CN105372696A - 一种微地震的定位方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微地震的定位方法和系统，属于地质勘探技术领域，可以快速且较为准确地定位出为地震发生的地点，提高了微地震监测与研究的效率。该微地震的定位系统包括多个子系统，任一子系统包括一处理单元和多个采集单元，所述多个采集单元连接处理单元、分布在采集单元周围；其中，采集单元用于采集微地震的初至旅行时并发送给处理单元；所述处理单元用于接收到来自各采集单元的初至旅行时后，处理各初至旅行时得到微地震发生地点。

Description

一种微地震的定位方法和系统

技术领域

本发明涉及地质勘探技术领域，具体地说，涉及一种微地震的定位方法和系统。

背景技术

微地震监测技术是近年来快速发展起来的解决低渗透油气藏开发的重要技术。随着对能源开发的进一步重视及需求，微地震监测与研究对致密砂岩、页岩等非常规油气藏的开发起到至关重要的作用。微地震技术是通过对相邻井中的地震检波器接收到的来自压裂井在压裂过程中的微地震信号(目前主要指微地震初至旅行时)进行分析，来描述压裂过程中裂缝生长的几何分布以及流体运移特征(例如裂缝的高度、长度以及方位)。这些信息可以优化压裂设计以及提高油气藏管理，从而提高油气田的产能。其中，利用射孔进行压裂，射孔是采用特殊聚能器材进入井眼预定层位进行爆炸开孔让井下地层内流体进入孔眼的作业活动，普遍应用于油气田和煤田。

发明人发现，现有的微地震监测技术中，定位出微地震发生的地点的速度仍不够快，影响了微地震监测与研究的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微地震的定位方法和系统，可以提高定位出微地震发生的地点的速度，提高了微地震监测与研究的效率。

本发明提供一种微地震的定位系统，所述系统包括多个子系统，任一子系统包括一处理单元和多个采集单元，所述多个采集单元连接处理单元、分布在采集单元周围；

其中，采集单元用于采集微地震的初至旅行时并发送给处理单元；所述处理单元用于接收到来自各采集单元的初至旅行时后，处理各初至旅行时得到微地震发生地点。

任一子系统还包括位于所述多个采集单元中心的一个中心的采集单元，所述中心的采集单元与其他采集单元位于同一水平面，其他采集单元均匀分布在所述中心的采集单元周围且与所述中心的采集单元的距离相等。

任一子系统包括处理单元、四个采集单元和一个中心的采集单元，所述中心的采集单元和其他采集单元的排布呈十字形。

位于中心的采集单元与其他采集单元之间的距离为20米。

采集单元为三分量检波器。

所述系统包括若干个子系统，所述若干个子系统围成数个中心点重合的圆形或正方形，其中，数个中心点重合的图形中，最内层的为正方形，最外层的为圆形。

所述系统包括25个子系统，其中，16个子系统围成圆形且相邻子系统之间的距离相等，所述圆形的圆心设置有一子系统，其余8个子系统围绕圆形的圆心排列成正方形且分别位于该正方形的端点或边的中点，该正方形位于圆形的内部。

所述正方形的任一端点、所述圆形上的一个子系统和中心的子系统在一条直线上。

本发明带来了以下有益效果：本发明提供了一种微地震的定位系统，所述系统包括多个子系统，每一子系统包括一处理单元和多个围绕处理单元设置的采集单元。该采集系统在接收到来自来自各采集单元的微地震的初至旅行时后，处理各初至旅行时得到微地震发生地点。实现了在采集初至旅行时的同时完成对初至旅行时的初始分析，能够提高定位出微地震发生的地点的速度，有效地提高了微地震监测与研究的效率。

本发明第二方面提供了一种微地震的定位方法，为基于上述的定位系统的方法，包括：

采集单元采集微地震的初至旅行时并将其发送给处理单元；

处理单元接收到来自各采集单元的初至旅行时后，处理各初至旅行时得到微地震发生地点。

所述处理单元接收到来自各采集单元的初至旅行时后，处理各初至旅行时得到微地震发生地点包括：

所述处理单元接收到来自各采集单元的初至旅行时后，结合各采集单元的位置、微地震的平均速度和各初至旅行时得到微地震发生地点。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是本发明实施例提供的子系统的结构示意图一；

图2是本发明实施例提供的子系统的结构示意图二；

图3是本发明实施例提供的子系统的结构示意图三；

图4是本发明实施例中的微地震的定位系统的结构示意图；

图5是本发明实施例中的微地震的定位方法的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

本实施例中提供了一种微地震的定位系统，所述系统包括多个子系统。如图1所示，任一子系统包括一处理单元和多个采集单元(图1中的采集单元1、采集单元2、采集单元3、采集单元4、采集单元5、……、采集单元n)，所述多个采集单元连接处理单元、分布在采集单元周围。

其中，采集单元用于采集微地震的初至旅行时并发送给处理单元；所述处理单元用于接收到来自各采集单元的初至旅行时后，处理各初至旅行时得到微地震发生地点。

一般的，微地震发生后所发出的地震波到达各个采集单元的初至旅行时不相同，因此，处理单元可对各采集单元发送来的初至旅行时进行处理进而得到微地震发生地点。

在本发明实施例中，提供了一种微地震的定位系统，该系统包括多个子系统，每一子系统包括一处理单元和多个围绕处理单元设置的采集单元。该采集系统在接收到来自来自各采集单元的微地震的初至旅行时后，处理各初至旅行时得到微地震发生地点。实现了在采集初至旅行时的同时完成对初至旅行时的初始分析，能够提高定位出微地震发生的地点的速度，有效地提高了微地震监测与研究的效率。

一般来说，为了便于利用采集单元定位微地震的发生地点，采集单元通常都设置在地下。优选的，如图2所示，任一子系统包括四个位于处理单元周围的采集单元1、采集单元2、采集单元3和采集单元4，其中，四个采集单元1至4分别位于处理单元的正北、正东、正南和正西方向。显然，该四个采集单元1至4和处理单元的排布方式类似直角坐标系，处理单元所在相当于该直角坐标系的原点。这样的排布方式有利于处理单元更好地根据各采集单元发送来的初至旅行时进行定位，并且方便相关工作人员的设置。

进一步的，为了更好地定位微地震发生的地点，如图3所示，任一子系统还包括位于所述多个采集单元中心的采集单元5，所述中心的采集单元5与其他采集单元1至4位于同一水平面，其他采集单元1至4均匀分布在所述中心的采集单元5周围且与所述中心的采集单元5的距离相等。

优选的，任一子系统包括处理单元、四个采集单元和一个中心的采集单元，所述中心的采集单元和其他采集单元的排布呈十字形。即该四个采集单元和一个中心的采集单元的排布方式类似直角坐标系，中心的采集单元5相当于直角坐标系的原点。类似的，其余四个采集单元1至4分别位于中心的采集单元5的正北、正东、正南和正西方向。

在本发明实施例中，为了便于较为精确地定位微地震发生的地点，位于中心的采集单元5与其他采集单元1至4之间的距离应合理设置，例如，为20米。

优选的，本发明实施例中的采集单元优选为三分量检波器。三分量检波器是多波勘探时使用的特种检波器。与单分量的常规地震检波器不同，每个三分量检波器内装有三个互相垂直的传感器，以记录质点振动速度向量的三个分量，用于同时记录纵波、横波、转换波。

具体的，由于微地震产生的主要地震波为横波，现有技术中的单分量检波器仅能记录到纵波，对横波的感应、获知能力较差。而三分量检波器可以获取微地震产生的横波，相比单分量检波器而言，可以获取到更多的微地震的信息，为相关人员的研究提供更为全面的资料。

需要说明的是，在本发明实施例中，采集单元也可选为单分量检波器，单分量检波器可记录下微地震产生的纵波的初至旅行时。进而处理单元可根据各单分量检波器记录下的初至旅行时进行分析。

实际中，系统中各子系统的排布方式多种多样。一般说来，定位结果的精度与子系统的个数成正比，但此时该系统的构建、维护成本也较高。在本发明实施例中，系统系统包括若干个子系统，所述若干个子系统围成数个中心点重合的圆形或正方形，其中，数个中心点重合的图形中，最内层的为正方形，最外层的为圆形。

出于精度和经济成本的综合考量，如图4所示，为本发明所提供的定位系统的具体结构示意图。图4中，每一个圆圈代表一个子系统。

具体的，本发明实施例所提供的系统具体包括25个子系统。其中，16个子系统围成圆形且相邻子系统之间的距离相等，所述圆形的圆心设置有一子系统，其余8个子系统围绕圆形的圆心排列成正方形且分别位于该正方形的端点或边的中点，该正方形位于圆形的内部。

优选的，为了便于定位微地震和设置子系统的各个单元，所述正方形的任一端点、所述圆形上的一个子系统和中心的子系统在一条直线上。特别的，正方形的四个端点分别指向正北、正东、正南和正西方向。

如图4所示，上述25个子系统可将该圆形的区域划分为多个小区域，更有利于精确定位微地震的发生地点。

由于一般微地震监测的采集中心不超过2千米，即图4中的圆形的区域的半径为2千米。可知，在本发明实施例中，相邻的子系统之间的距离为1000米左右。

其中，各子系统所包括的采集单元的个数、排布方法可随意设置。但优选的，为每一子系统包括排布成类似直角坐标系的五个采集单元，并且任一子系统中，其余四个采集单元分别位于中心的采集单元的正北、正东、正南和正西方向。

进一步的，本发明实施例还提供了一种基于上述系统的微地震的定位方法，其中，如图5所示，包括：

步骤S101、采集单元采集微地震的初至旅行时并将其发送给处理单元。

步骤S102、处理单元接收到来自各采集单元的初至旅行时后，处理各初至旅行时得到微地震发生地点。

具体的，步骤S102包括：所述处理单元接收到来自各采集单元的初至旅行时后，结合各采集单元的位置、微地震的平均速度和各初至旅行时得到微地震发生地点。

以下，结合图3对本发明所提供的定位方法进行具体描述：

假设微地震的震源点存在于采集单元5、采集单元2和采集单元3所划分出的象限内，可知：

$\sqrt{{(X-X_2)}^2+{(Y-Y_2)}^2+{(Z-Z_2)}^2}-\sqrt{{(X-X_3)}^2+{(Y-Y_3)}^2+{(Z-Z_3)}^2}=\mathrm{\Δt}\·V---\left(1\right)$

其中震源点坐标为(X，Y，Z)，采集单元2坐标为(X₂，Y₂，Z₂)，采集单元3坐标为(X₃，Y₃，Z₃)，Δt为地震波到达采集单元2和采集单元3的初至旅行时的时间差，V为地震波传播的平均速度。这样对于震源点来说，到达任意两个采集单元都存在初至旅行时的时间差。因此，在同一子系统中，存在10个关于初至旅行时的时间差方程。此时处理单元可根据该10个方程来对微地震的震源点进行方位判断。例如，如果在采集单元2和采集单元3初至旅行时的时间差Δt为正值，则可判定微地震的震源点距离采集单元3较近；反之，如果Δt为负值，则处理单元可判定微地震的震源点距离采集单元2较近。

另外，由式(1)可知，任一方程可圈出一较大的立体区域。综上，处理单元将10个方程汇总，得到各方程的共同区域，该区域即为微地震的震源点所在。

一般的，经过一个系统中各个子系统的处理单元的处理，最终能确定一个边长为10米左右的立方体，即为微地震的震源点所在。

需要说明的是，由于地层一般为各向异性，亦称“非均质性”。即地层的结构、密度等不一致，因此为了便于分析、计算，用平均速度V来代替地震波在每一层结构中的实际速度。其中，平均速度可根据测井资料等技术手段获得，本发明实施例对此不进行赘述。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种微地震的定位系统，其特征在于，所述系统包括多个子系统，任一子系统包括一处理单元和多个采集单元，所述多个采集单元连接处理单元、分布在处理单元周围；

其中，采集单元用于采集微地震的初至旅行时并发送给处理单元；所述处理单元用于接收到来自各采集单元的初至旅行时后，处理各初至旅行时得到微地震发生地点。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，任一子系统还包括位于所述多个采集单元中心的采集单元，所述中心的采集单元与其他采集单元位于同一水平面，其他采集单元均匀分布在所述中心的采集单元周围且与所述中心的采集单元的距离相等。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，任一子系统包括处理单元、四个采集单元和一个中心的采集单元，所述中心的采集单元和其他采集单元的排布呈十字形。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，

所述中心的采集单元与其他采集单元之间的距离为20米。

5.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，采集单元为三分量检波器。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统包括若干个子系统，所述若干个子系统围成数个中心点重合的圆形或正方形，其中，数个中心点重合的图形中，最内层的为正方形，最外层的为圆形。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统包括25个子系统，其中，16个子系统围成圆形且相邻子系统之间的距离相等，所述圆形的圆心设置有一子系统，其余8个子系统围绕圆形的圆心排列成正方形且分别位于该正方形的端点或边的中点，该正方形位于圆形的内部。

8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述正方形的任一端点、所述圆形上的一个子系统和中心的子系统在一条直线上。

9.一种微地震的定位方法，其特征在于，为基于权利要求1-8任一项所述的定位系统的方法，包括：

采集单元采集微地震的初至旅行时并将其发送给处理单元；

处理单元接收到来自各采集单元的初至旅行时后，处理各初至旅行时得到微地震发生地点。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述处理单元接收到来自各采集单元的初至旅行时后，处理各初至旅行时得到微地震发生地点包括：

所述处理单元接收到来自各采集单元的初至旅行时后，结合各采集单元的位置、微地震的平均速度和各初至旅行时得到微地震发生地点。