微地震震相识别及其可视化技术研究
发布时间：2022-01-26 15:33
微地震通常是由水力压裂或常规注水、注气等工程作业引起的地下应力场变化产生的。微地震监测技术是利用可视化技术对采集的微地震信号进行压裂裂缝成像,对压裂效果进行评价,指导下一步工程作业,为非常规油气的开采提供依据。对微地震监测技术原理的研究、技术的改进创新,可以大大提高油气开采率和产量。本文从微地震监测流程出发,针对影响微地震监测的两个方面:震相识别和数据可视化展开研究。首先介绍了国内外相关技术及软件的发展现状及其应用研究。并以此为基础,完成微地震信号震相识别方法改进和微地震数据可视化的设计与实现,主要完成以下研究工作:（1）针对野外作业,大量微地震信号识别耗时且精度不高的问题,发展了一种基于小波模极大值和STA/LTA算法的联合自适应微地震震相识别方法。采用正演数据和野外实测数据对该改进算法进行了验证,识别结果表明该算法能够缩短微地震信号处理的时间,识别误差控制在0.250.5ms之间。（2）通过对几种常用震源定位算法的分析,结合前人的研究结果,采用正演试验测试定位效果,总结得出除定位算法影响定位效果外,震相识别精度也是影响震源定位精度的主要因素,进一步论证了本文中...
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微地震监测技术总体流程图
叩木?槔磁卸虾褪?别震相，识别过程中不仅耗费时间，而且误读和错读都会影响识别的精度，尤其是现在数字化、现代化监测技术发展的今天，低效的人工识别已经不能满足要求。快速且高效的自动震相识别变得非常必要。2.1.1时域分析法长短时窗比法（STA/LTA）是由Stevenson[54,55]提出的，是最早出现且至今仍然流行用来实现微地震震相识别的一种方法，因其简单稳定且实时处理的特点，在微震监测系统中得到最广泛的应用[31]。其原理是通过对微震记录上的测试点计算长短时窗的能量比值来反映信号的能量变化，如图2-1所示[56]。图2-1STA/LTA示意图Figure2-1STA/LTAschematicdiagram图2-1中红线代表微地震信号，蓝线代表短时窗，绿线代表长时窗；l1代表短时窗长度，l2代表长时窗长度。当信号到达时，短时窗平均值要比长时窗平均值变化快，其比值会有一个明显的突变点，然后通过设定触发阈值来判定有效微地震事件的初
西南科技大学硕士学位论文12图2-2合成地震数据的不同STA/LTA值（信噪比为-8db，起跳点为1000，P波的主频为120Hz）Figure2-2DifferentSTA/LTAvaluesofsyntheticseismicdata(Signal-to-noiseratiois-8db,take-offpointis1000,andthemainfrequencyofPwaveis120Hz)2.2.1小波多尺度分析及其参数选择小波变换是在克服傅里叶变换的基础上发展而来，具有较好的分辨率，对于分析非稳态信号具有十分重要的意义，已经成功的应用于很多领域。小波变换定义为,1,,fstWsfftdtss（2-13）,1sttss（2-14）其中s,tt是母小波，τ代表平移因子，s代表尺度因子，式（2-14）可以体现出在不同尺度s下信号的时间频率特征。当处理微地震事件时，小波多尺度分解是将其分解到多个尺度上，并且各个尺度上的信号是相关的，而噪声则会随着尺度的增多降低其相关性，从而达到去除噪声的目的[31，59]。在实际微震信号处理中，首选离散小波变换，将波形记录为离散的时间样本，将式（2-13）中的τ，s通过2jl与2js进行二进制离散化，可得信号的离散小波变换：
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用偏振约束对最小信息准则方法自动拾取微震初至的改进[J]. 沈统,庹先国,李怀良,刘勇,荣文钲. 科学技术与工程. 2017(23)
[2]基于改进的STA/LTA方法的微地震P波自动拾取技术[J]. 刘晓明,赵君杰,王运敏,彭平安. 东北大学学报(自然科学版). 2017(05)
[3]干涉走时微地震震源定位方法[J]. 王璐琛,常旭,王一博. 地球物理学报. 2016(08)
[4]微地震事件初至拾取SLPEA算法[J]. 谭玉阳,于静,冯刚,何川. 地球物理学报. 2016(01)
[5]微震震源定位新方法——混合差定位法[J]. 张唤兰,朱光明,王保利. 煤田地质与勘探. 2015(05)
[6]重力资料多尺度分析最优小波基的选择[J]. 牟力,陈召曦. 物探与化探. 2015(05)
[7]微震信号自动检测的STA/LTA算法及其改进分析[J]. 刘晗,张建中. 地球物理学进展. 2014(04)
[8]地震震相初至自动检测技术综述[J]. 王彩霞,白超英,王馨. 地球物理学进展. 2013(05)
[9]中国石油集团非常规油气微地震监测技术现状及发展方向[J]. 刘振武,撒利明,巫芙蓉,董世泰,李彦鹏. 石油地球物理勘探. 2013(05)
[10]微震技术与应用研究综述[J]. 柳云龙,田有,冯晅,郑确,迟唤昭. 地球物理学进展. 2013(04)
博士论文
[1]微地震事件定位精度优化关键技术研究[D]. 沈统.成都理工大学 2019
[2]井下微地震监测方法研究[D]. 田宵.中国科学技术大学 2018
[3]微地震数值模拟及震源定位方法研究[D]. 张唤兰.西安科技大学 2014
[4]微震震源定位的关键因素作用机制及可靠性研究[D]. 李楠.中国矿业大学 2014
[5]基于油田压裂微地震监测的震相识别与震源定位方法研究[D]. 吕昊.吉林大学 2012
[6]油田勘探开发地质对象三维可视化关键技术研究[D]. 申龙斌.中国海洋大学 2010
硕士论文
[1]台站外微地震事件定位方法研究[D]. 程一鸣.西南科技大学 2019
[2]地震数据体绘制及3D可视化方法研究[D]. 陈科.电子科技大学 2018
[3]基于Coin3D的微地震三维可视化系统[D]. 钟磊.电子科技大学 2018
[4]三维地震数据可视化技术研究与实现[D]. 杨鹏.电子科技大学 2016
[5]微地震监测技术在川南页岩气井水力压裂中的应用[D]. 钟尉.成都理工大学 2015
[6]微地震可视化系统的设计与实现[D]. 赵林.电子科技大学 2015
[7]微地震定位方法研究[D]. 海宝权.中国地质大学（北京） 2014
[8]微地震数据可视化系统的研究与实现[D]. 吴崇武.电子科技大学 2012
[9]基于错切—变形的三维地震数据场可视化方法研究[D]. 孙杰.南京理工大学 2005
本文编号：3610734
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微地震监测技术总体流程图
叩木?槔磁卸虾褪?别震相，识别过程中不仅耗费时间，而且误读和错读都会影响识别的精度，尤其是现在数字化、现代化监测技术发展的今天，低效的人工识别已经不能满足要求。快速且高效的自动震相识别变得非常必要。2.1.1时域分析法长短时窗比法（STA/LTA）是由Stevenson[54,55]提出的，是最早出现且至今仍然流行用来实现微地震震相识别的一种方法，因其简单稳定且实时处理的特点，在微震监测系统中得到最广泛的应用[31]。其原理是通过对微震记录上的测试点计算长短时窗的能量比值来反映信号的能量变化，如图2-1所示[56]。图2-1STA/LTA示意图Figure2-1STA/LTAschematicdiagram图2-1中红线代表微地震信号，蓝线代表短时窗，绿线代表长时窗；l1代表短时窗长度，l2代表长时窗长度。当信号到达时，短时窗平均值要比长时窗平均值变化快，其比值会有一个明显的突变点，然后通过设定触发阈值来判定有效微地震事件的初
西南科技大学硕士学位论文12图2-2合成地震数据的不同STA/LTA值（信噪比为-8db，起跳点为1000，P波的主频为120Hz）Figure2-2DifferentSTA/LTAvaluesofsyntheticseismicdata(Signal-to-noiseratiois-8db,take-offpointis1000,andthemainfrequencyofPwaveis120Hz)2.2.1小波多尺度分析及其参数选择小波变换是在克服傅里叶变换的基础上发展而来，具有较好的分辨率，对于分析非稳态信号具有十分重要的意义，已经成功的应用于很多领域。小波变换定义为,1,,fstWsfftdtss（2-13）,1sttss（2-14）其中s,tt是母小波，τ代表平移因子，s代表尺度因子，式（2-14）可以体现出在不同尺度s下信号的时间频率特征。当处理微地震事件时，小波多尺度分解是将其分解到多个尺度上，并且各个尺度上的信号是相关的，而噪声则会随着尺度的增多降低其相关性，从而达到去除噪声的目的[31，59]。在实际微震信号处理中，首选离散小波变换，将波形记录为离散的时间样本，将式（2-13）中的τ，s通过2jl与2js进行二进制离散化，可得信号的离散小波变换：
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用偏振约束对最小信息准则方法自动拾取微震初至的改进[J]. 沈统,庹先国,李怀良,刘勇,荣文钲. 科学技术与工程. 2017(23)
[2]基于改进的STA/LTA方法的微地震P波自动拾取技术[J]. 刘晓明,赵君杰,王运敏,彭平安. 东北大学学报(自然科学版). 2017(05)
[3]干涉走时微地震震源定位方法[J]. 王璐琛,常旭,王一博. 地球物理学报. 2016(08)
[4]微地震事件初至拾取SLPEA算法[J]. 谭玉阳,于静,冯刚,何川. 地球物理学报. 2016(01)
[5]微震震源定位新方法——混合差定位法[J]. 张唤兰,朱光明,王保利. 煤田地质与勘探. 2015(05)
[6]重力资料多尺度分析最优小波基的选择[J]. 牟力,陈召曦. 物探与化探. 2015(05)
[7]微震信号自动检测的STA/LTA算法及其改进分析[J]. 刘晗,张建中. 地球物理学进展. 2014(04)
[8]地震震相初至自动检测技术综述[J]. 王彩霞,白超英,王馨. 地球物理学进展. 2013(05)
[9]中国石油集团非常规油气微地震监测技术现状及发展方向[J]. 刘振武,撒利明,巫芙蓉,董世泰,李彦鹏. 石油地球物理勘探. 2013(05)
[10]微震技术与应用研究综述[J]. 柳云龙,田有,冯晅,郑确,迟唤昭. 地球物理学进展. 2013(04)
博士论文
[1]微地震事件定位精度优化关键技术研究[D]. 沈统.成都理工大学 2019
[2]井下微地震监测方法研究[D]. 田宵.中国科学技术大学 2018
[3]微地震数值模拟及震源定位方法研究[D]. 张唤兰.西安科技大学 2014
[4]微震震源定位的关键因素作用机制及可靠性研究[D]. 李楠.中国矿业大学 2014
[5]基于油田压裂微地震监测的震相识别与震源定位方法研究[D]. 吕昊.吉林大学 2012
[6]油田勘探开发地质对象三维可视化关键技术研究[D]. 申龙斌.中国海洋大学 2010
硕士论文
[1]台站外微地震事件定位方法研究[D]. 程一鸣.西南科技大学 2019
[2]地震数据体绘制及3D可视化方法研究[D]. 陈科.电子科技大学 2018
[3]基于Coin3D的微地震三维可视化系统[D]. 钟磊.电子科技大学 2018
[4]三维地震数据可视化技术研究与实现[D]. 杨鹏.电子科技大学 2016
[5]微地震监测技术在川南页岩气井水力压裂中的应用[D]. 钟尉.成都理工大学 2015
[6]微地震可视化系统的设计与实现[D]. 赵林.电子科技大学 2015
[7]微地震定位方法研究[D]. 海宝权.中国地质大学（北京） 2014
[8]微地震数据可视化系统的研究与实现[D]. 吴崇武.电子科技大学 2012
[9]基于错切—变形的三维地震数据场可视化方法研究[D]. 孙杰.南京理工大学 2005
本文编号：3610734
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