专利名称：基于数据库技术的纵横波时差定位方法
技术领域：
本发明涉及地球物理勘探微地震监测技术，更具体地讲涉及一种结合数据库技术的纵横波时差定位方法。
背景技术：
微地震监测就是通过观测、分析生产活动中所产生的微小地震事件来监测生产活动之影响、效果及地下状态的地球物理技术。该方法是在油气藏开采开发的压裂过程中，通过在地面或井中布置的检波器而接收压裂施工中地层因压裂而产生人工裂缝时的微地震波(通称为微地震事件)。通过对接收到的微地震事件(P波和S波)进行一系列数据处理技术，将发生人工裂缝的空间位置反演出来，从而预测人工裂缝的发育趋势及空间展布，为压裂效果的评判及后期的油气田开采开发提供指导。现有的微地震监测定位反演的总体思路主要采取以下步骤:步骤一:将检波器接收到的微地震信号P波和S波进行波至时间拾取；步骤二:根据测井、射孔资料建立区域精细速度模型；步骤三:根据步骤二建立的速度模型，利用非线性反演算法进行一个震源的定位；步骤四:重复步骤三，最终完成对一个微地震事件定位。上述方法中，对于一个记录的微地震事件，需要给定一个初始点(即初始空间位置估计)，若初始震源位置与当前记录的微地震事件空间的偏差很大，则在进行上述步骤三中，因为判断标准而导致出现局部极值，使得定位出的震源空间位置与实际微地震事件的空间位置误差较大。若选用逐点搜索对地下空间位置进行震源扫描，则对每个记录的微地震事件，都会引起数量庞大的正演初至迭代计算，过大的计算量必将导致处理时间的延长。微地震监测最重要的一点是在压裂施工的现场进行实时监测(在压裂施工的同时，能够在很短的时间内，根据接收到的微地震事件，反演出该微地震事件的空间坐标)，只有这样，才能真正地发挥微地震监测对压裂效果进行实时的评判和指导作用。因此，微地震监测震源位置的反演是计算速度和精度必须兼顾的技术问题。若保证不了反演定位精度，则可能得出错误的评判；若保证不了反演定位的速度，则不能保证微地震监测的实时性。
发明内容
为了克服在现有技术中的上述或其他缺点为此本发明提供一种基于数据库技术的纵横波时差定位方法。本发明一种基于数据库技术的纵横波时差定位方法，其特征在于，包括如下步骤:
(a)将微地震发生空间区域的网格的模拟的P波和S波的初至时间集写入初至时间数据库；
(b)对监测的微地震事件进行波至时间拾取，以得到微地震事件的P波和S波的波至时间集；(C)对监测的微地震事件进行方位角求取，结合方位角误差范围及空间网格区域，得到满足方位角范围内的空间网格；(d)用已有的P波和S波的初至时间数据库中，搜索出该方位角的空间网格区域，结合微地震事件的波至事件集，进行微地震事件的空间位置的反演。当再次发生另一微地震事件时，重复步骤(b)至步骤(d)，从而完成对该另一微地震事件的定位。本发明的步骤(a)中的P波和S波初至时间集通过如下步骤而得出:(al)根据微地震监测的测井资料和射孔数据建立微地震事件的P波速度模型Vp (X，y，z)和S波精细速度模型Vs (X, y, z),其中，X, y, z分别表示笛卡尔坐标系中的x, y, z方向的坐标；(a2)建立微地震事件发生空间区域，对该微地震事件发生空间区域按照X，y, z方向进行网格剖分，从而得到I个网格，其中，第i个网格表示为Volumei (X，y，z)，I是自然数；(a3)利用射线追踪算法和布置在地面或井中的检波器，模拟出第i个网格Volumei (x，y，z)所表示的微地震点的P波和S波初至时间集7； ，i是小于或等于I的自然数。本发明步骤(C)中求取方位角的过程包括:(Cl)对第m个事件的第j个检波器所接收到的P波或S波的两个水平分量取一定长度的时窗；(C2)对该时窗内的P波或S波的X和I分量进行偏振分析，可得第m个微地震事件的第j个检波器所表示的方位角；(C3)针对J个检波器的方位角求平均，则得到第m个微地震事件的方位角，其中m是自然数。当选用P波的方位角时，则求出的P波方位角是微地震事件的真实方位角。当选用S波的方位角时，则微地震事件的方位角与该S波的求出的方位角有90°的角度差。本发明的步骤(d)包括:(dl)根据式I进行微地震发生方位区间的判别，I Θ [Volumei (X, y, z) ]_ Θ J < Θ '......式 I,其中，Θ [Volumei (x, y, z)]表示
网格Volumei (X, y, z)的方位角，Θ m表示第m个微地震事件的方位角，Θ '为预先给定的方位角误差，若网格Voluumi (X, y, z)的方位角不在(Qm-Q'，Θ m+Θ ')内，贝U跳过该网格点；(d2)在微地震事件发生空间区域中，对所有方位角满足(θ π- Θ '，θ m+ Θ ')的空间网格Volumei (X, y, ζ, Θ m± Θ '),根据式2并应用P波和S波的初至时间数据库和波至时间集进行最优微地震空间位置的求取，
权利要求
1.一种基于数据库技术的纵横波时差定位方法，其特征在于，包括如下步骤: (a)将通过正演得出的P波和S波的初至时间集写入初至时间数据库，初至时间数据库衰示为Database{TxPS ,-Xs，...ΤΓ}其中,Tfs ={tK...匕，^，…^.…匕}(、分别表示第j个检波器接收到的第i个震源的P波和S波初至时间，1、j是自然数； (b)对监测的微地震事件进行波至时间拾取，建立微地震事件的P波和S波的波至时间集; (C)求取所述微地震事件的方位角； (d)利用所述微地震事件的P波和S波的初至时间数据库和波至时间集，进行微地震事件的空间位置的反演。
2.根据权利要求1所述的纵横波时差定位方法，其特征在于，当再次发生另一微地震事件时，重复步骤(b)至(d)，从而完成对该另一微地震事件的定位。
3.根据权利要求1所述的纵横波时差定位方法，其特征在于，步骤(a)中的P波和S波初至时间集通过如下步骤而得出: (al)建立微地震事件的P波速度模型和S波精细速度模型； (a2)建立微地震发生空间区域，针对所述微地震事件发生空间区域，按照笛卡尔坐标系中的x、y、z轴方向进行网格剖分； (a3)利用射线追踪算法和布置在地面或井中的检波器，模拟出第i个网格所表示的微地震点的P波和S波初至时间集。
4.根据权利要求1所述的纵横波时差定位方法，其特征在于，步骤(c)中求取方位角的过程包括: (cl)对第m个微地震事件的第j个检波器所接收到的P波或S波的两个水平分量取预定长度的时窗，其中m是自然数； (c2)对所述时窗内的P波或S波的X和y分量进行偏振分析，取得第m个微地震事件的第j个检波器所表不的方位角； (c3)求出所有检波器求取的方位角的平均值，得到第m个微地震事件的方位角。
5.根据权利要求4所述的纵横波时差定位方法，其特征在于，当选择利用P波求出的方位角时，将所述方位角确定为所述微地震事件的方位角。
6.根据权利要求4所述的纵横波时差定位方法，其特征在于，当选择利用S波求出的方位角时，将所述方位角加上90°的取值确定为所述微地震事件的方位角。
7.根据权利要求1所述的纵横波时差定位方法，其特征在于，步骤(d)包括: (dl)根据式I进行微地震发生方位区间的判别，Θ [Volumei (x，y，z)]-0m| < Θ '......式1，将满足所述式I的网格确定为微地震可能发生空间点， 其中，Θ [Volumei (x,y,z)]表示第i个网格的方位角，Θ m表示第m个微地震事件的方位角，Θ'为预先给定的方位角误差； (d2)当第i个网格的方位角不在(θπ-θ '，θπ+θ')范围内时，则跳过该网格点；(d3)针对所有微地震可能发生空间点，根据式2应用所述微地震事件的P波和S波的初至时间数据库和波至时间集进行最优微地震空间位置的求取，
8.根据权利要求7所述的纵横波时差定位方法，其特征在于， 反演震源位置PmU，y, z)的过程如下:
9.根据权利要求3所述的纵横波时差定位方法，其特征在于，射线追踪算法是使用试射法或迭代法，或者是结合试射法和迭代法的算法。
全文摘要
本发明涉及地球物理勘探微地震监测技术，尤其涉及一种结合数据库技术以在保证计算精度的情况下，极大地提高计算效率的纵横波时差定位方法。本发明的技术方案包括(1)微地震发生空间区域的建立及网格剖分；(2)利用射线追踪算法将每个网格的P波和S波正演结果写入数据库；(3)结合实际微地震发生空间的方位角，判断Volumei(x，y，z)是否在微地震事件方位角所确定的范围内(θm-θ′，θm+θ′)，若其方位角在(θm-θ′，θm+θ′)范围内，得微地震可能发生空间点Volumei(x，y，z，θm±θ′)；(4)根据在微地震发生空间区域Volume中，所有方位角满足在(θm-θ′，θm+θ′)内的网格点Volumei(x，y，z，θm±θ′)进行最优震源位置搜索。本发明结合数据库技术进行纵横波时差法的微地震震源定位技术，能满足定位精度并极大地提高速度，该技术在微地震监测定位技术中属于首创技术。
文档编号G01V1/30GK103105624SQ201110356780
公开日2013年5月15日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年11月11日
发明者尹陈, 刘鸿, 李亚林, 何光明, 巫芙蓉, 陈爱萍, 巫骏 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司