微地震有效事件自动识别与定位方法

微地震有效事件自动识别与定位是进行微地震实时监测的关键。自动识别的准确性对随后的震源定位精度有很大影响。本文在讨论长短时窗能量比(STA/LTA)法基础上,讨论了基于特征值分析且抗噪能力较强的识别方法。结合多道检波器相互位置及有效信号的空间相关关系,根据P、S波的传播特征,通过研究有效微地震信号在相邻道之间及多道之间的变化特征,形成了多级检波器微地震有效事件的自动识别方法。在对初至有效波进行拉平的基础上,利用叠加能量和相关特性,采用跟踪分量方法进行扫描叠加,并以非均-化互相关准则作为初至校平的判断依据,建立了微地震事件的自动扫描定位方法。应用该方法对实际资料进行有效微地震事件的识别与定位,结果与实际情况基本吻合。该方法可克服以往微地震人工识别和定位的缺陷,提高微地震监测的效率。     

相关滤波在微地震数据处理中的应用

由于微地震事件的频率高，持续时间短，能量小，随机噪声甚至可以淹没有用的微地震信号。在确定震源的位置、发震时刻和震源强度之前必须进行滤波处理。而常规的滤波方法在消除噪声，提高信噪比方面难以胜任。提出一种基于统计规律的多道互相关滤波方法，在消除微地震信号噪声方面取得了良好的效果。     

一种改进的相邻道互相关函数法地面微地震信号压噪研究

油气田射孔作业引发的微地震事件频率高、持续时间短、能量小,地面采集时很容易被周围的环境噪声淹没。在进行微地震信号特征分析前必须首先进行微地震信号的滤波处理,由于微地震事件能量低,使用常规的滤波方法难以检测出地面检波器采集的微地震信号。因此,提出了一种基于随机信号统计理论的互相关函数检测方法,该方法不仅在衰减环境噪声方面有良好的效果,而且也能够检测出地面检波器采集的各种信号。     

基于伪多道匹配的时移地震互均化方法

为了提高数据匹配的精度,更好地消除两期数据非油气藏区域的地震响应差异,文中提出采用伪多道匹配法代替最小二乘匹配法进行时移地震互均化处理。采用伪多道匹配算法同时对时间、振幅、频率和相位进行约束,将模型道表示为关于时间、振幅、频率和相位的表达式,通过公式推导化简为用四道数据精确表示的模型道表达式。该方法相比传统的最小二乘匹配算法具有更高的匹配精度,可以更好地消除非油气藏的静态差异,反映地下油气藏的动态变化。模型试算及实际资料处理验证了本文方法的有效性。     

高噪声背景中微地震事件的自动识别方法

从噪声比较大的水力压裂监测（HFM）数据中自动识别微地震事件并不容易。主要原因有二：其一大多数数据处理都不得不在没有监督的情况下完成，其二不同试验之间的信噪比相差很大，而且会非常低。这些为识别隐藏在噪声中的信号带来了困难。此外，噪声中通常还包含空间上相关的分量，例如来自泵噪声的井筒模式（borehole modes），它们类似于裂缝生长产生的微地震事件，这进一步增加了识别真正的压裂微地震事件的难度。为了解决这个问题，开发出了把信号和噪声信息结合起来的统计方法，用于自动且准确地识别高噪声背景中微弱的微地震事件。利用这种基于新型统计测试的方法，可识别多分量检波器组合中各分量和检波器的包含相干初至波的时窗，并确定检测结果的置信度。这种方法在真实的油田数据中得到了应用，结果证实它有效的。     

卷积神经网络微地震事件检测

常规的微地震事件检测方法主要基于信号的特征计算,事件检测准确性依赖于算法的参数设置,受信号特征和信噪比变化的影响较大。为此,提出了一种基于卷积神经网络的微地震事件检测方法。该方法首先使用实际的油井水力压裂多站点微地震监测信号构建神经网络的样本数据集,样本数据包含有效事件信号和无效背景信号及其分类,然后用样本数据对神经网络进行训练和测试,得到微地震事件识别准确性最高的神经网络模型。使用训练好的神经网络模型对不同信噪比的合成微地震信号以及川渝地区多口油气井压裂微地震监测信号进行微地震事件检测。数据处理结果表明,训练好的卷积神经网络模型能有效自动检测微地震事件,且具有较好的抗噪性和泛化能力。     

波阻抗初值选择与地震道反演的多解性

基于褶积模型的地震道反演中,由于存在波阻抗与反射系数的递推关系式,所以反演结果必定受到波阻抗递推公式的影响,特别是要受到第一个波阻抗值即初值的影响。初值选择不同会出现反演的多解性;初值选择不当,会导致低频分量,相对波阻抗及岩层厚度的错误,产生地震解释的陷阱。     

地震数据体中非正常地震道的自动识别与评价方法

地震数据体中非正常地震道的识别一直是由人工进行分析的,如何快速而有效地识别和评价非正常地震道已经成为地震采集质量监控面临的重要问题.通过对地震道时窗能量特征和数据分数维的研究,提出了初至前是否起跳、极性反转、最大振幅异常、平均振幅异常、工业干扰道和主频异常等6种非正常地震道的自动识别方法和整体采集质量区域分布属性的评价方法,并开发了相应的软件系统.济阳坳陷纯化地区三维地震数据非正常地震道的自动识别和评价应用,提高了评价质量和工作效率,避免了一些人为感觉误差等因素的影响,同时展示了非正常地震道的分布情况,从而实现了地震采集数据由人工定性主观评价向自动定量客观评价的转变.     

利用多尺度形态学识别微地震监测中的弱信号

针对井中微地震监测数据由于信噪比低、震源强度小、信号弱等原因造成的有效信号难于识别的问题,本文将多尺度形态学理论应用于弱信号分析、识别中。有效信号与噪声在振幅和延续时间上具有一定的差异,因此可以在形态上进行数字信号分析。该方法基于波形形态的细节差异进行分析,对数据的形态特征进行分解。利用形态学中多个尺度的结构元素与原始数据进行运算,可以得到不同尺度的分量。通过分析不同尺度下的信号特征,估计并检测出微弱信号和噪声。模型数据测试和野外实际微地震资料处理结果均表明,本文方法可有效地识别较弱的信号并对噪声进行压制,验证了该方法的有效性和实用性。     

基于小波分解与Akaike信息准则的微地震初至拾取方法

微地震震源的定位要求精确确定初至,人工拾取微地震有效事件需要很大的工作量。首先讨论了Akaike信息准则(AIC)初至拾取方法;然后根据微地震信号在相邻小波尺度上连续的特点,将基于AIC的初至拾取方法与小波多尺度分析方法相结合,对微地震资料进行多尺度分析;最后利用AIC拾取初至,并根据初至的分布特点确定地震记录中是否存在有效的微地震事件。克服了传统AIC法由于噪声影响使初至点模糊而难以准确拾取的缺点。模型与实际资料的应用表明,基于小波分解与AIC相结合的初至拾取方法能够从信噪比低的资料中较准确地识别出有效微地震事件。     

多通道瞬变电磁法油气藏动态检测

油藏动态检测通过对油藏开采过程进行监测,建立动态油藏模型,从而优化开发方案,提高油气采收率。现有的油藏监测手段主要为地震方法,成本较高。试图从电磁法角度,探讨利用多通道瞬变电磁法对油气动态监测的优势。首先介绍了多通道瞬变电磁法的原理,即主要利用电偶极子源向地下发射伪随机序列,并在发射与接收端分别测量电流与电压变化,通过反褶积提取大地脉冲响应;其次分析了利用多通道瞬变电磁法油气藏探测的优势。研究表明多通道瞬变电磁法集合了电性源瞬变电磁法的特点,可以取得对高阻体的最佳探测效果,较适用于油气藏动态检测;最后以一个背斜油藏模型为例进行了数值模拟,研究结果表明多通道瞬变电磁法在合适偏移距下可以很好地圈定油气藏的边界,并揭示油气藏的变化。     

基于循环神经网络的微地震有效信号自动识别

微地震地面实时监测时,代表压裂主要信息的有效信号能量弱,常淹没在噪声中,这将直接影响微地震事件的识别和震源定位的效果,因此,采用准确、快速的方法从微地震数据中自动识别有效信号尤为关键.文中采用长短时记忆网络(LSTM)的循环神经网络模型,通过综合微地震有效信号的能量特征、频谱特征、统计特征等属性来进行模型训练,并加入R...     

微地震裂缝检测技术应用实例

对于断层和天然裂隙发育的致密砂岩储层,设计者希望通过人工压裂连通天然裂缝改造储层内部导流能力,使其更有效产油产气.然而储层内部复杂的各向异性使得压裂裂缝形态很难被提前预测,对储层改造过程中发生的微地震事件进行监测,可以通过微地震事件的分布及属性特征较准确地评估压裂效果.本文展示了一个致密砂岩储层改造微地震监测实例,通过微地震事件信号处理及定位结果分析,认识断层和水力压裂致裂的微地震信号特点及震源属性差异,查明了储层改造后产水原因.     

高分辨率归一化自举微分相似系数速度分析方法

高分辨率归一化自举微分相似系数(Normalized Bootstrapped Differential Semblance,NBDS)速度分析方法为地震资料的高分辨率速度分析提供了一种新途径。其具体思路是在标准相似系数法速度分析基础上引入归一化微分相似系数和统计学中的自举法,利用归一化微分相似系数对于地震道序的敏感性,通过自举法改变地震道排列顺序来放大相邻地震道间子波飘移量,在压制噪声产生的高相干值的同时使得速度分析相干算子最大化,从而提高速度分析算子的分辨率,改善常规相似系数叠加速度谱能量团发散现象,提高速度拾取精度。理论模型及实际地震资料试算结果表明,高分辨率NBDS速度分析结果的分辨率明显优于标准相似系数法,可代替标准相似系数法应用于时域速度分析构建速度谱。     

结合CEEMDAN和主成分分析的低信噪比微地震初至信号检测

微地震资料信噪比过低,传统方法的初至拾取精度与稳定性大多不理想。将基于自适应噪声完备经验模态分解（CEEMDAN）与主成分分析（PCA）相结合,有效地实现了低信噪比资料中的初至特征检测。针对低信噪比微地震资料进行CEEMDAN处理后,对各阶本征模态函数（IMF）进行PCA,再对各阶IMF的主成分进行加权重构,同时对次要成分进行压制与剔除,使三分量信号中具有较强一致性的初至信息得以保留。设计多组不同信噪比的测试信号,对方法的可行性进行测试,并最终应用于三分量实测信号。结果表明,该方法在极低信噪比条件下仍可实现对微地震信号初至的有效识别与检测。     

改进的微震事件反演重定位方法及其应用

水力压裂微地震监测资料处理解释的核心是微震事件反演定位,基于微震事件准确定位的裂缝成像结果可以为评价压裂施工效果、调整压裂设计和确定致密油气藏的开发方案等提供有效指导。为此,基于前人的研究成果,提出了改进的微震事件反演重定位方法。采取将常规的极化分析约束与空间约束相结合的思路,先对微震事件进行带极化分析约束的常规反演定位,再将走时残差目标函数加入空间约束项,对常规反演结果进行重定位。将常规方法和改进的方法应用于实际资料的微震事件反演定位并作裂缝成像,分别对压裂井中目的层段裂缝发育的走向、倾角、大小进行了描述,分析对比两种方法解释的裂缝形态,改进方法的成像结果成窄带状,收敛效果更好。     

Velocity calibration for microseismic event location using surface data

Because surface-based monitoring of hydraulic fracturing is not restricted by borehole geometry or the difficulties in maintaining subsurface equipment, it is becoming an increasingly common part of microseismic monitoring. The ability to determine an accurate velocity model for the monitored area directly affects the accuracy of microseismic event locations. However, velocity model calibration for location with surface instruments is difficult for several reasons: well log measurements are often inaccurate or incomplete, yielding intractable models; origin times of perforation shots are not always accurate; and the non-uniqueness of velocity models obtained by inversion becomes especially problematic when only perforation shots are used. In this paper, we propose a new approach to overcome these limitations. We establish an initial velocity model from well logging data, and then use the root mean square (RMS) error of double-difference arrival times as a proxy measure for the misfit between the well log velocity model and the true velocity structure of the medium. Double-difference RMS errors are reduced by using a very fast simulated annealing for model perturbance, and a sample set of double-difference RMS errors is then selected to determine an empirical threshold. This threshold value is set near the minimum RMS of the selected samples, and an appropriate number of travel times within the threshold range are chosen. The corresponding velocity models are then used to relocate the perforation-shot. We use the velocity model with the smallest relative location errors as the basis for microseismic location. Numerical analysis with exact input velocity models shows that although large differences exist between the calculated and true velocity models, perforation shots can still be located to their actual positions with the proposed technique; the location inaccuracy of the perforation is <2 m. Further tests on field data demonstrate the validity of this technique.     

相似系数阈值滤波的数据驱动控制束偏移

高斯束偏移不仅具有接近波动方程偏移的精度,而且具有Kirchhoff偏移灵活、高效的特点。然而当实际地震采集数据中含有较强噪声时,易产生偏移假象而影响成像质量。为此,在传统高斯束偏移的基础上,根据有效信号和干扰信号在τ-p域中的相干性差异,发展了一种基于相似系数阈值滤波的数据驱动控制束偏移方法。采用数据驱动策略,在高斯束偏移成像过程中,先计算τ-p道集的相似系数,再通过设定相似系数阈值控制干扰信号,从而降低偏移剖面中的随机噪声;控制束偏移可以直接提取角度域共成像点道集,无需复杂的角度映射变换且具有更高信噪比。模型测试及实际资料处理结果表明：对于低信噪比数据,控制束偏移剖面的信噪比明显高于常规高斯束偏移,但会损失相对振幅的可靠性;尽管控制束偏移在τ-p道集的滤波过程增加了一定的计算量,但总体与常规高斯束偏移方法的计算效率相当;相似系数阈值参数选取十分关键,阈值较小时偏移噪声较强,但过大阈值也可能压制部分有效信息或产生偏移假象,选取合适的阈值参数才能得到较理想的偏移剖面。     

基于小波分析及CB形态滤波的地震同相轴检测

根据地震同相轴及断层的特性,本文基于Bubble函数构造母小波函数,并采用高斯函数为父函数,对地震资料进行了二维小波分析,提取了地震同相轴的边缘信息,并二值化为二值图像,然后用CB形态滤波删除图像中延展度小的连通分量（噪声）。理论和实例计算表明,该方法具有很好的效果。