基于网格搜索的井下微地震事件实时反演定位方法与流程

技术特征：

1.基于网格搜索的井下微地震事件实时反演定位方法，其特征在于，该基于网格搜索的井下微地震事件实时反演定位方法包括：

步骤1，在井口下包含微地震源的空间中建立速度模型；

步骤2，对微地震事件进行P波、S波初至时间拾取；

步骤3，计算微地震事件每道记录P波初至的偏振度和偏振方向；

步骤4，建立反演目标函数，波场正演计算网格点到观测系统的理论初至走时；

步骤5，计算目标函数值，确定震源位置；

步骤6，计算震源的三维空间位置坐标。

2.根据权利要求1所述的基于网格搜索的井下微地震事件实时反演定位方法，其特征在于，步骤1包括：

根据声波测井资料及其它速度资料对井口下包含微地震源的空间中建立初始速度模型；通过使用射孔记录或其它定位记录的初至时差以及已知的接收、激发位置信息，在初始速度模型的基础上进行反演获得精确的速度模型。

3.根据权利要求1所述的基于网格搜索的井下微地震事件实时反演定位方法，其特征在于，步骤2包括：

从微地震监测资料中识别出微地震事件；

对识别出的微地震事件进行P波、S波初至拾取。

4.根据权利要求1所述的基于网格搜索的井下微地震事件实时反演定位方法，其特征在于，在步骤3中，使用极化分析方法计算每道记录P波初至的偏振度P和偏振方向α，P和α的计算式分别为：

$P=1-\frac{{\mathrm{\λ}}_2}{{\mathrm{\λ}}_1},$

$\mathrm{\α}={\tan }^{-1}\left(\frac{u_y}{u_x}\right),$

M是协方差矩阵，其中XYZ对应三个空间方向，i是采样的空间序号，E(X)是指变量的均值，其中λ₁、λ₂、λ₃为协方差矩阵M的三个特征值，并且λ₁＞λ₂＞λ₃，u₁＝[u_x,u_y,u_z]为M最大特征值对应的特征向量，该协方差矩阵M的定义式为：

$M=\left(\begin{array}{ccc}E{[(X_i-E[X_i\left]\right)}^2]& E[(X_i-E[X_i\left]\right)(Y_i-E[Y_i\left]\right)]& E\left[(X_i-E[X_i\left]\right)(Z_i-E[Z_i\left]\right)\right]\\ E\left[(Y_i-E[Y_i\left]\right)(X_i-E[X_i\left]\right)\right]& E[{(Y_i-E[Y_i\left]\right)}^2& E\left[(Y_i-E[Y_i\left]\right)(Z_i-E[Z_i\left]\right)\right]\\ E\left[(Z_i-E[Z_i\left]\right)(X_i-E[X_i\left]\right)\right]& E\left[(Z_i-E[Z_i\left]\right)(Y_i-E[Y_i\left]\right)\right]& E\left[{(Z_i-E[Z_i\left]\right)}^2\right]\end{array}\right)$

偏振度P反映了极化程度，其值的范围为0～1，其中P＝1表示信号为线性偏振，如地震信号；P＝0表示信号为圆偏振，如随机噪声。

5.根据权利要求1所述的基于网格搜索的井下微地震事件实时反演定位方法，其特征在于，步骤4包括：

建立空间三维坐标系统；

利用微地震事件提取出的P波、波初至到时建立反演目标函数；

将三维目标区域进行网格剖分，假设每一个网格点为震源可能存在的位置，通过利用波场正演方法计算网格中每个点到观测系统的理论初至走时。

6.根据权利要求5所述的基于网格搜索的井下微地震事件实时反演定位方法，其特征在于，在步骤4中，利用微地震事件提取出的P波、S波初至到时建立如下反演目标函数：

$\begin{array}{c}{F}_{\mathrm{obj}}=\mathrm{\γ}\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}[{(T_p^i-t_p^i-T_o)}^2+{(T_s^i-t_s^i-T_o)}^2]/2\\ +(1-\mathrm{\γ})\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{[(T_p^i-T_s^i)-(t_p^i-t_s^i)]}^2\end{array}$

其中

$T_o=\frac{1}{M}\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}[(T_p^i-t_p^i)+(T_s^i-t_s^i)]/2$

分别为拾取出的P波、S波初至到时，分别为通过波场正演得到的P波、S波走时，γ为介于0～1之间的权值系数，Fobj是指反演的目标函数，i指各级井下仪器编号，共有M级，这个目标函数方程的意思是各级分别求取理论到时与实际到时的差，然后带入方程求平均。

7.根据权利要求1所述的基于网格搜索的井下微地震事件实时反演定位方法，其特征在于，在步骤5中，将该理论初至走时输入上述目标函数中计算得到每个点的目标函数值，选取目标函数的最小值作为震源的真实位置，由此得到震源的方位角和距离、深度信息。

8.根据权利要求7所述的基于网格搜索的井下微地震事件实时反演定位方法，其特征在于，在步骤6中，在得到震源的方位角和距离、深度信息后，利用三维坐标系统通过 换算可得到震源的位置坐标。