一種井中微地震震相識(shí)別方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種井中微地震震相識(shí)別方法，屬于井中微地震三分量信號(hào)處理領(lǐng)域。該方法包括：(1)由已知井中微地震射孔三分量數(shù)據(jù)，對(duì)射孔數(shù)據(jù)X分量和射孔數(shù)據(jù)Y分量進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理獲得旋轉(zhuǎn)后新分量Rx和旋轉(zhuǎn)后新分量Ry以及監(jiān)測(cè)井三分量檢波器X分量相對(duì)壓裂井射孔位置的射孔方位角θ；(2)利用射孔方位角θ，對(duì)井中微地震壓裂數(shù)據(jù)X、Y兩分量進(jìn)行方位一致性校正處理獲得極性一致的壓裂新分量Cx和壓裂新分量Cy；(3)選取CX作為參考道K。(4)通過(guò)判斷參考道K與井中微地震Z分量同一時(shí)間振幅的正負(fù)極性來(lái)識(shí)別震相類型，然后分離出Z分量有效事件中的P波和S波，最后輸出P波類型數(shù)據(jù)和S波類型數(shù)據(jù)。
【專利說(shuō)明】一種井中微地震震相識(shí)別方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于井中微地震三分量信號(hào)處理領(lǐng)域，具體涉及一種井中微地震震相識(shí)別 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 地震信號(hào)的震相分離是隨著地震勘探偏振技術(shù)發(fā)展、多分量檢波器廣泛應(yīng)用而逐 步發(fā)展的，是以地震波空間偏振特性與波傳播方向之間關(guān)系進(jìn)行震相識(shí)別。在這方面國(guó)內(nèi) 外都進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)研究以及實(shí)際資料應(yīng)用分析。
[0003] 國(guó)外對(duì)地震信號(hào)偏振性質(zhì)的研究較早，1909年著名地震學(xué)家B. B.戈利岑首次應(yīng) 用三分量地震數(shù)據(jù)，根據(jù)第一個(gè)直達(dá)P波的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向確定波傳播方向水平投影的方位 角。1952年，由Γ.Α.甘布爾采夫應(yīng)用波的偏振特點(diǎn)，提出方位一相位對(duì)比法，利用觀測(cè)點(diǎn) 振動(dòng)參數(shù)來(lái)追蹤地震波的相位。1964年B.M.邦達(dá)列夫進(jìn)一步發(fā)展了地震方位觀測(cè)法，提 出了質(zhì)點(diǎn)位移方向計(jì)算、橢圓偏振振動(dòng)參數(shù)分析方法。之后1969年至1979年間，Μ. B.波 梅蘭采、A. H.莫茲任科等人利用多分量勘探，識(shí)別P波、PS波、射橫波SH波相應(yīng)偏振的信 息和其他動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)。20世紀(jì)80年代末期，地震波的偏振被用來(lái)增大儀器的有效靈敏度， 研究出極化濾波方法，根據(jù)有效波、干擾波按偏振特征進(jìn)行濾波；20世紀(jì)90年代以來(lái)，由 于井間地震、VSP勘探及多分量檢波器的廣泛應(yīng)用，可以獲得更加復(fù)雜波場(chǎng)，研發(fā)出利用偏 振一位置對(duì)比法實(shí)現(xiàn)震相有效分離。
[0004] 國(guó)內(nèi)對(duì)于震相分離的研究起步較晚，主要是對(duì)大地地震、石油勘探多分量數(shù)據(jù)進(jìn) 行速度濾波、拉東變換、極化濾波等來(lái)實(shí)現(xiàn)縱橫波波場(chǎng)分離，如劉希強(qiáng)等（1998)提出基于 小波包變換的弱震相識(shí)別方法與（2000)提出基于單一地震臺(tái)的三分向地震記錄震相識(shí)別 方法、李慧婷等（2000)提出的三分向數(shù)據(jù)震相自動(dòng)識(shí)別、王娟等（2004)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在震相 識(shí)別中的應(yīng)用、李山有等（2006)提出基于振幅和瞬時(shí)頻率的震相自動(dòng)識(shí)別方法、劉平等 (2011)提出的基于"加速度臺(tái)陣"的近震震相識(shí)別方法、宋維琪等（2008)微地震資料頻率 域相干一時(shí)間域偏振濾波方法與（2011)提出的單震相微地震事件識(shí)別與反演等等。
[0005] 針對(duì)微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)，它是一種通過(guò)觀測(cè)、分析生產(chǎn)活動(dòng)中所產(chǎn)生的微小地震事 件來(lái)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)活動(dòng)的影響、效果及地下?tīng)顟B(tài)，在油氣田開(kāi)發(fā)階段，能夠?qū)崿F(xiàn)儲(chǔ)層的壓裂增 產(chǎn)，優(yōu)化布井，提高采收率。另外，在水力壓裂裂縫過(guò)程中，產(chǎn)生的微地震事件震相類型是隨 機(jī)的，可能同時(shí)產(chǎn)生P波與S波，也可能只產(chǎn)生單一的P波或S波，同時(shí)受到地層因素、井周 邊環(huán)境影響及各類噪音的干擾，使實(shí)際記錄到的微地震資料更為復(fù)雜。其中，震相識(shí)別是微 地震事件反演的基礎(chǔ)處理之一，如何從復(fù)雜的微地震記錄中識(shí)別分離出有效微地震事件， 同時(shí)確定這些有效微地震事件的震相類型，對(duì)今后微地震反演工作至關(guān)重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種井中微地震震相識(shí) 別方法，根據(jù)射孔資料方位一致性處理獲得參考道，再進(jìn)行簡(jiǎn)單極性判斷，就能實(shí)現(xiàn)從壓裂 多個(gè)事件中自動(dòng)識(shí)別分離縱橫波震相類型數(shù)據(jù)。
[0007] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)井中微地震P波、S波識(shí)別，并分理出相應(yīng)數(shù)據(jù) 的：
[0008] -種井中微地震震相識(shí)別方法，包括以下步驟：
[0009] (1)，由已知井中微地震射孔三分量數(shù)據(jù)，對(duì)射孔數(shù)據(jù)X分量和射孔數(shù)據(jù)Y分量進(jìn) 行旋轉(zhuǎn)處理獲得旋轉(zhuǎn)后新分量Rx和旋轉(zhuǎn)后新分量Ry以及監(jiān)測(cè)井三分量檢波器X分量相對(duì) 壓裂井射孔位置的射孔方位角Θ ;
[0010] ⑵，利用步驟（1)獲得的射孔方位角Θ，對(duì)井中微地震壓裂數(shù)據(jù)χ、γ兩分量進(jìn)行 方位一致性校正處理獲得極性一致的壓裂新分量Cx和壓裂新分量Cy ;
[0011] (3)，從步驟（2)獲得的CX、CY中，選取C x作為參考道K。
[0012] (4)，通過(guò)判斷參考道K與井中微地震Z分量同一時(shí)間振幅的正負(fù)極性來(lái)識(shí)別震相 類型，然后分離出Z分量有效事件中的P波和S波，最后輸出P波類型數(shù)據(jù)和S波類型數(shù)據(jù)。
[0013] 所述步驟（1)中的監(jiān)測(cè)井三分量檢波器X分量相對(duì)壓裂井射孔位置的射孔方位角 Θ是采用水平分量矢端曲線-直方圖求取出來(lái)的。
[0014] 所述步驟（2)是通過(guò)坐標(biāo)幾何分解來(lái)實(shí)現(xiàn)的，具體如下：
[0015] 輸入方位角Θ，對(duì)壓裂數(shù)據(jù)χ、γ兩分量重新進(jìn)行垂直坐標(biāo)系幾何角度分解：
[0016] Cx = Xj cos ( θ ) +yj sin ( θ )
[0017] CY =-χ! sin ( θ )+5^ cos ( θ )
[0018] 其中，Xi、yi分別為X、Y分量振幅值，cx、C Y為幾何數(shù)值分解后新的兩分量振幅值， 并且cx方向?yàn)樯淇椎奖O(jiān)測(cè)井檢波器水平投影方向。
[0019] 所述步驟（4)中的所述通過(guò)判斷參考道K與井中微地震Z分量同一時(shí)間振幅的正 負(fù)極性來(lái)識(shí)別震相類型具體如下：
[0020] 如果當(dāng)前波場(chǎng)為上行波，當(dāng)參考道K的振幅值A(chǔ)k與井中微地震Z分量的振幅值A(chǔ) z 相乘大于〇時(shí)，即Ακ ·ΑΖ > 0時(shí)，正負(fù)極性表現(xiàn)一致，此時(shí)震相判斷為P波，當(dāng)Ακ ·ΑΖ < 0時(shí)， 正負(fù)極性表現(xiàn)相反，此時(shí)震相判斷為S波；
[0021] 如果當(dāng)前波場(chǎng)為下行波，判斷結(jié)論則與上行波相反。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明能夠準(zhǔn)確地識(shí)別出井中微地震壓 裂事件震相類型，其操作流程簡(jiǎn)單實(shí)用，為后續(xù)針對(duì)性Ρ波或S波震源位置精確定位提供可 靠數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)井中微地震震相識(shí)別操作流程圖；
[0024] 圖2是建立井中微地震模型觀察系統(tǒng)示意圖；
[0025] 圖3-1是井中微地震模型壓裂井注水射孔三分量微震剖面中的射孔X分量；
[0026] 圖3-2是井中微地震模型壓裂井注水射孔三分量微震剖面中的射孔Υ分量；
[0027] 圖3-3是井中微地震模型壓裂井注水射孔三分量微震剖面中的射孔Ζ分量；
[0028] 圖4-1是井中微地震模型由射孔產(chǎn)生壓裂事件一對(duì)應(yīng)的三分量微震剖面中的X分 量；
[0029] 圖4-2是井中微地震模型由射孔產(chǎn)生壓裂事件一對(duì)應(yīng)的三分量微震剖面中的Υ分 量；
[0030] 圖4-3是井中微地震模型由射孔產(chǎn)生壓裂事件一對(duì)應(yīng)的三分量微震剖面中的Z分 量；
[0031] 圖5-1是井中微地震模型由射孔產(chǎn)生壓裂事件二對(duì)應(yīng)的三分量微震剖面中的X分 量；
[0032] 圖5-2是井中微地震模型由射孔產(chǎn)生壓裂事件二對(duì)應(yīng)的三分量微震剖面中的Y分 量；
[0033] 圖5-3是井中微地震模型由射孔產(chǎn)生壓裂事件二對(duì)應(yīng)的三分量微震剖面中的Z分 量；
[0034] 圖6-1是井中微地震模型射孔數(shù)據(jù)中水平兩分量旋轉(zhuǎn)處理后獲得的新分量Rx ;
[0035] 圖6-2是井中微地震模型射孔數(shù)據(jù)中水平兩分量旋轉(zhuǎn)處理后獲得的新分量Ry ;
[0036] 圖7是井中微地震模型射孔數(shù)據(jù)：旋轉(zhuǎn)后獲得的射孔相對(duì)檢波器方位角；
[0037] 圖8-1是井中微地震模型壓裂事件一：射孔方位一致性校正后新分量Cx ;
[0038] 圖8-2是模型壓裂事件一：射孔方位一致性校正后新分量Cy ;
[0039] 圖9-1是井中微地震模型壓裂事件一：識(shí)別出Z分量中震相為P波數(shù)據(jù)；
[0040] 圖9-2是井中微地震模型壓裂事件一：識(shí)別出Z分量中震相為S波數(shù)據(jù)；
[0041] 圖10-1是井中微地震模型壓裂事件二：射孔方位一致性校正后獲得的新分量 Cx ；
[0042] 圖10-2是井中微地震模型壓裂事件二：射孔方位一致性校正后獲得的新分量 Cy ；
[0043] 圖11-1是井中微地震模型壓裂事件二：識(shí)別出Z分量中震相為P波數(shù)據(jù)；
[0044] 圖11-2是井中微地震模型壓裂事件二：識(shí)別出Z分量中震相為S波數(shù)據(jù)；
[0045] 圖12-1是井中微地震實(shí)際資料：射孔X分量；
[0046] 圖12-2是井中微地震實(shí)際資料：射孔Y分量；
[0047] 圖12-3是井中微地震實(shí)際資料：射孔Z分量；
[0048] 圖13-1是井中微地震實(shí)際資料：由射孔產(chǎn)生的壓裂三分量微震剖面實(shí)際壓裂X分 量；
[0049] 圖13-2是井中微地震實(shí)際資料：由射孔產(chǎn)生的壓裂三分量微震剖面實(shí)際壓裂Y分 量；
[0050] 圖13-3是井中微地震實(shí)際資料：由射孔產(chǎn)生的壓裂三分量微震剖面實(shí)際壓裂Z分 量；
[0051] 圖14-1是井中微地震實(shí)際資料：射孔X、Y分量旋轉(zhuǎn)后獲得的新分量Rx ;
[0052] 圖14-2是井中微地震實(shí)際資料：射孔X、Y分量旋轉(zhuǎn)后獲得的新分量Ry ;
[0053] 圖15是井中微地震實(shí)際資料：射孔相對(duì)檢波器方位角；
[0054] 圖16-1是井中微地震實(shí)際資料：壓裂數(shù)據(jù)射孔方位一致性校正后獲得新分量 Cx ；
[0055] 圖16-2是井中微地震實(shí)際資料：壓裂數(shù)據(jù)射孔方位一致性校正后獲得新分量 Cy ；
[0056] 圖17-1是井中微地震實(shí)際資料：識(shí)別出壓裂數(shù)據(jù)Z分量微地震震相P波數(shù)據(jù)；
[0057] 圖17-2是井中微地震實(shí)際資料：識(shí)別出壓裂數(shù)據(jù)Z分量微地震震相S波數(shù)據(jù)；

【具體實(shí)施方式】
[0058] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：
[0059] 本發(fā)明提供了一種基于射孔方位角一致性參考道極性判斷井中微地震震相識(shí)別 方法，如圖1所示，實(shí)現(xiàn)該方法包含以下四個(gè)步驟：
[0060] (1)，由已知井中微地震射孔三分量數(shù)據(jù)，對(duì)水平兩分量（即射孔數(shù)據(jù)X分量和射 孔數(shù)據(jù)Y分量）進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理獲得旋轉(zhuǎn)后新分量RX和旋轉(zhuǎn)后新分量Ry以及監(jiān)測(cè)井三分量 檢波器X分量相對(duì)壓裂井射孔位置相對(duì)方位角θ (即圖1中的射孔方位角）；
[0061] (2)，利用步驟（1)獲得的射孔方位角Θ，對(duì)井中微地震壓裂數(shù)據(jù)χ、γ兩分量進(jìn)行 方位一致性校正處理，使得檢波器X、Υ分量方向由隨機(jī)無(wú)序變?yōu)橛梢呀?jīng)射孔位置指向已經(jīng) 檢波器位置的水平面投影方向，并且獲得極性一致的新的水平兩分量，即壓裂新分量Cx和 壓裂新分量Cy ;
[0062] (3)，從獲得的Cx、CY中，選取Cx作為參考道K。
[0063] (4)，通過(guò)判斷參考道K與井中微地震Z分量同一時(shí)間振幅的正負(fù)極性來(lái)識(shí)別震相 類型，根據(jù)P波、S波垂直坐標(biāo)系分解后極性規(guī)律來(lái)判斷當(dāng)前事件震相類型是P波還是S波， 最終實(shí)現(xiàn)井中微地震所有事件震相類型識(shí)別，然后輸出Z分量微地震震像P波類型數(shù)據(jù)和 Z分量微地震震像S波類型數(shù)據(jù)，以便于后續(xù)井中微地震P波或S波針對(duì)性處理。
[0064] 所述步驟⑷中的所述通過(guò)判斷參考道K與井中微地震Z分量同一時(shí)間振幅的正 負(fù)極性來(lái)識(shí)別震相類型具體如下：
[0065] 如果當(dāng)前波場(chǎng)為上行波，當(dāng)兩分量振幅值相乘Ακ · Az > 0時(shí)，正負(fù)極性表現(xiàn)一致， 此時(shí)震相判斷為縱波，當(dāng)Ακ ·ΑΖ < 0時(shí)，正負(fù)極性表現(xiàn)相反，此時(shí)震相判斷為橫波；而如果當(dāng) 前波場(chǎng)為下行波，對(duì)應(yīng)判斷結(jié)論則與上行波剛好相反。
[0066] 所述步驟（1)中的監(jiān)測(cè)井三分量檢波器X分量相對(duì)壓裂井射孔位置相對(duì)方位角Θ 是采用已有算法一水平分量矢端曲線-直方圖求取出來(lái)的，具體如下：
[0067] 設(shè)兩分量Χ、Υ第i個(gè)樣點(diǎn)振幅值為（Xi，yi)，則該點(diǎn)瞬時(shí)能量Ei和瞬時(shí)方位Θ i表 示為：
[0068]

【權(quán)利要求】
1. 一種井中微地震震相識(shí)別方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟： (1) ，由已知井中微地震射孔三分量數(shù)據(jù)，對(duì)射孔數(shù)據(jù)X分量和射孔數(shù)據(jù)Y分量進(jìn)行旋 轉(zhuǎn)處理獲得旋轉(zhuǎn)后新分量RX和旋轉(zhuǎn)后新分量Ry以及監(jiān)測(cè)井三分量檢波器X分量相對(duì)壓裂 井射孔位置的射孔方位角θ ; (2) ，利用步驟（1)獲得的射孔方位角θ，對(duì)井中微地震壓裂數(shù)據(jù)χ、γ兩分量進(jìn)行方位 一致性校正處理獲得極性一致的壓裂新分量Cx和壓裂新分量Cy ; (3) ，從步驟（2)獲得的Cx、CY中，選取Cx作為參考道K。 (4) ，通過(guò)判斷參考道K與井中微地震Z分量同一時(shí)間振幅的正負(fù)極性來(lái)識(shí)別震相類 型，然后分離出Z分量有效事件中的P波和S波，最后輸出P波類型數(shù)據(jù)和S波類型數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井中微地震震相識(shí)別方法，其特征在于：所述步驟（1)中的 監(jiān)測(cè)井三分量檢波器X分量相對(duì)壓裂井射孔位置的射孔方位角Θ是采用水平分量矢端曲 線-直方圖求取出來(lái)的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的井中微地震震相識(shí)別方法，其特征在于：所述步驟（2)是通 過(guò)坐標(biāo)幾何分解來(lái)實(shí)現(xiàn)的，具體如下： 輸入方位角Θ，對(duì)壓裂數(shù)據(jù)X、Y兩分量重新進(jìn)行垂直坐標(biāo)系幾何角度分解： Cx = Xi cos( θ )+yi sin( θ ) CY = -Xj sin ( Θ ) +yj cos ( Θ ) 其中，Xi、yi分別為X、Y分量振幅值，cx、CY為幾何數(shù)值分解后新的兩分量振幅值，并且 Cx方向?yàn)樯淇椎奖O(jiān)測(cè)井檢波器水平投影方向。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的井中微地震震相識(shí)別方法，其特征在于：所述步驟（4)中的 所述通過(guò)判斷參考道K與井中微地震Z分量同一時(shí)間振幅的正負(fù)極性來(lái)識(shí)別震相類型具體 如下： 如果當(dāng)前波場(chǎng)為上行波，當(dāng)參考道K的振幅值A(chǔ)k與井中微地震Z分量的振幅值A(chǔ)z相乘 大于0時(shí)，即Ακ · Az > 0時(shí)，正負(fù)極性表現(xiàn)一致，此時(shí)震相判斷為P波，當(dāng)Ακ · Az < 0時(shí)，正 負(fù)極性表現(xiàn)相反，此時(shí)震相判斷為S波； 如果當(dāng)前波場(chǎng)為下行波，判斷結(jié)論則與上行波相反。
【文檔編號(hào)】G01V1/40GK104280772SQ201310292019
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月12日
【發(fā)明者】余波 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院