CN103675917B - 一种识别微地震监测信号谐振干扰并进行有效压制的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是压裂微地震监测中识别信号谐振干扰并压制的方法，将压裂微地震事件信号转换到频率域，对三分量频谱按照水平、垂直分量分开排列，确定谐振信号频带范围，在垂直分量频谱排列上选取无谐振干扰频谱道，计算频率采样点的能量，整道信号主频带能量，前后能量的比值为微地震信号在该采样点的相对衰减系数，计算三分量各排列中所有谐振干扰频谱的主频带能量，乘以对应采样点的衰减系数得到频谱补偿值完成谐振干扰频带补偿，把频率域信号反傅里叶变换到时间域完成谐振信号的压制。本发明可以高效识别微地震信号中的谐振干扰并进行有效的压制，对有效信号的伤害降到最小。使用简洁，运算效率高。
Description
技术领域
本发明涉及压裂微地震监测数据处理技术，具体是一种识别微地震监测信号谐振干扰并进行有效压制的方法。
背景技术
压裂微地震监测是指监测在油田进行压裂施工过程中因岩石破裂而产生的微地震事件。压裂微地震监测信号由于特殊的井下采集方式和井下检波器与井壁耦合不好而造成采集资料常出现谐振干扰，对资料的处理产生了很大影响。
由于压裂微地震监测信号持续时间长、数据量庞大，不可能对某一小部分信号进行单独处理，目前对压裂微地震监测中的谐振干扰主要采取批量的带通滤波方法。带通滤波是直接在信号的频谱上加窗限制该频带的能量。这样在一定程度可以压制谐振干扰，但是改变了信号本身的频谱，也压制该频段的有效信号，一定程度破坏信号的完整性；特别是影响微地震事件到达时刻的起跳点，对准确拾取微地震事件到达时间有影响，从而影响了微地震监测资料的处理效果，对微地震事件定位结果造成较大误差。
发明内容
本发明目的是提供一种识别准确，对有效信号伤害程度小的识别微地震监测信号谐振干扰并进行有效压制的方法。
本发明通过以下具体步骤实现
1)用井下三分量检波器在井中采集油田压裂施工过程中产生的微地震事件信号；
2)根据微地震事件信号能量比进行微地震信号识别；
3)在时间域对微地震事件信号进行傅里叶变换，转换到频率域；
4)对微地震事件信号的三分量频谱，分别按照水平分量X、水平分量Y和垂直分量Z分开排列；
步骤4)所述的分开排列是所有三分量检波器水平分量X的频谱为一个排列，水平分量Y的频谱为一个排列，垂直分量Z的频谱为一个排列。
步骤4)所述的分开排列采用沿检波器布设顺序自上而下排列。
5)确定谐振信号在每个分量的频带范围，对谐振干扰信号识别；
步骤5)所述的识别是根据谐振信号在每个分量的频谱排列上表现为谐振信号的频谱为单个检波器上孤立的异常强幅值或在多个检波器上持续强幅值。
6)在垂直分量Z频谱排列上选取无谐振干扰频谱道，计算频带范围内每个频率采样点的能量，再计算整道信号主频带能量，前者与后者能量的比值为微地震信号在该采样点的相对衰减系数；
计算三分量各排列中所有谐振干扰频谱的主频带能量，乘以对应频率采样点的衰减系数得到该频率采样点频谱补偿值，完成谐振干扰频带的补偿；
7)把完成补偿的频率域信号做反傅里叶变换到时间域，完成谐振信号的压制。
本发明可以高效识别微地震信号中的谐振干扰并进行有效的压制，对有效信号的伤害降到最小。使用简洁，运算效率高。
附图说明
图1微地震事件原始信号；
图2微地震事件原始信号频谱；
图3滤波处理后的微地震事件信号；
图4滤波处理后的微地震事件信号频谱；
图5微地震事件原始信号检波器三分量频谱；
图6本发明压制谐振后的微地震事件信号；
图7本发明压制谐振后的微地震事件信号频谱；
图8本发明压制谐振后的检波器三分量频谱。
具体实施方式
本发明是在压裂微地震监测资料处理中，利用频谱补偿的方法对微地震监测信号中的谐振信号进行压制处理。首先是对信号进行频率域转换，识别各检波器的谐振频带，在频率域对谐振频段进行合理补偿，到达即最小化伤害有效信号又非常有效地压制谐振干扰。
以下结合附图详细说明本发明，本发明具体实施步骤如下：
1)用井下三分量检波器在井中采集油田压裂施工过程中产生的微地震事件信号；
2)根据微地震事件信号能量比进行微地震信号识别，图1中有明显的谐振干扰，谐振信号波形相对宽；
3)在时间域对微地震事件信号进行傅里叶变换，转换到频率域，图2是微地震事件信号频率域频谱，常规手段(宽波形)识别的谐振频带如图2所示，直接采用常规的带陷滤波会出现新的干扰，如图4和图3。
4)自上而下对微地震事件信号的三分量频谱，分别按照水平分量X、水平分量Y和垂直分量Z分开排列，如图5。根据谐振信号的频谱特性，谐振频带更简单准确识别。所述的分开排列是所有三分量检波器水平分量X的频谱为一个排列，水平分量Y的频谱为一个排列，垂直分量Z的频谱为一个排列。所述的分开排列采用沿检波器布设顺序自上而下排列。
5)确定谐振信号在每个分量的频带范围，对谐振干扰信号识别；所述的识别是根据谐振信号在每个分量的频谱排列上表现为谐振信号的频谱为单个检波器上孤立的异常强幅值或在多个检波器上持续强幅值。
6)垂直分量Z在套管固结良好的井壁不受谐振影响，在垂直分量Z频谱排列上选取无谐振干扰频谱道，计算频带范围内每个频率采样点的能量，再计算整道信号主频带能量，前者与后者能量的比值为微地震信号在该采样点的相对衰减系数；
计算三分量各排列中所有谐振干扰频谱的主频带能量，乘以对应频率采样点的衰减系数得到该频率采样点频谱补偿值，完成谐振干扰频带的补偿，得到压制谐振后的信号，完成频率域补偿的频谱如图8，可见检波器的各分量上的谐振频带都得到了有效的压制。
7)把完成补偿的频率域信号做反傅里叶变换到时间域，完成谐振信号的压制，如图6。
比较图4和图7本发明较大程度恢复了有效信号频谱，比较图5和图8本发明较大程度压制了谐振频带，比较图3和图6本发明压制谐振后的信号伤害达到了最小。
Claims (4)
1.一种识别微地震监测信号谐振干扰并进行有效压制的方法，特点是通过以下步骤实现：
1）用井下三分量检波器在井中采集油田压裂施工过程中产生的微地震事件信号；
2）根据微地震事件信号能量比进行微地震信号识别；
3）在时间域对微地震事件信号进行傅里叶变换，转换到频率域；
4）对微地震事件信号的三分量频谱，分别按照水平分量X、水平分量Y和垂直分量Z分开排列；
5）确定谐振信号在每个分量的频带范围，对谐振干扰信号识别；
6）在垂直分量Z频谱排列上选取无谐振干扰频谱道，计算频带范围内每个频率采样点的能量，再计算整道信号主频带能量，前者与后者能量的比值为微地震信号在该采样点的相对衰减系数；
计算三分量各排列中所有谐振干扰频谱的主频带能量，乘以对应频率采样点的衰减系数得到该频率采样点频谱补偿值，完成谐振干扰频带的补偿；
7）把完成补偿的频率域信号做反傅里叶变换到时间域，完成谐振信号的压制。
2.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤4）所述的分开排列是所有三分量检波器水平分量X的频谱为一个排列，水平分量Y的频谱为一个排列，垂直分量Z的频谱为一个排列。
3.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤4）所述的分开排列采用沿检波器布设顺序自上而下排列。
4.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤5）所述的识别是根据谐振信号在每个分量的频谱排列上表现为谐振信号的频谱为单个检波器上孤立的异常强幅值或在多个检波器上持续强幅值。
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