一種井中微地震三分量旋轉(zhuǎn)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種井中微地震三分量旋轉(zhuǎn)方法，屬于井中微地震三分量信號(hào)處理領(lǐng)域。所述方法首先輸入X分量和Y分量，然后進(jìn)行極值求解獲得X方向方位角以及新的R分量和T分量；然后輸入Z分量和R分量，再進(jìn)行極值求解獲得Z方向方位角以及新的P分量和S分量；最后，將P分量、S分量和T分量作為原來(lái)X分量、Y分量和Z分量的旋轉(zhuǎn)結(jié)果。本發(fā)明不僅可以實(shí)現(xiàn)井中微地震X、Y、Z分量準(zhǔn)確旋轉(zhuǎn)，獲得新的振幅一致性三分量P、S、T，而且還可以獲得波傳播與X分量方位角e、與Z分量方位角P等信息。另外，本發(fā)明方法受噪音影響較小，計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定，輸入數(shù)據(jù)沒(méi)有限制P波還是S波。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種井中微地震三分量旋轉(zhuǎn)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三分量旋 轉(zhuǎn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 井中微地震壓裂監(jiān)測(cè)技術(shù)是近年來(lái)在低滲透油氣藏壓裂改造領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要 新技術(shù)之一。該項(xiàng)技術(shù)通過(guò)布置在井中的三分量檢波器，來(lái)監(jiān)測(cè)油藏注水、注氣、熱驅(qū)及油 氣采出等作業(yè)時(shí)引起地下應(yīng)力場(chǎng)變化，導(dǎo)致巖層裂縫或錯(cuò)斷所產(chǎn)生的地震波，通過(guò)微地震 資料處理，反演裂縫屬性裂縫的幾何形狀和空間展布，進(jìn)而監(jiān)測(cè)油藏動(dòng)態(tài)。
[0003] 常規(guī)地震三分量旋轉(zhuǎn)是通過(guò)已經(jīng)炮點(diǎn)位置與三分量檢波器方位關(guān)系進(jìn)行坐標(biāo)換 算分解來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是井中微地震不僅震源位置未知，而且三分量檢波器水平分量方向具有 隨機(jī)性，這給井中微地震旋轉(zhuǎn)帶來(lái)較大難度。因此，在室內(nèi)資料處理中，在進(jìn)行井中微地震 震源定位之前，必須首先準(zhǔn)確計(jì)算出三分量檢波器水平方位、垂直方位，對(duì)三分量數(shù)據(jù)進(jìn)行 旋轉(zhuǎn)處理。關(guān)于井中微地震三分量旋轉(zhuǎn)算法文獻(xiàn)較少，最近幾年大多數(shù)研究是借助井間地 震VSP三分量旋轉(zhuǎn)，通過(guò)井軌跡、三分量偏振關(guān)系建立原點(diǎn)坐標(biāo)系、參考坐標(biāo)系、旋轉(zhuǎn)坐標(biāo) 系等矩陣之間數(shù)學(xué)相乘來(lái)實(shí)現(xiàn)，如2010年劉忠亮提出的微地震監(jiān)測(cè)中三分量檢波器的定 位，但是該方法計(jì)算過(guò)程繁瑣，對(duì)復(fù)雜斜井軌跡應(yīng)用效率較低。
[0004] 目前國(guó)內(nèi)外最常用成熟方法是矢端曲線法，其原理是：野外采集的微地震資料中， 從P波震源傳到井下檢波器的第一個(gè)直達(dá)P波，其質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向和波的傳播方向一致，都在 由震源和井確定的平面內(nèi)，這種直達(dá)P波的偏振是線性的，它在水平面內(nèi)的投影也是直線。 根據(jù)這一假設(shè)，就可以用直達(dá)波偏振方向在水平面內(nèi)的投影作為參考，測(cè)出三分量檢波器 觀測(cè)時(shí)水平分量的相對(duì)方位，并將觀測(cè)的水平分量信號(hào)轉(zhuǎn)換到以直達(dá)P波偏振方向在水平 面內(nèi)的投影為參考的一致坐標(biāo)系統(tǒng)中。
[0005] 下面介紹矢端曲線方法實(shí)現(xiàn)兩分量旋轉(zhuǎn)計(jì)算公式。設(shè)兩分量X、Y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：

【權(quán)利要求】
1. 一種井中微地震三分量旋轉(zhuǎn)方法，其特征在于：所述方法首先輸入X分量和Y分量， 然后進(jìn)行極值求解獲得X方向方位角以及新的R分量和Τ分量；然后輸入Ζ分量和R分量， 再進(jìn)行極值求解獲得Ζ方向方位角以及新的Ρ分量和S分量；最后，將Ρ分量、S分量和Τ 分量作為原來(lái)X分量、Υ分量和Ζ分量的旋轉(zhuǎn)結(jié)果。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井中微地震三分量旋轉(zhuǎn)方法，其特征在于：所述方法包括： 第一步，假設(shè)X方向方位角Θ，經(jīng)坐標(biāo)分解后Χ、Υ分量的能量差值函數(shù)為g(0)，即：
其中，Xi、yi分別表示X、Y分量振幅值，i為樣點(diǎn)序號(hào)； 函數(shù)g(9)存在一個(gè)唯一的X方向方位角Θ%使得g(0)值達(dá)到最小，通過(guò)極值求解 求得所述唯一的X方向方位角Θ%
則此時(shí)X、Y分量坐標(biāo)分解后的兩分量為R分量、T分量，有：
第二步，假設(shè)Z方向方位角對(duì)Z分量、R分量坐標(biāo)分解，能量差值函數(shù)為,即：
其中，Zi、氏分別表示Z、R分量振幅值，i為樣點(diǎn)序號(hào)； 函數(shù)
存在一個(gè)唯一的Z方向方位角-\使得
值達(dá)到最小，通過(guò)極值求解求得所 述唯一的Z方向方位角
5
則此時(shí)Z、R分量坐標(biāo)分解后的兩分量為P分量、S分量，有：
至此實(shí)現(xiàn)了對(duì)井中微地震三分量X、Y、Z的旋轉(zhuǎn)處理，獲得了新的三分量P、S、T。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的井中微地震三分量旋轉(zhuǎn)方法，其特征在于：所述第一步中所 述通過(guò)極值求解求得所述唯一的X方向方位角Θ ?是采用角度掃描法實(shí)現(xiàn)的，包括以下步 驟： 設(shè)初始角度Θ 〇,且Θ 〇 = 〇. 〇,角度掃描步長(zhǎng)Λ Θ，且Λ Θ = 〇. 5 ; 令方位角θ」=θ〇+Λ 0*j，其中，j = 1，2,3，····，且要求θ」< 360; 當(dāng)j = 1，2,3，...，計(jì)算所有能量差值函數(shù)g(ep :
將叫作為橫坐標(biāo)，g(Θ J作為縱坐標(biāo)，建立叫與g(Θ J的離散關(guān)系圖，從該離散關(guān) 系圖上尋找g(ep的最大值對(duì)應(yīng)的％，即為所求唯一的X方向方位角θ'
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井中微地震三分量旋轉(zhuǎn)方法，其特征在于：所述第二步中所 述通過(guò)極值求解求得所述唯一的ζ方向方位角<^是采用角度掃描法實(shí)現(xiàn)的，包括以下步 驟： 設(shè)初始角度
，且
，角度掃描步長(zhǎng)
》且
； 令方位角
y其中，j = 1，2,3,....，且要求
; 當(dāng)j = 1，2, 3,....，計(jì)算所有能量差值函數(shù)<
：
將作為橫坐標(biāo)，
作為縱坐標(biāo)，建立
的離散關(guān)系圖，從該離散關(guān)系圖上 尋找
最大值對(duì)應(yīng)汽為所求唯一的Z方向方位角
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【文檔編號(hào)】G01V1/28GK104216005SQ201310217920
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2013年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月3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