四维微地震监测的裂缝形态处理方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了四维微地震监测的裂缝形态处理方法和系统，其裂缝形态处理方法包括：A、选定需监测计算的空间三维地质体范围；B、按照预设分辨率将所述空间三维地质体划分为多个体积单元；C、建立施工区域地层的速度波模型，根据速度波模型进行射线追踪，计算各体积单元与检波器的信号传播时间和路径衰减；D、对目标数据体中的每个体积单元，根据检波器的接收信号恢复原始信号；E计算各体积单元的能量，形成四维成像结果并输出。本发明大大提高了裂缝形态描述的准确性，还能反映出各个时刻裂缝的变化过程。
【专利说明】四维微地震监测的裂缝形态处理方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及微地震监测技术，特别涉及一种四维微地震监测的裂缝形态处理方法和系统。
【背景技术】
[0002]微地震监测技术是一种裂缝监测方法，目前普遍应用于国内各大油气田的开发、规划。微地震事件发生在裂隙之类的断面上，地层内地应力呈各向异性分布。随着外力影响，原有裂缝会变形、扩展，从而使应力松弛，储藏能量的一部分以弹性波的形式释放出来产生小的地震，即微地震。微地震事件一般表现为清晰的脉冲。越弱的微地震事件，其频率越高，能量越小，破裂长度越短。在传播过程中，由于地层结构复杂，岩石介质吸收以及不同地质环境，都会影响微地震信号的能量。
[0003]现有的微地震监测解释技术默认探区地层是均匀地层，地下微震波是以直线方式传播至地表被检波器接收到的，在对微地震事件进行反演计算定位时存在较大误差，导致对微地震震源的定位不准确。由于地下裂缝形态是根据微地震事件反映出来的，所以对于最终的裂缝形态的描述也会存在较大误差。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。
【发明内容】
[0005]鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种四维微地震监测的裂缝形态处理方法和系统，以解决现有技术对裂缝形态的描述存在较大误差的问题。
[0006]为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案:
一种四维微地震监测的裂缝形态处理方法，其包括:
A、选定需监测计算的空间三维地质体范围；
B、按照预设分辨率将所述空间三维地质体划分为多个体积单元；
C、建立施工区域地层的速度波模型，根据速度波模型进行射线追踪，计算各体积单元与检波器的信号传播时间和路径衰减；
D、对目标数据体中的每个体积单元，根据检波器的接收信号恢复原始信号；
E、计算各体积单元的能量，形成四维成像结果并输出。
[0007]所述的四维微地震监测的裂缝形态处理方法中，在所述步骤D中，还包括:计算微震波震源座标；当有6个接收站接收到同一震源处的微震信号时，地面各接收站的P波到时时间与发震时刻的关系如下:
【权利要求】
1.一种四维微地震监测的裂缝形态处理方法，其特征在于，包括: A、选定需监测计算的空间三维地质体范围； B、按照预设分辨率将所述空间三维地质体划分为多个体积单元； C、建立施工区域地层的速度波模型，根据速度波模型进行射线追踪，计算各体积单元与检波器的信号传播时间和路径衰减； D、对目标数据体中的每个体积单元，根据检波器的接收信号恢复原始信号； E、计算各体积单元的能量，形成四维成像结果并输出。
2.根据权利要求1所述的四维微地震监测的裂缝形态处理方法，其特征在于，在所述步骤D中，还包括:计算微震波震源座标；当有6个接收站接收到同一震源处的微震信号时，地面各接收站的P波到时时间与发震时刻的关系如下:
对公式(I)进行推导可得到公式(2):
其中，Tf Τ6表示任意六个接收站的P波到时，TO是发震时刻；(XI，Yl, Zl)…(Χ6，Υ6，Ζ6)是各接收站的坐标，Ζ Ζ6的值默认为O ;VP是P波速度，(X0，Y0, Z0)是微震震源的空间坐标；Τ0，Χ0, Υ0, ZO是待求的未知数。
3.根据权利要求2所述的四维微地震监测的裂缝形态处理方法，其特征在于，所述公式(2)采用矩阵方式求解，将公式(2)按照[Α] = [Κ] [B]方式矩阵化，其中，矩阵[Α]为:
矩阵[B]为:
4.根据权利要求3所述的四维微地震监测的裂缝形态处理方法，其特征在于，从目的层某点到地面的高度ZO的公式如下:
微震波震源的空间位置为(Τ0，Χ0, Υ0, Ζ0)。
5.根据权利要求1所述的四维微地震监测的裂缝形态处理方法，其特征在于，在所述步骤E中，地震波震源处破裂能量的计算公式:
其中，k是被扫描的目标体积中第k个震源点，M是最大检波器数量，w是设定的时间窗P^fij是矢量迭加K点到所有采集站记录的信号振幅的平方，F是归一化因子。
6.一种用于实现权利要求1所述四维微地震监测的裂缝形态处理方法的系统，其特征在于，包括: 扫描模块，用于选定需监测计算的空间三维地质体范围，按照预设分辨率将所述空间三维地质体划分为多个体积单元； 计算模块，用于建立施工区域地层的速度模型，根据速度模型进行射线追踪，计算各体积单元与检波器的信号传播时间和路径衰减； 恢复模块，对目标数据体中的每个体积单元，根据检波器的接收信号恢复原始信号； 能量图像模块，用于计算各体积单元的能量，形成四维成像结果并输出。
7.根据权利要求6所述的四维微地震监测的裂缝形态处理方法的系统，其特征在于，所述恢复模块还用于计算微震波震源座标；当有6个接收站接收到同一震源处的微震信号时，地面各接收站的P波到时时间与发震时刻的关系如下:
对公式(I)进行推导可得到公式(2):
其中，Tf T6表示任意六个接收站的P波到时，TO是发震时刻；(XI，Yl, Zl)…(X6，Y6，Z6)是各接收站的坐标，Ζ1~Ζ6的值默认为O ;VP是P波速度，(X0，Y0, Z0)是微震震源的空间坐标；Τ0，Χ0, Υ0, ZO是待求的未知数。
8.根据权利要求7所述的四维微地震监测的裂缝形态处理方法的系统，其特征在于，所述恢复模块对所述公式(2)采用矩阵方式求解，将公式(2)按照[Α] = [Κ] [B]方式矩阵化，其中，矩阵[Α]为:
矩阵[Bi为:
9.根据权利要求8所述的四维微地震监测的裂缝形态处理方法的系统，其特征在于，从目的层某点到地面的高度ZO的公式如下:
微震波震源的空间位置为(T0，XO, YO, zo)。
10.根据权利要求7所述的四维微地震监测的裂缝形态处理方法的系统，其特征在于，所述能量图像模块计算地震波震源处破裂能量采用的计算公式为:
其中，k是被扫描的目标体积中第k个震源点，M是最大检波器数量，W是设定的时间窗口，是矢量迭加K点到所有采集站记录的信号振幅的平方，F是归一化因子。
【文档编号】G01V1/28GK104166159SQ201410335280
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】刘改成 申请人:刘改成