微地震信号检测与震源定位方法研究

发布时间：2020-04-10 05:46

【摘要】：微地震监测技术,是通过观测、分析生产活动中所产生的微震事件来监测生产活动的影响、效果及地下状态,并对油气田开发和压裂进行指导和评估的重要参考技术。目前,国内可供开发的油气田中低渗透性油田所占的比例越来越大,与之对应的则是可供开发的高渗透油气田越来越少,而有大量的未开发储量集中在低渗透性储层当中。因此,在我们石油工业的发展过程中,低渗油田在油田开发中扮演着越来越重要的角色。微地震监测已经被证明是一种高效、快速的解决方案。随着声波监测技术的发展,微地震监测技术得以兴起。与传统的人工震源激发的勘探方式相比,微地震监测利用的是水力压裂、常规注水等所产生的地震波。伴随着微地震监测技术理论的发展,在对由水力压裂引发的裂缝进行勘探研究时,微地震监测技术发挥着越来越重要的作用。目前,微地震监测技术在油田中应用如下:对储层压裂进行监测,得到压裂参数等信息,客观评价压裂效果,并且进一步有效指导油气田开发等等。微地震监测过程中,噪音常常会伴随信号同时而入。对含有噪音的微弱地震信号进行事件自动识别和初至提取,是微地震研究的重要方向。准确而快速地拾取微地震P波初至时间不仅是后续震源定位和震源机制分析的前提,更能够极大地提高微地震监测的效率。本论文在通过研究微地震信号特征的基础上,结合天然地震中信号初至拾取的思路,特别是针对微地震信号信噪比过低的情况,研究了适合微地震信号特征的初至拾取方法,通过模拟信号和实际资料试算表明,该算法对于含有噪音的微地震信号能够较精确的识别微地震P波初至。震源定位是微地震监测数据处理的关键步骤。由于微地震信号信噪比较低,导致微地震信号初至提取的精度难免受到影响。本文通过分析影响微地震信号初至拾取的因素,结合微地震射线追踪正演,研究了基于非线性反演算法的微地震时差定位算法。同时,为了进一步避免由于微地震初至拾取误差带来的后续定位精度的下降,研究了基于逆时理论的微地震震源定位算法,该算法不需要提取微地震的初至信息,而是直接将微地震所得信号按时间方向进行反推,对重建的波场进行能量聚焦得到震源位置。因此,该方法可以有效避免由于微地震初至提取不准确带来的定位精度下降。模型试算也进一步验证了本文所研究的方法的有效性。
【图文】：

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微地震信号信噪比低，这些单一方法往往识别效果较差，严重影响自动拾取的精确性。人工识别微地震初至虽然精不能满足实时处理的需要。因此，如何进行高精度的信号初因此，本文通过研究微地震信号的特点，参考常规地震中了适合微地震信号的初至拾取方法。测中，震源定位是基本的问题之一。通常采用的是基于射线的初至信息。近年来，新的定位的方法不断涌现。这些方法困难、初至不易拾取的缺点，采用能量准则进行定位[8]。本基础，结合非线性优化算法，构建了基于粒子群差分进化算法。同时，利用能量叠加原理与干涉成像条件，发展了基于干涉定位算法。究进展

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中国石油大学（华东）博士学位论文11图2-2 STA/LTA算法示意图Fig 2-2 Schematic diagram of STA/LTA图 2-2 为 STA/LTA 算法的示意图[69]，公式中 i 为测试点；绿色为长时窗，蓝色为短时窗；l1代表短时窗长度，l2代表长时窗长度。当一个有效的微地震事件抵达之时，通过计算地震数据的特征函数(地震信号的绝对值、能量)的长时窗（LTA）与短时窗（STA）作为识别有效事件的基础，计算所取信号段内长、短时窗的比值，并且设定一个阈值作为触发条件，在出现地震信号之时，该比值会突然的增大，如果比值达到阈值的触发条件，则判定信号出现。长(LTA)、短时窗(STA)的计算公式如下所示：11( ) ( )NltaiLTA i A iNlta (2.1)11( ) ( )NstaiSTA i A iNsta (2.2)其中
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.4

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