一种井中微地震数据的偏振分析方法及系统

摘要

本发明提供了一种井中微地震数据的偏振分析方法及系统，属于微地震资料处理领域。该方法包括：(1)，获得三分量井中微地震数据；(2)，将所述三分量井中微地震数据中的每一道数据变换到多尺度小波域；(3)，在每个尺度的小波域，计算三分量井中微地震数据中的每一道在该尺度的偏振角度；(4)，针对三分量井中微地震数据的每一道，根据各个尺度的偏振角度确定该道的偏振角度。对于低信噪比数据，本发明方法在井中微地震数据偏振分析中稳定性更好；与直接利用原始数据的偏振分析方法相比，本发明方法得到的偏振角精度更高。

说明书

技术领域

本发明属于微地震资料处理领域，具体涉及一种井中微地震数据的偏振分 析方法及系统。

背景技术

微地震监测技术是一项非常规技术，应用于水力压裂效果评价、矿产监测 和地质灾害监测等诸多领域。非常规油气，尤其是页岩气开发的快速发展，微 地震技术在优化压裂方案和开发井网部署方面起到重要作用，使油气田开发中 的微地震监测技术得以快速发展。微地震监测有井中微地震监测和地面微地震 监测两大类；井中微地震监测由于成本较低，应用广泛。

偏振分析是井中微地震资料处理过程中的关键步骤。偏振分析通过研究波 的偏振特性来提取波场空间偏振参数。偏振分析精度不仅影响井中微地震事件 定位精度；另外，也影响微地震事件的震相识别与检测。

当微地震数据信噪比足够高时，可直接利用原始数据进行偏振分析；然而， 微地震资料信噪比通常较低，直接利用原始数据进行偏振分析时将存在较大误 差，即存在低信噪比下三分量数据偏振角度估算困难的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种井中微地震 数据的偏振分析方法及系统，提高低信噪比数据下分析三分量数据偏振角度的 精度。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种井中微地震数据的偏振分析方法：

(1)，获得三分量井中微地震数据；

(2)，将所述三分量井中微地震数据中的每一道数据变换到多尺度小波域；

(3)，在每个尺度的小波域，计算三分量井中微地震数据中的每一道在该 尺度的偏振角度；

(4)，针对三分量井中微地震数据的每一道，根据各个尺度的偏振角度确 定该道的偏振角度。

所述步骤(1)中的操作包括：

利用三分量检波器记录井中微地震数据；

获得所述井中微地震数据中的直达纵波数据作为三分量井中微地震数据；

所述直达纵波数据包括水平分量x，水平分量y，垂直分量z。

所述步骤(2)的操作包括：

采用Mallat算法将所述三分量井中微地震数据中的每一道数据变换到多尺 度小波域得到各个尺度的变换后的数据。

所述步骤(2)还包括：

采用低通滤波器对所述各个尺度的变换后的数据进行滤波。

所述步骤(3)的操作包括：

在每个尺度的小波域，对所述三分量井中微地震数据中的道j，进行以下操 作：

(31)，计算函数

其中，

x

x

(32)，将使得E

所述步骤(32)的操作包括：

设定θ的取值范围和步长；

从θ的最小值开始，每迭代一次增加1个步长，直到达到θ的最大值；在 每次迭代中均进行步骤(31)的操作得到一个E

迭代完成后得到不同的θ对应的E

将所述最大值对应的θ作为井中微地震数据中的道j在尺度i的偏振角度

所述步骤(4)的操作包括：

(41)对于道j，其在尺度i的偏振角度为

(42)选取在所述排序后的序列中位于中间位置的值作为道j的偏振角度 θ

所述步骤(42)的操作包括：

如果M是奇数，则将所述排序后的序列中位于中间位置的值作为道j的偏振 角度θ

如果M是偶数，则取所述排序后的序列中位于中间位置的两个值的平均值 作为道j的偏振角度θ

本发明还提供了一种井中微地震数据的偏振分析系统，包括：

数据采集单元，用于获得三分量井中微地震数据；

转换单元，与数据采集单元连接，用于将所述三分量井中微地震数据中的 每一道数据变换到多尺度小波域；

计算单元，与转换单元连接，用于在每个尺度的小波域，计算三分量井中 微地震数据中的每一道在该尺度的偏振角度；

偏振角度确定单元，与所述计算单元连接，用于针对三分量井中微地震数 据的每一道，根据各个尺度的偏振角度，确定该道的偏振角度。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储 有计算机可执行的至少一个程序，所述至少一个程序被所述计算机执行时使所 述计算机执行本发明的一种井中微地震数据的偏振分析方法中的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)对于低信噪比数据，本发明方法在井中微地震数据偏振分析中稳定性更 好；

2)与直接利用原始数据的偏振分析方法相比，本发明方法得到的偏振角精 度更高。

附图说明

图1本发明方法的步骤框图；

图2-1实施例中模拟的一道井中微地震数据的水平分量x；

图2-2实施例中模拟的一道井中微地震数据的水平分量y；

图3实施例中不同信噪比条件下偏振角度误差；

图4本发明系统的组成结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

当井中微地震有效信号中含有噪音时，由于噪音和信号在不同的小波尺度 下表现形式不同，可以利用二者间的差异来处理微地震数据。利用离散小波变 换将原始微地震数据变换到不同尺度的小波域中进行处理，能有效避开噪音的 干扰。本发明方法在多尺度小波域中计算偏振角度，在估算偏振角度处理过程 中增加了有用信息量，提高了低信噪比条件下偏振角度的精度。

如图1所示，本发明方法包括：

⑴，获得三分量井中微地震数据；

具体的，所述步骤(1)中所获得的三分量井中微地震数据为微地震数据的 直达纵波(P波)数据(下面步骤中的“井中微地震数据”均指直达纵波数据， 该直达纵波数据包括水平分量x，水平分量y，垂直分量z)；其中，每道井中微 地地震数据由三分量检波器记录，包括水平分量x，水平分量y，垂直分量z。

⑵，将所述井中微地震数据中每一道的数据变换到多尺度小波域；

具体的，将井中微地震数据中每一道的三分量数据变换到多尺度小波域。 可根据需要确定多尺度小波变换的初始化参数，例如小波基类型和最大小波分 解尺度M等。本领域技术人员可根据需要选择任意适用的小波基类型(例如， 多贝西小波)和最大分解尺度M等。

采用现有的Mallat算法将井中微地震数据中每一道的数据变换到多尺度小 波域；通过低通滤波器H递归计算微地震数据s

t表示时间，s

采用低通滤波器H进行滤波处理的目的是：1)减少噪音影响，2)多个尺 度同时计算，提高结果稳定性。

⑶，在每个尺度的小波域，计算井中微地震数据中的每一道在该尺度的偏 振角度

在每个尺度的小波域，针对所述井中微地震数据中的道j，计算水平偏振角 度具体步骤如下；

首先，计算函数

其中，

x

最后，将使得E

设定θ的取值范围为(-π,π)和步长，步长根据具体数值计算的方法和计算精 度来确定，水平分量x、水平分量y的值是确定的，将不同的θ依次代入上式， 迭代(迭代过程中，利用θ的最小值和步长改变的θ值，即从θ的最小值开始， 每迭代一次增加1个步长，直到达到θ的最大值。)计算得到不同的θ对应的 E

⑷，针对井中微地震数据的每一道，基于各个尺度的小波域的偏振角度

针对所述井中微地震数据中的道j的所有偏振角度

选取在所述排序后的序列中位于中间位置的值作为道j的偏振角度θ

本发明还提供了一种井中微地震数据的偏振分析系统，如图4所示，包括：

数据采集单元10，用于获得三分量井中微地震数据；

转换单元20，与数据采集单元10连接，用于将所述三分量井中微地震数据 中的每一道数据变换到多尺度小波域；

计算单元30，与转换单元20连接，用于在每个尺度的小波域，计算三分量 井中微地震数据中的每一道在该尺度的偏振角度；

偏振角度确定单元40，与所述计算单元30连接，用于针对井中微地震数据 的每一道，根据各个尺度的偏振角度，确定该道的偏振角度。

利用本发明的方法对井中微地震数据进行偏振分析的实施例如下：

在本实施例中，采用模拟的微地震数据对本方法进行验证。

图2-1和图2-2为模拟的一道井中微地震数据，图2-1为水平分量x，图 2-2为水平分量y；该模拟数据中加入了高斯白噪声，信噪比为10；该道模型数 据的真实偏振角度为50度。图3为模拟数据在不同信噪比条件下的偏振角度误 差，其中对比了本发明方法的偏振角度误差和只利用原始数据的方法的偏振角 度误差；从图3可以看出本发明的方法计算的偏振角度误差更小。模型测试表 明本发明的偏振分析方法的精度更高。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言， 在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形， 而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是 优选的，而并不具有限制性的意义。