一種微地震監(jiān)測(cè)中的井中檢波器水平分量定向方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微地震監(jiān)測(cè)中的井中檢波器水平分量定向方法，包括：獲取地震縱波初至波形；將分量記錄與分量均值進(jìn)行波形互相關(guān)，保留相關(guān)系數(shù)大于0.8的分量記錄；采用前、后時(shí)窗滑動(dòng)能量比識(shí)別直達(dá)縱波初至起跳時(shí)刻，在以初至起跳點(diǎn)為中心的2或3個(gè)周期時(shí)間內(nèi)，讀取逐個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的X、Y、Z坐標(biāo)分量隨時(shí)間變化的振幅值，繪制質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)軌跡曲線三維圖；搜尋局部極大值，得到空間曲線的包絡(luò)面，包絡(luò)面內(nèi)徑向最大值為實(shí)際縱波傳播方向；在相對(duì)坐標(biāo)系中，實(shí)際縱波傳播方向在水平面的投影和地面震源點(diǎn)至井中檢波器方向在水平面投影的夾角為井中檢波器水平分量旋轉(zhuǎn)角，地面震源點(diǎn)至井中檢波器方向的水平分量與水平分量旋轉(zhuǎn)角之和為三分量方位角。
【專利說明】-種微地震監(jiān)測(cè)中的井中檢波器水平分量定向方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及微地震監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種微地震井中監(jiān)測(cè)檢波器水平分量定向 技術(shù)，具體的講是一種已知地面激發(fā)震源和井中檢波器位置，在一定視窗內(nèi)利用微地震質(zhì) 點(diǎn)振動(dòng)軌跡曲線包絡(luò)徑向最大值指示縱波的傳播方向與地面震源點(diǎn)與檢波器連線方向夾 角為檢波器水平分量旋轉(zhuǎn)角，確定隨機(jī)出現(xiàn)檢波器的兩個(gè)水平分量方位的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 微地震監(jiān)測(cè)通過觀測(cè)、分析微小地震，確定釋放能量的破裂事件空間位置。在井中 監(jiān)測(cè)中，需要已知檢波器水平分量具體方位，Z分量一般都是豎直向下的，由于檢波器都是 通過電纜軟連接，在下降到達(dá)目的層位置的過程中，多種原因會(huì)使各檢波器會(huì)出現(xiàn)不同程 度的旋轉(zhuǎn)，兩個(gè)水平分量X、Y是隨機(jī)變化的。
[0003] 通常，利用壓裂井儲(chǔ)層段射孔彈或?qū)П鞯燃ぐl(fā)地震波，確定檢波器的水平分量 方位。但是，許多水力壓裂施工采用投球射孔方式、噴沙射孔或裸眼井不射孔等，無法利用 井中已知激發(fā)源進(jìn)行檢波器水平分量定位，故此時(shí)需要在地面進(jìn)行可控震源、重鍵或炸藥 輔助激發(fā)，確定井中各檢波器水平分量的方位。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的是在沒有較好的井中激發(fā)源的情況下，提供一種基于地面激發(fā)源的微 地震監(jiān)測(cè)的井中檢波器水平分量定向方法。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供一種微地震監(jiān)測(cè)中的井中檢波器水平分量 定向方法，所述方法包括；地面激發(fā)點(diǎn)激發(fā)地震縱波，利用井中檢波器獲取起跳清晰的地震 縱波初至波形；將每個(gè)井中檢波器分量記錄與全部井中檢波器分量均值進(jìn)行波形互相關(guān)， 保留相關(guān)系數(shù)大于0. 8的分量記錄；根據(jù)保留的分量記錄，采用前、后時(shí)窗滑動(dòng)能量比識(shí)別 直達(dá)地震縱波初至起跳時(shí)刻，在W所述地震縱波初至起跳時(shí)刻為中屯、的2或3個(gè)周期時(shí)間 內(nèi)，讀取逐個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的X、Y、Z坐標(biāo)分量隨時(shí)間變化的振幅值，根據(jù)X、Y、Z坐標(biāo)分量隨 時(shí)間變化的振幅值，繪制質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)軌跡曲線=維圖；在所述質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)軌跡曲線=維圖中，捜 尋X、Y、Z坐標(biāo)振動(dòng)軌跡的局部極大值，得到空間曲線的包絡(luò)面，所述包絡(luò)面內(nèi)徑向最大值 為實(shí)際縱波傳播方向；在相對(duì)坐標(biāo)系中，所述實(shí)際縱波傳播方向在水平面的投影和地面震 源點(diǎn)至井中檢波器方向在水平面投影的夾角為井中檢波器水平分量旋轉(zhuǎn)角，所述地面震源 點(diǎn)至井中檢波器方向的水平分量與所述井中檢波器水平分量旋轉(zhuǎn)角之和為井中檢波器的 =分量方位角。
[0006] 本發(fā)明實(shí)施例的微地震監(jiān)測(cè)中的井中檢波器水平分量定向方法，可W很好的確定 微地震井中監(jiān)測(cè)的檢波器水平分量，并且使用方便簡(jiǎn)潔，運(yùn)算效率高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可W根 據(jù)該些附圖獲得其他的附圖。
[000引圖1為本發(fā)明實(shí)施例的微地震監(jiān)測(cè)中的井中檢波器水平分量定向方法的方法流 程圖；
[0009] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的微地震地面震源激發(fā)示意圖；
[0010] 圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例中的微地震地面S個(gè)震源的位置圖；
[0011] 圖4為井中檢波器^分量的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)軌跡曲線圖；
[0012] 圖5為利用井中導(dǎo)爆索驗(yàn)證地面震源確定檢波器=分量方位結(jié)果的正確性的示 意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0014] 本發(fā)明是微地震井中監(jiān)測(cè)施工中，由于沒有不能進(jìn)行射孔作業(yè)或其它井中激發(fā)效 果不理想的情況下，進(jìn)行地面激發(fā)確定井中檢波器的=分量方位，采用微地震縱波初至起 跳一定時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)軌跡包絡(luò)徑向最大值指示縱波的傳播方向與地面震源點(diǎn)與檢波器 連線方向夾角為檢波器水平分量旋轉(zhuǎn)角，與已知地面震源與檢波器連線方向分解的水平分 量方位和得到檢波器的兩個(gè)水平分量方位的方法。
[0015] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的微地震監(jiān)測(cè)中的井中檢波器水平分量定向方法的方法流 程圖。如圖1所示，本實(shí)施例的方法包括：
[0016] 步驟S101，地面激發(fā)點(diǎn)激發(fā)地震縱波，利用井中檢波器獲取起跳清晰的地震縱波 初至波形；
[0017] 步驟S102,將每個(gè)井中檢波器Z分量記錄與全部井中檢波器Z分量均值進(jìn)行波形 互相關(guān)，保留相關(guān)系數(shù)大于0. 8的分量記錄；
[0018] 步驟S103,根據(jù)保留的分量記錄，采用前、后時(shí)窗滑動(dòng)能量比識(shí)別直達(dá)地震縱波初 至起跳時(shí)刻，在W地震縱波初至起跳時(shí)刻為中屯、的2或3個(gè)周期時(shí)間內(nèi)，讀取逐個(gè)采樣點(diǎn)對(duì) 應(yīng)的X、Y、Z坐標(biāo)分量隨時(shí)間變化的振幅值，根據(jù)X、Y、Z坐標(biāo)分量隨時(shí)間變化的振幅值，繪 制質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)軌跡曲線S維圖；
[0019] 步驟S104,在質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)軌跡曲線S維圖中，捜尋X、Y、Z坐標(biāo)振動(dòng)軌跡的局部極大 值，得到空間曲線的包絡(luò)面，包絡(luò)面內(nèi)徑向最大值為實(shí)際縱波傳播方向Preal ;
[0020] 步驟S105,在相對(duì)坐標(biāo)系中，實(shí)際縱波傳播方向Preal在水平面的投影和地面震 源點(diǎn)至井中檢波器方向Ptheory在水平面投影的夾角為井中檢波器水平分量旋轉(zhuǎn)角0， Ptheory的水平分量與0之和為井中檢波器的S分量方位角
[0021] 進(jìn)一步的，該方法選擇至少兩個(gè)不同位置的地面激發(fā)點(diǎn)進(jìn)行地面激發(fā)，求取平均 值作為最終的井中檢波器的=分量方位角。
[0022] 進(jìn)一步的，該方法還包括：
[0023] 在地面震源激發(fā)前，記錄至少10分鐘的背景噪聲；
[0024] 在地面震源激發(fā)時(shí)，利用儀器記錄清晰的井中檢波器串接收的振動(dòng)信號(hào)；
[0025] 計(jì)算地面震源點(diǎn)與井中檢波器的直線距離，利用地震縱波初至波形計(jì)算視速度， 計(jì)算獲得理論到時(shí)與實(shí)際旅行時(shí)并比較獲得差值；
[0026] 根據(jù)背景噪聲及差值，確認(rèn)該振動(dòng)是來自地面激發(fā)位置，并非噪聲干擾；
[0027] 具體的，如果振動(dòng)信號(hào)第一個(gè)周期能量是續(xù)至波其余能量的一倍W上，第一周期 能量越大越好，且續(xù)至波振幅呈減小趨勢(shì)；振動(dòng)信號(hào)初至起跳前后，振動(dòng)信號(hào)與背景噪聲的 信噪比應(yīng)超過2,且半周期內(nèi)波形單峰光滑，初至起跳處與起跳前近似垂直。
[002引本發(fā)明實(shí)施例的微地震監(jiān)測(cè)中的井中檢波器水平分量定向方法，可W很好的確定 微地震井中監(jiān)測(cè)的檢波器水平分量，并且使用方便簡(jiǎn)潔，運(yùn)算效率高。
[0029] 利用井中=分量檢波器接收到地面已知位置激發(fā)的地震波，即已知縱波的傳播方 向（地面激發(fā)源至各檢波器），選擇初至起跳清晰的縱波波形記錄，進(jìn)行Z分量記錄互相關(guān) 運(yùn)算，保留相關(guān)系數(shù)大于0. 8的=分量波形記錄；W初至起跳點(diǎn)為中屯、的2-3個(gè)周期時(shí)間 內(nèi)，繪制質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)軌跡曲線S維圖；捜尋振動(dòng)曲線的包絡(luò)面內(nèi)徑向最大值方向即為實(shí)際縱 波傳播方向Preal ;實(shí)際縱波傳播方向Preal在水平面的投影和地面震源點(diǎn)至檢波器方向 Ptheory在水平面投影的夾角為檢波器水平分量旋轉(zhuǎn)角0，Ptheory的水平分量與0之和 是井中檢波器的=分量方位角。
[0030] 本發(fā)明具體步驟包括：
[0031] 1)將電纜連接的=分量檢波器下到監(jiān)測(cè)井的預(yù)定位置，假設(shè)距離地面為以如圖2 所示；
[0032] 2)在地面距離監(jiān)測(cè)井（直井）井口約L/2?L處激發(fā)地震縱波，激發(fā)能量W井中 各檢波器清晰讀取初至波形為要求；
[0033] 3)將各檢波器Z分量記錄與所有檢波器Z分量均值記錄進(jìn)行波形互相關(guān)計(jì)算，保 留相關(guān)系數(shù)大于0. 8的S分量波形記錄；
[0034] 4)采用前、后時(shí)窗滑動(dòng)能量比識(shí)別直達(dá)波縱波初至起跳時(shí)刻，在W初至起跳點(diǎn)為 中屯、的2-3個(gè)周期時(shí)間內(nèi)，逐個(gè)采樣點(diǎn)讀取X、Y、Z分量隨時(shí)間變化的振幅值，根據(jù)X、Y、Z 坐標(biāo)分量隨時(shí)間變化的振幅值，繪制質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)軌跡曲線=維圖；
[003引 W捜尋振動(dòng)軌跡X、y、Z的局部極大值，得到空間曲線的包絡(luò)面，包絡(luò)面內(nèi)徑向最 大值為實(shí)際縱波傳播方向Preal ;
[0036] 6)在北、東、深度坐標(biāo)系中，實(shí)際縱波傳播方向Preal在水平面的投影和地面震源 點(diǎn)至檢波器方向Ptheory在水平面投影的夾角為檢波器水平分量旋轉(zhuǎn)角0，Ptheory的水 平分量與0之和是井中檢波器的=分量方位角。
[0037] 7)為了準(zhǔn)確的定位檢波器=分量，建議在地面至少2個(gè)不同位置進(jìn)行激發(fā)，重復(fù) 1)?6)步驟。
[003引本發(fā)明可W很好的確定微地震井中監(jiān)測(cè)的檢波器水平分量，并且同時(shí)使用方便簡(jiǎn) 潔，運(yùn)算效率高。
[0039] 具體實(shí)施例；
[0040] 12級(jí)檢波器排列下入監(jiān)測(cè)井1130-1240m處，壓裂井位裸眼壓裂不進(jìn)行射孔作業(yè)， 在地面60°、120°、320° =個(gè)方位用人工可控震源進(jìn)行地面炮作業(yè)求取檢波器方位。為了 驗(yàn)證地面震源求取方位的準(zhǔn)確性，在監(jiān)測(cè)井180°方位的井下1200m處進(jìn)行導(dǎo)爆索作業(yè)，如 圖3所示。
[0041] 本具體實(shí)施例的具體步驟包括：
[00創(chuàng) 1)將電纜連接的S分量檢波器下到監(jiān)測(cè)井1130-1240m處。
[0043] 2)在地面距離監(jiān)測(cè)井（直井）井口約1km的S各方位處激發(fā)地震縱波，激發(fā)能量 W井中各檢波器清晰讀取初至波形為要求。
[0044] 3)將各檢波器Z分量記錄與所有檢波器Z分量均值記錄進(jìn)行波形互相關(guān)計(jì)算，保 留相關(guān)系數(shù)大于0. 8的S分量波形記錄。
[0045] 4)采用前、后時(shí)窗滑動(dòng)能量比識(shí)別直達(dá)波縱波初至起跳時(shí)刻，在W初至起跳點(diǎn)為 中屯、的2-3個(gè)周期時(shí)間內(nèi)，逐個(gè)采樣點(diǎn)讀取X、Y、Z分量隨時(shí)間變化的振幅值，根據(jù)X、Y、Z 坐標(biāo)分量隨時(shí)間變化的振幅值，繪制質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)軌跡曲線=維圖；
[0046] 如圖4所示，是W初至起跳點(diǎn)為中屯、的1個(gè)周期時(shí)間內(nèi)，繪制的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)軌跡曲 線S維圖，其中，炬）部分為X、Y、ZS分量波形，（A)部分為質(zhì)點(diǎn)空間運(yùn)動(dòng)軌跡，（A1)部分、 (A2)部分、（A3)部分分別為YX、ZX、ZY方向的軌跡圖。
[0047] 5)捜尋振動(dòng)軌跡X、y、Z的局部極大值，得到空間曲線的包絡(luò)面，包絡(luò)面內(nèi)徑向最 大值為實(shí)際縱波傳播方向Preal。
[0048] 6)在北、東、深度坐標(biāo)系中，實(shí)際縱波傳播方向Preal在水平面的投影和地面震源 點(diǎn)至檢波器方向Ptheory在水平面投影的夾角為檢波器水平分量旋轉(zhuǎn)角0，Ptheory的水 平分量與0之和是井中檢波器的=分量方位角。
[0049] 7)為了準(zhǔn)確的定位檢波器立分量，在地面3個(gè)不同位置進(jìn)行激發(fā)，重復(fù)1)?6)步 驟，綜合確定檢波器=分量方位，如下表1所示。
[0化日]表1地面炮定位檢波器方位
[0化1]

【權(quán)利要求】
1. 一種微地震監(jiān)測(cè)中的井中檢波器水平分量定向方法，其特征在于，所述方法包括： 地面激發(fā)點(diǎn)激發(fā)地震縱波，利用井中檢波器獲取起跳清晰的地震縱波初至波形； 將每個(gè)井中檢波器分量記錄與全部井中檢波器分量均值進(jìn)行波形互相關(guān)，保留相關(guān)系 數(shù)大于0. 8的分量記錄； 根據(jù)保留的分量記錄，采用前、后時(shí)窗滑動(dòng)能量比識(shí)別直達(dá)地震縱波初至起跳時(shí)刻，在 以所述地震縱波初至起跳時(shí)刻為中心的2或3個(gè)周期時(shí)間內(nèi)，讀取逐個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的X、Y、 Z坐標(biāo)分量隨時(shí)間變化的振幅值，根據(jù)X、Y、Z坐標(biāo)分量隨時(shí)間變化的振幅值，繪制質(zhì)點(diǎn)振動(dòng) 軌跡曲線三維圖； 在所述質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)軌跡曲線三維圖中，搜尋X、Y、Z坐標(biāo)振動(dòng)軌跡的局部極大值，得到空 間曲線的包絡(luò)面，所述包絡(luò)面內(nèi)徑向最大值為實(shí)際縱波傳播方向； 在相對(duì)坐標(biāo)系中，所述實(shí)際縱波傳播方向在水平面的投影和地面震源點(diǎn)至井中檢波器 方向在水平面投影的夾角為井中檢波器水平分量旋轉(zhuǎn)角，所述地面震源點(diǎn)至井中檢波器方 向的水平分量與所述井中檢波器水平分量旋轉(zhuǎn)角之和為井中檢波器的三分量方位角。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微地震監(jiān)測(cè)中的井中檢波器水平分量定向方法，其特征在 于，選擇至少兩個(gè)不同位置的地面激發(fā)點(diǎn)進(jìn)行地面激發(fā)，求取平均值作為最終的井中檢波 器的三分量方位角。
【文檔編號(hào)】G01V1/40GK104502976SQ201410837843
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月29日
【發(fā)明者】?jī)?chǔ)仿東, 李彥鵬, 徐剛, 容嬌君, 李飛, 劉騰蛟, 劉博 , 衡峰 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司