CN106291692B - 盲源地震波场微地震事件的检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

提出了一种盲源地震波场微地震事件的检测方法和装置，该方法包括：判断当前地震道中有无微地震信号；在判断为有微地震信号的情况下，记录当前地震道中微地震信号出现的近似采样序列号；求上述近似采样序列号与相邻的判断为有微地震信号的地震道中微地震信号出现的近似采样序列号的差的绝对值；在所述差的绝对值小于预定阈值的情况下，确定以当前地震道中微地震信号出现的近似采样序列号作为当前地震道中微地震信号出现的采样序列号。

Description

盲源地震波场微地震事件的检测方法和装置

技术领域

本发明属于地震勘探和开发领域，具体涉及一种盲源地震波场微地震事件的检测方法和装置。

背景技术

盲源地震记录的特点之一是，盲源地震记录有效信号弱，往往淹没于各种噪声中，无法观察到有效波。采用已有的初至波自动拾取技术，即利用地震记录中短时窗和长时窗的能量比，往往不能取得较为理想的结果。

发明内容

本公开的目的在提供一种盲源地震波场微地震事件的检测方法和装置，以解决盲源地震记录有效信号弱的问题。

根据本发明的一个实施例，提出了一种盲源地震波场微地震事件的检测方法，该方法包括：判断当前地震道中有无微地震信号；在判断为有微地震信号的情况下，记录当前地震道中微地震信号出现的近似采样序列号；求上述近似采样序列号与相邻的判断为有微地震信号的地震道中微地震信号出现的近似采样序列号的差的绝对值；在所述差的绝对值小于预定阈值的情况下，确定以当前地震道中微地震信号出现的近似采样序列号作为当前地震道中微地震信号出现的采样序列号。

根据本发明的另一个实施例，提出了一种盲源地震波场微地震事件的检测装置，该装置包括：用于判断当前地震道中有无微地震信号的部件；用于在判断为有微地震信号的情况下，记录当前地震道中微地震信号出现的近似采样序列号的部件；用于求上述近似采样序列号与相邻的判断为有微地震信号的地震道中微地震信号出现的近似采样序列号的差的绝对值的部件；用于在所述差的绝对值小于预定阈值的情况下，确定以当前地震道中微地震信号出现的近似采样序列号作为当前地震道中微地震信号出现的采样序列号的部件。

附图说明

本申请中所参考的附图只用于示例本发明的典型实施例，不应该认为是对本发明范围的限制。

图1示出了根据一个实施例的盲源地震波场微地震事件的检测方法的流程图。

图2示出了根据图1的实施例的一个示例的盲源地震波场微地震事件的检测方法的流程图。

图3A和图3B分别示意了采用现有方法和本发明实施例的方法获得的盲源地震波场微地震事件检测结果的示意图。

具体实施方式

下列讨论中，提供大量具体的细节以帮助彻底了解本发明。然而，很显然对于本领域技术人员来说，即使没有这些具体细节，并不影响对本发明的理解。并且应该认识到，使用如下的任何具体术语仅仅是为了方便描述，因此，本发明不应当局限于只用在这样的术语所表示和/或暗示的任何特定应用中。

实施例1

图1示出了根据该实施例的一种盲源地震波场微地震事件的检测方法的流程图，该方法可包括如下步骤：

步骤101，判断当前地震道中有无微地震信号；

步骤102，在判断为有微地震信号的情况下，记录当前地震道中微地震信号出现的近似采样序列号；

步骤103，求上述近似采样序列号与相邻的判断为有微地震信号的地震道中微地震信号出现的近似采样序列号的差的绝对值；

步骤104，在所述差的绝对值小于预定阈值的情况下，确定以当前地震道中微地震信号出现的近似采样序列号作为当前地震道中微地震信号出现的采样序列号。

本实施例将相邻两个地震道中微地震信号出现的近似采样序列号的差的绝对值与预定阈值进行比较，来判断近似采样序列号是否能够确定为采样序列号，由此消除了噪声的干扰，使判断更加准确。

判断有无微地震信号

本实施例中，可以采用本领域技术人员已知的任何方式来判断当前地震道中有无微地震信号。例如，可以基于初至波自动拾取技术，根据长短时窗能量比来判断地震道中有无微地震信号。以下给出了一种判断示例。

设某一地震道x(t)的离散系列为x_i，那么，其绝对振幅的平均值A_m为：

其中：n为采样个数；i为采样序列号，n，i为正整数。给定某一时窗W，分别求取下列长短时间窗能量比a_i,b_i,c_i，其中j，k为正整数：

求取a_i、b_i和c_i的最大值A_p1,B_p2,C_p3，以及a_i的最大值出现的采样序号p₁，b_i的最大值出现的采样序列号p₂，以及c_i的最大值出现的采样序列号p₃：

当满足以下条件时

P＝p₁＝p₂＝p₃ (4)

则判断地震道x(t)中有微地震信号，P即为微地震信号出现的近似采样序列号。

但是，公式(4)的判定条件苛刻，往往不能满足。微地震信号的识别过程是一个筛选过程，a_i与c_i总是相互对立，b_i介于两者之间，而P点则是对立统一的平衡点。因此，在一个示例中，还可以用如下的近似条件，即当满足

其中之一时，就判断为地震道x(t)中有微地震事件发生，由此提高判断速度。

确定采样序列号

采用上述方法，对某一地震道，可快速地获得该道是否有满足条件的信号出现。但是，这却不一定是微地震事件产生的，有可能是噪音引起的。

本实施例依据有效信号具有横向连续性这一特征，可以利用相邻地震道之间是否具有同样满足条件的信号出现作为条件进行判断，即判断以下条件是否成立：

|P_j+1-P_j|＜Q (6)

式中，j为当前道号，P_j为道号为j的地震道中，微地震事件发生的近似采样序列号，P_j+1为道号为j+1的相邻地震道中微地震事件发生的近似采样序列号，Q为预先设定的样点数目，即预定阈值。当不等式(6)成立时，则可以认为P_j为微地震信号出现的采样序列号。本领域技术人员应理解，也可以P_j-1代替不等式(6)中的P_j+1进行判断。

在一个示例中，当不满足不等式(6)的条件时，可认为P_j受到噪声干扰，而不将其作为采样序列号。

在一个示例中，在步骤102中判断为无微地震信号的情况下，可以返回步骤101，针对下一个地震道进行判断。

在一个示例中，可以设置不同孔径，并针对不同孔径下的野外实测地震文件执行上述实施例的方法，并针对不同孔径记录发生微地震事件文件和微地震时间发生的平均时间，便于查找验证。

图2示出了以循环方式实现图1所示的实施例的方法的一个示例的示意性流程图，其中，该方法包括

步骤201，针对设置的孔径，生成野外实测地震文件；

步骤202，确定当前地震道，例如在第一次循环中，可以选取该野外实测地震文件中的起始地震道作为当前地震道；

步骤203，针对当前地震道，执行上述实施例中的步骤101，判断当前地震道中有无微地震信号，该判断可针对地震道中的各采样点循环进行；在判断为有时，进入步骤204，在判断为没有时，进入步骤205，将下一地震道作为新的当前地震道，并重新执行步骤203；

步骤206，执行上述实施例中的步骤102-104，确定是否以当前地震道中微地震信号出现的近似采样序列号作为采样序列号；

步骤205，设置不同的孔径，并重新执行步骤201。

在上述方法结束时，将生成不同孔径下的微地震事件文件。这里的孔径是指该条测线中微地震事件道数与测线总道数的比例，是没有量纲的，介于0～1之间，在不同的孔径可选择不同的文件，孔径可以看作是一个筛子。孔径的设置影响为盲源有效波处理提供文件，在增加的文件确定有微地震事件的发生的情况下，每增加一个文件，相当于增加一个震源，由此提高了盲源有效波提取的精度。

在一个示例中，还可在步骤205之前，记录发生微地震事件文件和发生的平均时间以便于查看和统计。

实施例2

在本发明的另一实施例中，提出了一种盲源地震波场微地震事件的检测装置，该装置可包括：用于判断当前地震道中有无微地震信号的部件；用于在判断为有微地震信号的情况下，记录当前地震道中微地震信号出现的近似采样序列号的部件；用于求上述近似采样序列号与相邻的判断为有微地震信号的地震道中微地震信号出现的近似采样序列号的差的绝对值的部件；用于在所述差的绝对值小于预定阈值的情况下，确定以当前地震道中微地震信号出现的近似采样序列号作为当前地震道中微地震信号出现的采样序列号的部件。

在一个示例中，判断当前地震道中有无微地震信号可包括：

根据以下公式求当前地震道x(t)的离散系列x_i的绝对振幅的平均值A_m：

其中，n为采样个数；i为采样序列号，n，i为正整数；

根据以下公式求长短时间窗能量比a_i,b_i,c_i，其中j，k为正整数，W为时窗：

b_i＝a_i·i

c_i＝a_i·i²

根据以下公式求取a_i、b_i和c_i的最大值A_p1,B_p2,C_p3，以及a_i的最大值出现的采样序号p₁，b_i的最大值出现的采样序列号p₂，和c_i的最大值出现的采样序列号p₃：

当满足以下条件之一时：

P＝p₁＝p₂

P＝p₂＝p₃

则判断当前地震道x(t)中有微地震信号，P为微地震信号出现的近似采样序列号。

在一个示例中，在判断为无微地震信号的情况下，以下一个地震道作为新的当前地震道，重新开始判断当前地震道中有无微地震信号。

在一个示例中，可以设置不同孔径，并针对不同孔径下的野外实测地震文件运行该实施例的装置。

图3A和图3B分别示意了采用现有方法和本发明实施例的方法获得的盲源地震波场微地震事件检测结果的示意图。通过对比图3A和图3B可以看出，本发明实施例能够排除噪声干扰，有效地识别出记录中是否含有微地震事件，为后续成功恢复面波和反射波提供保障。

本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。

这里参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (6)

1.一种盲源地震波场微地震事件的检测方法，该方法包括：

判断当前地震道中有无微地震信号；

在判断为有微地震信号的情况下，记录当前地震道中微地震信号出现的近似采样序列号；

求上述近似采样序列号与相邻的判断为有微地震信号的地震道中微地震信号出现的近似采样序列号的差的绝对值；

在所述差的绝对值小于预定阈值的情况下，确定以当前地震道中微地震信号出现的近似采样序列号作为当前地震道中微地震信号出现的采样序列号，

其中判断当前地震道中有无微地震信号包括：

根据以下公式求当前地震道x(t)的离散系列x_i的绝对振幅的平均值A_m：

其中，n为采样个数；i为采样序列号，n，i为正整数；

根据以下公式求长短时间窗能量比a_i,b_i,c_i，其中j，k为正整数，W为时窗：

b_i＝a_i·i

c_i＝a_i·i²

根据以下公式求取a_i、b_i和c_i的最大值A_p1,B_p2,C_p3，以及a_i的最大值出现的采样序号p₁，b_i的最大值出现的采样序列号p₂，和c_i的最大值出现的采样序列号p₃：

当满足以下条件之一时：

P＝p₁＝p₂

P＝p₂＝p₃

则判断当前地震道x(t)中有微地震信号，P为微地震信号出现的近似采样序列号。

2.根据权利要求1所述的盲源地震波场微地震事件的检测方法，其中，在判断为无微地震信号的情况下，以下一个地震道作为新的当前地震道，重新开始判断当前地震道中有无微地震信号。

3.根据权利要求1到2中任意一项所述的盲源地震波场微地震事件的检测方法，其中，设置不同孔径，并针对不同孔径下的野外实测地震文件执行所述的方法。

4.一种盲源地震波场微地震事件的检测装置，该装置包括：

用于判断当前地震道中有无微地震信号的部件；

用于在判断为有微地震信号的情况下，记录当前地震道中微地震信号出现的近似采样序列号的部件；

用于求上述近似采样序列号与相邻的判断为有微地震信号的地震道中微地震信号出现的近似采样序列号的差的绝对值的部件；

用于在所述差的绝对值小于预定阈值的情况下，确定以当前地震道中微地震信号出现的近似采样序列号作为当前地震道中微地震信号出现的采样序列号的部件，

其中判断当前地震道中有无微地震信号包括：

根据以下公式求当前地震道x(t)的离散系列x_i的绝对振幅的平均值A_m：

其中，n为采样个数；i为采样序列号，n，i为正整数；

根据以下公式求长短时间窗能量比a_i,b_i,c_i，其中j，k为正整数，W为时窗：

b_i＝a_i·i

c_i＝a_i·i²

根据以下公式求取a_i、b_i和c_i的最大值A_p1,B_p2,C_p3，以及a_i的最大值出现的采样序号p₁，b_i的最大值出现的采样序列号p₂，和c_i的最大值出现的采样序列号p₃：

当满足以下条件之一时：

P＝p₁＝p₂

P＝p₂＝p₃

则判断当前地震道x(t)中有微地震信号，P为微地震信号出现的近似采样序列号。

5.根据权利要求4所述的盲源地震波场微地震事件的检测装置，其中，在判断为无微地震信号的情况下，以下一个地震道作为新的当前地震道，重新开始判断当前地震道中有无微地震信号。

6.根据权利要求4到5中任意一项所述的盲源地震波场微地震事件的检测装置，其中，设置不同孔径，并针对不同孔径下的野外实测地震文件执行所述的装置。