一種井中微地震震相識別方法
【專利摘要】本發明提供了一種井中微地震震相識別方法，屬于井中微地震三分量信號處理領域。該方法包括：(1)由已知井中微地震射孔三分量數據，對射孔數據X分量和射孔數據Y分量進行旋轉處理獲得旋轉后新分量Rx和旋轉后新分量Ry以及監測井三分量檢波器X分量相對壓裂井射孔位置的射孔方位角θ；(2)利用射孔方位角θ，對井中微地震壓裂數據X、Y兩分量進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)通過判斷參考道K與井中微地震Z分量同一時間振幅的正負極性來識別震相類型，然后分離出Z分量有效事件中的P波和S波，最后輸出P波類型數據和S波類型數據。
【專利說明】一種井中微地震震相識別方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于井中微地震三分量信號處理領域，具體涉及一種井中微地震震相識別 方法。
【背景技術】
[0002] 地震信號的震相分離是隨著地震勘探偏振技術發展、多分量檢波器廣泛應用而逐 步發展的，是以地震波空間偏振特性與波傳播方向之間關系進行震相識別。在這方面國內 外都進行了大量實驗研究以及實際資料應用分析。
[0003] 國外對地震信號偏振性質的研究較早，1909年著名地震學家B. B.戈利岑首次應 用三分量地震數據，根據第一個直達P波的質點運動方向確定波傳播方向水平投影的方位 角。1952年，由Γ.Α.甘布爾采夫應用波的偏振特點，提出方位一相位對比法，利用觀測點 振動參數來追蹤地震波的相位。1964年B.M.邦達列夫進一步發展了地震方位觀測法，提 出了質點位移方向計算、橢圓偏振振動參數分析方法。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，識別P波、PS波、射橫波SH波相應偏振的信 息和其他動力學特點。20世紀80年代末期，地震波的偏振被用來增大儀器的有效靈敏度， 研究出極化濾波方法，根據有效波、干擾波按偏振特征進行濾波；20世紀90年代以來，由 于井間地震、VSP勘探及多分量檢波器的廣泛應用，可以獲得更加復雜波場，研發出利用偏 振一位置對比法實現震相有效分離。
[0004] 國內對于震相分離的研究起步較晚，主要是對大地地震、石油勘探多分量數據進 行速度濾波、拉東變換、極化濾波等來實現縱橫波波場分離，如劉希強等（1998)提出基于 小波包變換的弱震相識別方法與（2000)提出基于單一地震臺的三分向地震記錄震相識別 方法、李慧婷等（2000)提出的三分向數據震相自動識別、王娟等（2004)神經網絡在震相 識別中的應用、李山有等（2006)提出基于振幅和瞬時頻率的震相自動識別方法、劉平等 (2011)提出的基于"加速度臺陣"的近震震相識別方法、宋維琪等（2008)微地震資料頻率 域相干一時間域偏振濾波方法與（2011)提出的單震相微地震事件識別與反演等等。
[0005] 針對微地震監測技術，它是一種通過觀測、分析生產活動中所產生的微小地震事 件來監測生產活動的影響、效果及地下狀態，在油氣田開發階段，能夠實現儲層的壓裂增 產，優化布井，提高采收率。另外，在水力壓裂裂縫過程中，產生的微地震事件震相類型是隨 機的，可能同時產生P波與S波，也可能只產生單一的P波或S波，同時受到地層因素、井周 邊環境影響及各類噪音的干擾，使實際記錄到的微地震資料更為復雜。其中，震相識別是微 地震事件反演的基礎處理之一，如何從復雜的微地震記錄中識別分離出有效微地震事件， 同時確定這些有效微地震事件的震相類型，對今后微地震反演工作至關重要。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于解決上述現有技術中存在的難題，提供一種井中微地震震相識 別方法，根據射孔資料方位一致性處理獲得參考道，再進行簡單極性判斷，就能實現從壓裂 多個事件中自動識別分離縱橫波震相類型數據。
[0007] 本發明是通過以下技術方案來實現井中微地震P波、S波識別，并分理出相應數據 的：
[0008] -種井中微地震震相識別方法，包括以下步驟：
[0009] (1)，由已知井中微地震射孔三分量數據，對射孔數據X分量和射孔數據Y分量進 行旋轉處理獲得旋轉后新分量Rx和旋轉后新分量Ry以及監測井三分量檢波器X分量相對 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，對井中微地震壓裂數據χ、γ兩分量進行 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)，通過判斷參考道K與井中微地震Z分量同一時間振幅的正負極性來識別震相 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波類型數據和S波類型數據。
[0013] 所述步驟（1)中的監測井三分量檢波器X分量相對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-直方圖求取出來的。
[0014] 所述步驟（2)是通過坐標幾何分解來實現的，具體如下：
[0015] 輸入方位角Θ，對壓裂數據χ、γ兩分量重新進行垂直坐標系幾何角度分解：
[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為幾何數值分解后新的兩分量振幅值， 并且cx方向為射孔到監測井檢波器水平投影方向。
[0019] 所述步驟（4)中的所述通過判斷參考道K與井中微地震Z分量同一時間振幅的正 負極性來識別震相類型具體如下：
[0020] 如果當前波場為上行波，當參考道K的振幅值Ak與井中微地震Z分量的振幅值A z 相乘大于〇時，即Ακ ·ΑΖ > 0時，正負極性表現一致，此時震相判斷為P波，當Ακ ·ΑΖ < 0時， 正負極性表現相反，此時震相判斷為S波；
[0021] 如果當前波場為下行波，判斷結論則與上行波相反。
[0022] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明能夠準確地識別出井中微地震壓 裂事件震相類型，其操作流程簡單實用，為后續針對性Ρ波或S波震源位置精確定位提供可 靠數據基礎。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023] 圖1是本發明實現井中微地震震相識別操作流程圖；
[0024] 圖2是建立井中微地震模型觀察系統示意圖；
[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生壓裂事件一對應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生壓裂事件一對應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生壓裂事件一對應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生壓裂事件二對應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生壓裂事件二對應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生壓裂事件二對應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據中水平兩分量旋轉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據中水平兩分量旋轉處理后獲得的新分量Ry ;
[0036] 圖7是井中微地震模型射孔數據：旋轉后獲得的射孔相對檢波器方位角；
[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：識別出Z分量中震相為P波數據；
[0040] 圖9-2是井中微地震模型壓裂事件一：識別出Z分量中震相為S波數據；
[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：識別出Z分量中震相為P波數據；
[0044] 圖11-2是井中微地震模型壓裂事件二：識別出Z分量中震相為S波數據；
[0045] 圖12-1是井中微地震實際資料：射孔X分量；
[0046] 圖12-2是井中微地震實際資料：射孔Y分量；
[0047] 圖12-3是井中微地震實際資料：射孔Z分量；
[0048] 圖13-1是井中微地震實際資料：由射孔產生的壓裂三分量微震剖面實際壓裂X分 量；
[0049] 圖13-2是井中微地震實際資料：由射孔產生的壓裂三分量微震剖面實際壓裂Y分 量；
[0050] 圖13-3是井中微地震實際資料：由射孔產生的壓裂三分量微震剖面實際壓裂Z分 量；
[0051] 圖14-1是井中微地震實際資料：射孔X、Y分量旋轉后獲得的新分量Rx ;
[0052] 圖14-2是井中微地震實際資料：射孔X、Y分量旋轉后獲得的新分量Ry ;
[0053] 圖15是井中微地震實際資料：射孔相對檢波器方位角；
[0054] 圖16-1是井中微地震實際資料：壓裂數據射孔方位一致性校正后獲得新分量 Cx ；
[0055] 圖16-2是井中微地震實際資料：壓裂數據射孔方位一致性校正后獲得新分量 Cy ；
[0056] 圖17-1是井中微地震實際資料：識別出壓裂數據Z分量微地震震相P波數據；
[0057] 圖17-2是井中微地震實際資料：識別出壓裂數據Z分量微地震震相S波數據；
【具體實施方式】
[0058] 下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述：
[0059] 本發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別 方法，如圖1所示，實現該方法包含以下四個步驟：
[0060] (1)，由已知井中微地震射孔三分量數據，對水平兩分量（即射孔數據X分量和射 孔數據Y分量）進行旋轉處理獲得旋轉后新分量RX和旋轉后新分量Ry以及監測井三分量 檢波器X分量相對壓裂井射孔位置相對方位角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，對井中微地震壓裂數據χ、γ兩分量進行 方位一致性校正處理，使得檢波器X、Υ分量方向由隨機無序變為由已經射孔位置指向已經 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)，通過判斷參考道K與井中微地震Z分量同一時間振幅的正負極性來識別震相 類型，根據P波、S波垂直坐標系分解后極性規律來判斷當前事件震相類型是P波還是S波， 最終實現井中微地震所有事件震相類型識別，然后輸出Z分量微地震震像P波類型數據和 Z分量微地震震像S波類型數據，以便于后續井中微地震P波或S波針對性處理。
[0064] 所述步驟⑷中的所述通過判斷參考道K與井中微地震Z分量同一時間振幅的正 負極性來識別震相類型具體如下：
[0065] 如果當前波場為上行波，當兩分量振幅值相乘Ακ · Az > 0時，正負極性表現一致， 此時震相判斷為縱波，當Ακ ·ΑΖ < 0時，正負極性表現相反，此時震相判斷為橫波；而如果當 前波場為下行波，對應判斷結論則與上行波剛好相反。
[0066] 所述步驟（1)中的監測井三分量檢波器X分量相對壓裂井射孔位置相對方位角Θ 是采用已有算法一水平分量矢端曲線-直方圖求取出來的，具體如下：
[0067] 設兩分量Χ、Υ第i個樣點振幅值為（Xi，yi)，則該點瞬時能量Ei和瞬時方位Θ i表 示為：
[0068]
【權利要求】
1. 一種井中微地震震相識別方法，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據，對射孔數據X分量和射孔數據Y分量進行旋 轉處理獲得旋轉后新分量RX和旋轉后新分量Ry以及監測井三分量檢波器X分量相對壓裂 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，對井中微地震壓裂數據χ、γ兩分量進行方位 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) ，通過判斷參考道K與井中微地震Z分量同一時間振幅的正負極性來識別震相類 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波類型數據和S波類型數據。
2. 根據權利要求1所述的井中微地震震相識別方法，其特征在于：所述步驟（1)中的 監測井三分量檢波器X分量相對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-直方圖求取出來的。
3. 根據權利要求2所述的井中微地震震相識別方法，其特征在于：所述步驟（2)是通 過坐標幾何分解來實現的，具體如下： 輸入方位角Θ，對壓裂數據X、Y兩分量重新進行垂直坐標系幾何角度分解： 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為幾何數值分解后新的兩分量振幅值，并且 Cx方向為射孔到監測井檢波器水平投影方向。
4. 根據權利要求3所述的井中微地震震相識別方法，其特征在于：所述步驟（4)中的 所述通過判斷參考道K與井中微地震Z分量同一時間振幅的正負極性來識別震相類型具體 如下： 如果當前波場為上行波，當參考道K的振幅值Ak與井中微地震Z分量的振幅值Az相乘 大于0時，即Ακ · Az > 0時，正負極性表現一致，此時震相判斷為P波，當Ακ · Az < 0時，正 負極性表現相反，此時震相判斷為S波； 如果當前波場為下行波，判斷結論則與上行波相反。
【文檔編號】G01V1/40GK104280772SQ201310292019
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月12日 優先權日:2013年7月12日
【發明者】余波 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油物探技術研究院