一种消除速度误差影响的震源定位方法
【专利摘要】本发明提供了一种消除速度误差影响的震源定位方法，属于地震勘探领域。本发明方法通过已知震源的位置，求取一个与速度相关的速度误差模型，把速度误差模型应用到目标函数中，然后扫描所有可能的震源位置，找到使目标函数的值最小的点的坐标就是待定位震源的坐标。本发明方法消除了地震定位精度对速度模型的强烈依赖性，能够实现震源的精确定位，通过对震源精确定位从而检测地下结构和流体的变化，进而指导石油、天然气等的开发和开采。
【专利说明】一种消除速度误差影响的震源定位方法
【技术领域】
[0001]本发明属于地震勘探领域，具体涉及一种消除速度误差影响的震源定位方法，主要应用于资源类开采领域，包括煤、石油和天然气等地震勘探领域，还可用于工程物探的监测以及常规的天然地震定位。
【背景技术】
[0002]地震定位是地震学中最基本的问题之一，对于研究诸如地震活动构造、地球内部结构、震源的几何构造等此类地震学中的基本问题有重要意义。地震定位问题简单概括为:根据台站对地震到时的观测资料，来确定震源的空间坐标和发震时刻，有时还给出对解的评价。基于科学计算和计算机技术的智能化数值自动定位方法成为当前地震定位的主流方法，目前广泛使用的计算机定位方法为Geiger的经典方法以及在此基础上建立的各种线性方法:联合定位法，相对定位法，和双重残差法等。
[0003]地震定位技术不仅应用于天然地震领域，在90年代末被引入到了石油和煤炭等资源开采行业中，开采中岩石破裂等事件与天然地震相比，因其能量较小，称之为微地震，微地震的监测技术能够很好的了解地下的变化，目前已被广泛应用在油气藏动态监测、地热动态监测、煤田动态监测、工程动态监测等方面，用微地震方法实时监测油田生产动态对油田开发具有重要意义。
[0004]天然地震定位、油气勘探中的微地震监测和工程动态监测等对震源的定位技术，其基本原理是相同的，即根据到达时间和反演出的地质模型，通过最小二乘方法，使定位的震源位置所计算的旅行时间与实际观测的旅行时间平方和最小。所确定的震源位置精度由两个方面因素控制，(I)速度模型，速度模型越精确，震源定位精度越高，反之亦然，(2)实际所观测的旅行时误差。第一个因素主要靠观测数据的完备性所决定，由于观测系统的局限性，速度模型反演往往是非常困难的，主要表现为多解性和误差比较大，第二个因素主要与仪器和相关的操作人员相关，为客观不可改变的因素。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种消除速度误差影响的震源定位方法，是一种对速度模型误差相对不敏感的地震定位方法，消除地震定位精度对速度模型的强烈依赖性，通过对震源精确定位从而检测地下结构和流体的变化，指导石油、天然气等的开发和开采。
[0006]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0007]—种消除速度误差影响的震源定位方法，所述方法通过已知震源的位置，求取一个与速度相关的速度误差模型，把速度误差模型应用到目标函数中，然后扫描所有可能的震源位置，找到使目标函数的值最小的点的坐标就是待定位震源的坐标。
[0008]所述求取一个与速度相关的速度误差模型是这样实现的:
[0009]设有η个检波点，取已知震源A (xa，ya, za)，通过公式(3)计算震源A到每个检波[0011]其中，TiA为震源A到第i个检波点的计算旅行时，为震源A到第i检波点的距离，V为传播速度，那么i检波点处的速度误差模型为:
[0013]其中if为震源A传播到每个检波点的观测旅行时，ε i为i检波点处的速度误差比例。
[0014]所述把速度误差模型应用到目标函数中，然后扫描所有可能的震源位置，找到使目标函数的值最小的点的坐标就是待定位震源的坐标是这样实现的:
[0015]对于任意一个待定位震源进行如下处理:
[0016](I)从该震源到各个检波点的观测旅行时中找到最小观测旅行时，该最小观测旅行时所对应的检波点设为检波点K，然后计算出该震源到每个检波点的观测旅行时与该震源到检波点K的观测旅行时之间的时间差，该时间差为观测旅行时差；
[0017](2)在给定的范围内，根据所述速度误差模型和公式(5)，计算出每个震源到各个检波点的计算旅行时间，并求取每个震源到各个检波点的计算旅行时与每个震源到检波点K的计算旅行时之间的时间差，该时间差为计算旅行时差；
I
[0018]Ii =--(5)
VSi
[0019](3)以步骤(1)得到的观测旅行时差和步骤(2)得到的计算旅行时差之间的差的平方和为目标函数，遍历给定范围内的所有点，使所述目标函数的值最小的点的坐标即为待定位震源的坐标。
[0020]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明方法消除了地震定位精度对速度模型的强烈依赖性，能够实现震源的精确定位，通过对震源精确定位从而检测地下结构和流体的变化，指导石油、天然气等的开发和开采。
【专利附图】
【附图说明】
[0021 ]图1是本发明实施例2中的模型。
[0022]图2是本发明实施例2中观测到的旅行时间。
[0023]图3是本发明实施例2中某实际资料观测到的震源A的剖面。
[0024]图4是本发明实施例2中某实际资料观测到的震源B的剖面。
[0025]图5-1是本发明实施例2中对图3进行剩余校正后拾取的旅行时间。
[0026]图5-2是本发明实施例2中对图4进行剩余校正后拾取的旅行时间。
[0027]图6是本发明方法的步骤框图。【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本发明作进一步详细描述:
[0029]第一步:震源定位方法(已有技术)
[0030]设η个检波点的观测到达时为t1; t2,…，tn,求震源(Xtl, y0, Z0)及发震时刻V使得目标函数
【权利要求】
1.一种消除速度误差影响的震源定位方法，其特征在于:所述方法通过已知震源的位置，求取一个与速度相关的速度误差模型，把速度误差模型应用到目标函数中，然后扫描所有可能的震源位置，找到使目标函数的值最小的点的坐标就是待定位震源的坐标。
2.根据权利要求1所述的消除速度误差影响的震源定位方法，其特征在于:所述求取一个与速度相关的速度误差模型是这样实现的: 设有η个检波点，取已知震源A (xa，ya, za)，通过公式(3)计算震源A到每个检波点的计算旅行时为τΛ 其中，I?为震源A到第i个检波点的计算旅行时，/,为震源A到第i检波点的距离，V为传播速度，那么i检波点处的速度误差模型为: 其中I/为震源A传播到每个检波点的观测旅行时，ε i为i检波点处的速度误差比例。
3.根据权利要求2所述的消除速度误差影响的震源定位方法，其特征在于:所述把速度误差模型应用到目标函数中，然后扫描所有可能的震源位置，找到使目标函数的值最小的点的坐标就是待定位震源的坐标是这样实现的: 对于任意一个待定位震源进行如下处理: (1)从该震源到各个检波点的观测旅行时中找到最小观测旅行时，该最小观测旅行时所对应的检波点设为检波点K，然后计算出该震源到每个检波点的观测旅行时与该震源到检波点K的观测旅行时之间的时间差,该时间差为观测旅行时差； (2)在给定的范围内，根据所述速度误差模型和公式(5)，计算出每个震源到各个检波点的计算旅行时间，并求取每个震源到各个检波点的计算旅行时与每个震源到检波点K的计算旅行时之间的时间差，该时间差为计算旅行时差； rft IfTi=—(5)
Vhl (3)以步骤(1)得到的观测旅行时差和步骤(2)得到的计算旅行时差之间的差的平方和为目标函数，遍历给定范围内的所有点，使所述目标函数的值最小的点的坐标即为待定位震源的坐标。
【文档编号】G01V1/28GK103576188SQ201210262413
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月26日 优先权日:2012年7月26日
【发明者】朱海波 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院