、PS波时差定位结果；

定位模块204，根据P波、S波、PS波时差定位结果，确定最终微地震事件空间定位结果。

作为可选方案，P波时差指数方程为：

其中，ΔTp为P波走时时差。

作为可选方案，S波时差指数方程为：

其中，ΔTs为S波走时时差。

作为可选方案，PS波时差指数方程为：

其中，ΔTps为PS波走时时差。

作为可选方案，通过网格搜索法，当P波时差指数方程最小时，对应的网格点即为P波走时定位结果；

当S波时差指数方程最小时，对应的网格点即为S波走时定位结果；

当PS波时差指数方程最小时，对应的网格点即为PS波走时定位结果。

作为可选方案，根据P波、S波、PS波时差定位结果建立空间三角形，计算空间三角形的垂心位置，即为最终微地震事件空间定位结果。

作为可选方案，通过公式(4)计算空间三角形的垂心位置：

其中，(x

实施例3

本公开提供一种电子设备包括，该电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的可执行指令，以实现上述井中微地震事件混合定位方法。

根据本公开实施例的电子设备包括存储器和处理器。

该存储器用于存储非暂时性计算机可读指令。具体地，存储器可以包括一个或多个计算机程序产品，该计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。该易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。该非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。

该处理器可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其它组件以执行期望的功能。在本公开的一个实施例中，该处理器用于运行该存储器中存储的该计算机可读指令。

本领域技术人员应能理解，为了解决如何获得良好用户体验效果的技术问题，本实施例中也可以包括诸如通信总线、接口等公知的结构，这些公知的结构也应包含在本公开的保护范围之内。

有关本实施例的详细说明可以参考前述各实施例中的相应说明，在此不再赘述。

实施例4

本公开实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的井中微地震事件混合定位方法。

根据本公开实施例的计算机可读存储介质，其上存储有非暂时性计算机可读指令。当该非暂时性计算机可读指令由处理器运行时，执行前述的本公开各实施例方法的全部或部分步骤。

上述计算机可读存储介质包括但不限于：光存储介质(例如：CD－ROM和DVD)、磁光存储介质(例如：MO)、磁存储介质(例如：磁带或移动硬盘)、具有内置的可重写非易失性存储器的媒体(例如：存储卡)和具有内置ROM的媒体(例如：ROM盒)。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。