CN106680869A - 微地震事件的检测和定位方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种微地震事件的检测和定位方法与装置。该方法包括获取模板事件的网格结构中的每个网格与不同观测站之间的P波校正时差和S波校正时差、模板事件的P波互相关系数和S波互相关系数，根据模板事件的P波在不同时刻与每个观测站之间的P波互相关系数、模板事件的S波在不同时刻与每个观测站之间的S波互相关系数、每个网格与不同观测站之间的P波校正时差和S波校正时差，确定每个述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数，并根据每个网格在不同时刻的第一叠加互相关系数和第一预设阈值，确定模板事件对应的微地震事件的位置和时刻，进而实现对低信噪比的微地震事件的准确检测和定位。

Description

微地震事件的检测和定位方法与装置
技术领域
本发明实施例涉及石油天然气地震勘探技术，尤其涉及一种微地震事件的检测和定位方法与装置。
背景技术
石油天然气地震勘探过程中，需要比较快速地得到压裂结果以对压裂效果进行评价，进而对开采方案进行及时调整，因此，需要对水力压裂微地震监测资料进行实时的处理解释，准确检测和定位出微地震事件的位置。
现有井中微地震事件的检测是基于STA/LTA(Short Term Average/Long TermAverage，长短时窗能量比法)的方法，其定位主要是通过拾取有效事件的初至波，利用初至时间进行反演来确定微地震事件的位置，对于单井监测系统，还要利用P波或S波方位角的信息反演确定微地震事件的位置。
然而，现有技术其检测微地震事件的数量和定位微地震事件的精度强烈依赖于微地震事件的信噪比，对于低信噪比的微地震事件，现有技术不能准确检测到，更不能准确的拾取事件的初至波，进而无法实现对低信噪比的微地震事件的准确定位。
发明内容
本发明实施例提供一种微地震事件的检测和定位方法与装置，用以解决现有技术无法准确检测和定位低信噪比的微地震事件的位置的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供一种微地震事件的检测和定位方法，包括：
获取模板事件的网格结构中的每个网格与不同观测站之间的P波校正时差、所述网格结构中的每个网格与不同观测站之间的S波校正时差、所述模板事件的P波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的P波互相关系数和所述模板事件的S波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的S波互相关系数；其中，所述网格结构包括多个网格，所述模板事件为观测站的原始数据中信噪比大于预设阈值的事件；
根据所述模板事件的P波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的P波互相关系数、所述模板事件的S波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的S波互相关系数、每个所述网格与不同观测站之间的P波校正时差和每个所述网格与不同观测站之间的S波校正时差，确定每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数，所述第一叠加互相系数用于表征所述网格为震源的概率；
根据每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数，确定所述模板事件对应的微地震事件的位置和时刻。
第二方面，本发明实施例提供一种微地震事件的检测和定位装置，包括：
获取模块，用于获取模板事件的网格结构、所述模板事件的P波和S波、所述网格结构中的每个网格与不同观测站之间的P波校正时差、所述网格结构中的每个网格与不同观测站之间的S波校正时差、所述模板事件的P波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的P波互相关系数和所述模板事件的S波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的S波互相关系数；其中，所述网格结构包括多个网格，所述模板事件为原始数据中信噪比大于预设阈值的事件；
处理模块，用于根据所述模板事件的P波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的P波互相关系数、所述模板事件的S波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的S波互相关系数、每个所述网格与不同观测站之间的P波校正时差和每个所述网格与不同观测站之间的S波校正时差，确定每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数，所述第一叠加互相系数用于表征所述网格的地震强度；
确定模块，用于根据每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数和第一预设阈值，确定所述模板事件对应的微地震事件的位置和时刻。。
本发明实施例提高的微地震事件的检测和定位方法与装置，通过使用每个网格的与各观测站之间P波校正时差对模板事件的各P波互相关系数进行校正，使用每个网格与各观测站之间的S波校正时差对模板事件的各S波互相关系数进行校正，并将校正后的P波互相关系数和S波互相关系数进行叠加，获得每个网格在不同时刻的第一叠加互相关系数，并获得满足第一预设阈值的第一叠加互相关系数所对应的网格的位置和时刻，进而实现对低信噪比的微地震事件的准确检测和定位。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的微地震事件的检测和定位方法实施例一的流程示意图；
图1a为模板事件与原始数据在E分量上的P波和S波互相关系数；
图1b为模板事件与原始数据在N分量上的P波和S波互相关系数；
图1c为模板事件与原始数据在Z分量上的P波和S波互相关系数；
图2为本发明提供的微地震事件的检测和定位方法实施例二的流程示意图；
图3为本发明提供的微地震事件的检测和定位方法实施例三的流程示意图；
图4为本发明提供的微地震事件的检测和定位方法实施例四的流程示意图；
图5为本发明提供的微地震事件的检测和定位装置实施例一的结构示意图；
图6为本发明提供的微地震事件的检测和定位装置实施例二的结构示意图；
图7为本发明提供的微地震事件的检测和定位装置实施例三的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的微地震事件的检测和定位方法与装置，适用于石油天然气地震勘探中对微地震震源位置的检测和定位，用于解决现有技术无法准确检测和定位低信噪比的微地震事件的位置的技术问题。
本实施例的技术方案，通过原始模板数据获取模板事件，并获得模板事件的网格结构，使用每个网格的P波校正时差对模板事件的P波互相关系数进行校正，使用每个网格的S波校正时差对模板事件的S波互相关系数进行校正，并将校正后的P波互相关系数和S波互相关系数进行叠加，获得每个网格的第一叠加互相关系数，并跟进每个网格的第一叠加互相系数和第一预设阈值，准确获得模板事件对应的微地震事件的位置，进而实现对低信噪比的微地震事件的准确检测和定位。
需要说明的是，本文中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1为本发明提供的微地震事件的检测和定位方法实施例一的流程示意图。本实施例的方法具体可以应用于微地震的检测和定位过程中。本实施例提供的微地震的检测和定位方法可以通过具有检测和定位微地震事件的装置(以下简称检测和定位装置)来执行，该检测和定位装置可以集成在具有微地震定位功能的设备中，例如微地震检测设备中，也可以是单独设备。本实施例涉及的是检测和定位装置根据原始数据对模板事件对应的微地震的位置进行定位的具体过程。如图1所示，本实施例可以包括：
S101、获取模板事件的网格结构中的每个网格与不同观测站之间的P波校正时差、所述网格结构中的每个网格与不同观测站之间的S波校正时差、所述模板事件的P波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的P波互相关系数和所述模板事件的S波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的S波互相关系数。
其中，所述网格结构包括多个网格，所述模板事件为原始数据中信噪比大于预设阈值的事件。
在实际情况中，高信噪比的微地震事件周围会发生低信噪比的微地震事件，本实施例从各观测站观测的原始数据中选出高信噪比的模板事件，以该高信噪比的模板事件为基础获得低信噪比的微地震事件的发生位置。
具体的，本实施例的技术方案，从各观测站的检波器中获得原始数据，从原始数据中获取信噪比大于预设阈值的事件，将这些事件记为模板事件。可选的，本实施例的检测和定位装置可以使用STA/LTA方法扫描原始数据，将检测到的信噪比大于预设阈值的事件作为模板事件。其中预设阈值的具体设定根据实际需要进行确定，只要保证根据该预设阈值可以从原始数据中获取至少一个模板事件即可，本实施例对模板事件的数目不做限制。
需要说明的是，为了方便阐述本实施例的技术方案，本实施例以一个模板事件为例进行说明，当包括多个模板事件时，其定位过程只是一个模板事件的定位过程的重复，具体参考一个模板事件的定位过程即可。
进一步的，上述检测和定位装置获取模板事件的同时，还获取该模板事件的P波和S波，该P波的到时和走时以及该S波的到时和走时，并根据P波的到时和走时以及S波的到时和走时，获得模板事件的位置。
接着，检测和定位装置获取上述模板事件的网格结构，例如可以以该模板事件的位置为中心划分网格，获得该模板事件的网格结构，可选的，该网络结构还可以是任意包括该模板事件的位置的任意网格结构。其中，网格结构的大小以及网格结构中各网格的大小根据实际需要设定，其中网格越小则计算结果越准确，网格结构中各网格的大小可以相同也可以不同，例如越靠近模板事件的位置网格的尺寸越小。
其中，各网格的P波和S波分别与模板事件的P波和S波的波形相同。
检测和定位装置获得模板事件的网格结构之后，计算每个网格与各观测站之间的P波校正时差和S波校正时差。具体的，检测和定位装置根据模板事件的P波相对于各观测站的走时和到时，以及网格X的P波相对于各观测站的走时，获得该网格X与各观测站之间的P波校正时差。同理，根据模板事件的S波相对于各观测站的走时和到时，以及网格X的S波相对于各观测站的走时，获得该网格X与各观测站之间的S波校正时差。
检测和定位装置根据模板事件的P波与每个观测站的原始数据，获得模板事件的P波与每个观测站的原始数据之间的P波互相关系数。如图1a-图1c所示，其中，ZA01-ZA20表示不同观测站，波形数据为各观测站中的检波器在同一时间段(0.00-0.30)内检测到的原始数据，PCC表示模板事件的P波与各观测站的原始数据之间的P波互相关系数，SCC表示模板事件的S波与各观测站的原始数据之间的S波互相关系数。如图1a-图1c所示，由于本实施例采用的检波器为三分量检波器，因此检波器获得的原始数据包括三分量(即分量E、分量N和分量Z)上的波形数据，对应的检测和定位装置获得模板事件的P波与原始数据之间的P波互相关系数也包括三个分量，将这三个分量上的互相关系数进行相加，获得模板事件在一个检波器上的P波互相关系数。同理检测和定位装置将模板事件的S波与原始数据在三个分量上的互相关系数进行叠加，获得模板事件在一个检波器上的S波互相关系数。
S102、根据所述模板事件的P波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的P波互相关系数、所述模板事件的S波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的S波互相关系数、每个所述网格与不同观测站之间的P波校正时差和每个所述网格与不同观测站之间的S波校正时差，确定每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数。
其中，该所述第一叠加互相系数用于表征所述网格为震源的概率，第一叠加互相系数越大，该第一叠加互相关系数对应的网格对应的位置越可能是地震源的位置，因此，可以通过第一叠加互相关系数的大小来确定震源的位置。
具体的，检测和定位装置获取模板事件的各P波互相关系数和各S波互相关系数之后，使用每个网格的P波校正时差对模板事件的各P波互相关系数进行校正，使用每个网格的S波校正时差对模板事件的各S波互相关系数进行校正。接着，将校正后的各P波互相关系数和各S波互相关系数进行平均或者加权平均，获得每个网格在不同时刻的第一叠加互相关系数。
需要说明的是，本实施例的方法均是针对各观测站进行的，需要将每一个观测站对应的数据进行叠加，获得最终的结果。例如，使用每个网格与观测站A的P波校正时差去校正模板事件与观测站A在时刻t的P波互相关系数，使用每个网格与观测站A的S波校正时差去校正模板事件与观测站A在时刻t的S波互相关系数，接着，将每个观测站对应的校正后的P波互相关系数和校正后的S波互相关系数进行叠加求平均值，获得每个网格在不同在时刻t的第一叠加互相关系数。
需要说明的是，对于同一微地震事件各检波器观测到的地震波基本相同，但由于检波器的位置不同使得各检波器观测到地震波的到时不同，因此可以根据各网格的校正时差对模板事件的互相关系数进行校正，并将校正后的互相关系数进行叠加，获得每个网格的第一叠加互相关系数，每个网格的第一叠加互相关系数的大小可以反映每个网格为震源的概率大小，例如网格的第一叠加互相关系数越大，则该网格的位置时震源位置的概率也越大。
S103、根据每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数和第一预设阈值，获得所述模板事件对应的微地震事件的位置和时刻。
具体的，根据上述步骤获得每个网格在不同时刻的第一叠加互相关系数，将各第一叠加系数与第一预设阈值进行比较，获得满足第一预设阈值的第一叠加互相关系数。获取这些满足第一预设阈值的第一叠加互相关系数对应的时间和网格的位置，将这些网格的位置作为该模板事件对应的微地震事件的位置，对应的将上述时间作为该微地震事件的发震时间，进而实现对微地震事件的准确检测和定位，从而提高了油气开采的可靠性。
本发明实施例提高的微地震事件的检测和定位方法，通过从原始数据中获取模板事件，并获得模板事件的网格结构、模板事件的P波和S波、以及每个网格对于不同观测站的P波校正时差和S波校正时差，接着，获取所述模板事件的各P波互相关系数和各S波互相关系数，并根据所述模板事件的各P波互相关系数和各S波的互相关系数、每个所述网格的P波校正时差和每个所述网格的S波校正时差，确定每个所述网格的在不同时刻的第一叠加互相关系数，最后根据每个第一叠加互相关系数和第一预设阈值，获得所述模板事件对应的微地震事件的位置。本实施例的方法使用每个网格的P波校正时差对模板事件的各P波互相关系数进行校正，使用每个网格的S波校正时差对模板事件的各S波互相关系数进行校正，并将校正后的P波互相关系数和S波互相关系数进行叠加，获得每个网格在不同时刻的第一叠加互相关系数，并获得满足第一预设阈值的第一叠加互相关系数所对应的网格的位置和时刻，进而实现对低信噪比的微地震事件的准确检测和定位。
图2为本发明提供的微地震事件的检测和定位方法实施例二的流程示意图。在上述实施例的基础上，本实施例涉及的是检测和定位装置根据所述模板事件的P波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的P波互相关系数、所述模板事件的S波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的S波互相关系数、每个所述网格与不同观测站之间的P波校正时差和每个所述网格与不同观测站之间的S波校正时差，确定每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数的具体过程。如图2所示，上述S102具体可以包括：
S201、根据每个所述网格与不同观测站之间的P波校正时差和所述模板事件的P波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的P波互相关系数，获得每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的第一P波互相关系数。
S202、根据每个所述网格与不同观测站之间的S波校正时差和所述模板事件的S波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的S波互相关系数，获得每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的第一S波互相关系数。
具体的，检测和定位装置使用每个网格与不同观测站之间的P波校正时差校正模板事件在不同时刻与不同观测站之间的P波互相关系数，获得每个网格在不同时刻与不同观测站之间的第一P波互相关系数，同理使用每个网格与不同观测站之间的S波校正时差校正模板事件在不同时刻与不同观测站之间的S波互相关系数，获得每个网格在不同时刻与不同观测站之间的第一S波互相关系数。
在本实施例的一种可能的实现方式中，上述获取每个网格的P波校正时差和每个网格的S波校正时差，可以根据公式：
获得。
其中，表示网格X与第j个观测站之间的P波(或S波)校正时差，表示第j个观测站观测的模板事件的P波(或S波)的实际到时，表示第j个观测站计算的模板事件的P波(或S波)的理论走时，表示第j个观测站计算的网格X的P波(或S波)的理论走时，XM表示模板事件。
可选的，检测和定位装置可以根据公式：
获得模板事件在不同时刻与不同观测站之间的P波互相关系数和模板事件在不同时刻与不同观测站之间的S波互相关系数。下标i表示三分量(分量E、分量N和分量Z)上的第i个分量。表示时间t时模板事件的P波(或S波)与第j个观测站的原始波形之间的互相关系数，uij为第j个观测站检测到的i分量上的原始数据，为第j个观测站检测到的i分量上的模板事件的P波(或S波)，T为模板事件的P波(或S波)的长度。
根据上述两个公式可以获得公式和根据公式获得网格X在时间与第j个观测站之间的第一P波互相关系数，根据公式获得网格X在时间与第j个观测站之间的第一S波互相关系数。
S203、根据每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的第一P波互相关系数和每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的第一S波互相关系数，获得每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数。
具体的，检测和定位装置将上述每个网格在不同时刻与不同观测站之间的第一P波互相关系数和每个网格在不同时刻与不同观测站之间的第一S波互相关系数进行叠加，求其平均值或者加权平均值，将该平均值或者加权平均值作为每个网格在不同时刻的第一叠加互相关系数。
在本实施例的一种可能的实现方式中，上述S203具体可以是：
检测和定位装置根据公式获得每个网格在不同时刻的第一叠加互相关系数。
其中，所述S1(t,X)为所述网格X在时间t的第一叠加互相关系数，所述N为检波器的个数，所述为所述网格X与第j个观测站之间的P波校正时差，所述为所述网格X与第j个观测站之间的S波校正时差，所述为所述网格X在时间与第j个观测站的原始数据之间的第一P波互相关系数，所述为所述网格X在时间与第j个观测站的原始数据之间的第一S波互相关系数。
本实施例的技术方案，根据上述各公式获得每个网格在不同时刻的第一叠加互相关系数。
本发明实施例提供的微地震事件的检测和定位方法，通过每个所述网格与不同观测站之间的P波校正时差校正模板事件在不同时刻与各观测站之间的P波互相关系数，获得每个网格在不同时刻与不同观测站之间的第一P波互相关系数，并通过每个所述网格的S波校正时差校正模板事件在不同时刻与各观测站之间的S波互相关系数，获得每个网格在不同时刻与不同观测站之间的第一S波互相关系数。将每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的第一P波互相关系数和每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的第一S波互相关系数进行叠加求平均，获得每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数，进而实现对第一叠加互相关系数的准确获取，从而使得基于第一叠加互相关系数的微地震事件的检测和定位更加准确。
图3为本发明提供的微地震事件的检测和定位方法实施例三的流程示意图。在上述实施例的基础上，本实施例涉及的是检测和定位装置根据每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数和第一预设阈值，获得所述模板事件对应的微地震事件的位置和时刻的具体过程。如图3所示，上述S103具体可以包括：
S301、根据每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数、第一预设阈值和所述模板事件的P波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的P波互相关系数，获得每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的P波约束互相关系数。
其中，所述P波约束互相关系数为对所述模板事件的P波互相关系数进行方位角(或者出射角)约束后获得的。
具体的，检测和定位装置获取满足第一预设阈值的第一叠加互相关系数对应的时刻，获取原始数据中该时刻对应的事件与各观测站之间的实际出射角。接着，获取每个网格与各观测站之间的理论出射角，其中出射角的计算方法为本领域技术人员的公知常识，在此不再赘述。根据上述各实际出射角和每个网格的理论出射角对模板事件在不同时刻与不同观测站之间的P波互相关系数进行约束，获得每个网格的在不同时刻与不同观测站之间的P波约束互相关系数。
可选的，检测和定位装置获取满足第一预设阈值的第一叠加互相系数对应的时刻，获取原始数据中该时刻对应的事件与各观测站之间的实际方位角，用该实际方位角约束模板事件的P波互相关系数，获得每个网格的P波约束互相关系数。可选的，检测和定位装置还可以根据其他的方法获得每个网格在不同时刻与不同观测站之间的P波约束互相关系数，本实施例对获取每个网格的P波约束互相关系数的方法不做限制，只要是根据每个第一叠加互相关系数、第一预设阈值和模板事件的P波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的P波互相关系数获得的即可。
S302、根据每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的P波约束互相关系数、每个所述网格与不同观测站之间的P波校正时差和每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的第一S波互相关系数，获得每个所述网格在不同时刻的第二叠加互相关系数。
具体的，检测和定位装置使用每个网格与不同观测站之间的P波校正时差校正每个网格在不同时刻与不同观测站之间的P波约束互相关系数，例如用网格X与观测站A之间的P波校正时差，校正网格X在不同时刻与观测站A之间的P波约束互相关系数。将校正过的每个网格在不同时刻与不同观测站之间的P波约束互相关系数和上述每个网格在不同时刻与不同观测站之间的第一S波互相关系数进行叠加求平均等处理，获得每个网格在不同时刻的第二叠加互相关系数。
S303、根据每个所述网格在不同时刻的所述第二叠加互相关系数和第二预设阈值，获得所述模板事件对应的微地震事件的位置和时刻。
具体的，检测和定位装置从各第二叠加互相关系数中获取满足第二预设阈值的至少一个目标第二叠加互相关系数，获取每个目标第二叠加互相关系数对应的网格的位置和时刻，将该些网格的位置作为模板事件对应的微地震事件的位置，将对应的时间作为微地震事件发生的时间，例如获取的一个目标第二叠加互相关系数对应的时间为t1，其对应的网格的位置为Y，则可获得模板事件对应的一个微地震事件的发生的时间为t1，发生地震的位置为Y。
上述第二预设阈值的大小根据实际需要进行设定，本实施例对此不做限制。
可选的，本实施例还可以是根据每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的S波约束互相关系数、每个所述网格与不同观测站之间的S波校正时差和每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的第一P波互相关系数，获得每个所述网格在不同时刻的第二叠加互相关系数，其具体过程同上述步骤相同。
本发明实施例提供的微地震事件的检测和定位方法，通过获取每个网格在不同时刻与不同观测站之间的P波约束互相关系数，并根据每个网格在不同时刻与不同观测站之间的P波约束互相关系数、每个网格与不同观测站之间的P波校正时差和每个网格在不同时刻与不同观测站之间的第一S波互相关系数，获得每个网格在不同时刻的第二叠加互相关系数，并根据每个网格在不同时刻的第二叠加互相关系数和第二预设阈值，获得模板事件对应的微地震事件的位置和时刻，进一步提高了低信噪比的微地震事件的定位准确性。
图4为本发明提供的微地震事件的检测和定位方法实施例四的流程示意图。在上述实施例的基础上，本实施例涉及的是检测和定位装置根据每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数、第一预设阈值和所述模板事件的P波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的P波互相关系数，获得每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的P波约束互相关系数的具体过程。即如图4所示，上述S302具体可以包括：
S401、从每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数中获取满足所述第一预设阈值的至少一个参考第一叠加互相关系数。
S402、获取每个参考第一叠加互相关系数所对应的参考时刻，并从各观测站对应的原始数据中获取每个参考时刻对应的参考事件。
S403、确定每个参考事件与每个观测站之间的实际方位角。
具体的，检测和定位装置从上述获得每个网格在不同时刻的第一叠加互相关系数中选出满足第一预设阈值的至少一个参考第一叠加互相关系数，获取每个参考第一叠加互相关系数所对应的时间，将该时间记为参考时刻。从原始数据中获取各参考时刻对应的事件，将该事件记为参考事件，进而确定各参考事件与每个观测站之间的实际方位角。可选的，检测和定位装置可以根据三分量波形法获取各参考事件与每个观测站之间的实际方位角。
进一步的，在本实施例中，为了进一步提高了定位的准确性，则本实施例在上述A403之后，对模板事件的网格结构进行了重新划分，获得模板事件的新的网格结构，该新的网格结构与之前的网格结构的整体大小相同。但该新的网格结构中的网格更加细，包括的网格数目较多。进而根据上述方法可以获得的新的网格的第二叠加互相关系数的数目增多，从而使得基于该较多数目的第二叠加互相关系数获得的微地震事件的位置更加精确。
在本实施例中，获取模板事件的新的网络结构的方法可以是，首先获取模板事件的位置，以该模板事件的位置为中心，获取该模板事件的新的网格结构。
S404、获取每个所述网格与每个观测站之间的理论方位角。
其中，检测和定位装置可以根据现有技术获取每个网格与每个观测站之间的理论方位角。
S405、根据每个观测站与不同参考时刻的参考事件的实际方位角、每个网格与每个观测站之间的理论方位角和所述模板事件在不同的第一时间段内与每个观测站之间的P波互相关系数，获得每个所述网格在不同的第一时间段内与不同观测站之间的P波约束互相关系数。
其中，所述第一时间段的长度等于预设的时间窗口长度，所述不同的第一时间段包括不同的参考时刻，如图1a-图1c所示，预设的时间窗口长度为0.03s。
在本实施例中，检测和定位装置使用不同参考时刻对应的参考事件与各观测站之间的实际方位角和每个网格与各观测站之间的理论方位角，约束模板事件在不同时刻与每个观测站之间的P波互相关系数，获得每个网格在不同时刻与不同观测站之间的P波约束互相关系数。进一步的，为了提高计算速度，本实施例的检测和定位装置只获取每个网格在不同的第一时间段内与不同观测站之间的P波约束互相关系数，每个第一时间段的长度与预设的时间窗口长度相同，且每个第一时间段包括对应的参考时刻。例如，参考时刻为t0，预设的时间窗口长度为tw，则参考时刻t0对应的第一时间为(t0-tw/2，t0+tw/2)。
可选的，检测和定位装置可以使用每个参考事件与不同观测站之间的实际方位角与每个网格与每个观测站之间的理论方位角之间的差值来约束模板事件与不同观测站之间的P波互相关系数，进而获得每个所述网格在不同的第一时间段内与不同观测站之间的P波约束互相关系数。
在本实施例的一种可能的实现方式中，上述S406具体可以是：
根据公式获得每个所述网格在不同的第一时间段内与不同观测站之间的P波约束互相关系数；
其中，所述为所述网格X在时间t与第j个观测站之间的P波约束互相关系数，所述为所述模板事件在时间t与第j个观测站之间的P波互相关系数，所述为所述网格点X与第j个观测站之间的理论方位角，所述为所述参考时刻t0对应的参考事件与第j个观测站之间的实际方位角，所述tw为预设的时间窗口长度。
在本实施例中，当根据上述方法获得每个参考时刻对应的第一时间段内每个所述网格与每个观测站之间的P波约束互相关系数时，则上述S302可以用下面S406替换：
S406、根据每个所述网格在不同的第一时间段内与不同观测站之间的P波约束互相关系数、每个所述网格与不同观测站之间的P波校正时差和每个所述网格在不同的第一时间内与不同观测站之间的第一S波互相关系数，获得每个所述网格在不同的第一时间段内的第二叠加互相关系数。
具体的，检测和定位装置使用每个网格与各观测站之间的P波校正时差校正每个所述网格在不同的第一时间段内与不同观测站之间的P波约束互相关系数，接着，将校正后的每个所述网格在不同的第一时间段内与不同观测站之间的P波约束互相关系数与上述每个网格与各观测站之间的第一S波互相关系数进行叠加求平均，即可获得每个网格在不同的第一时间段内的第二叠加互相关系数。
在本实施例的一种可能的实现方式中，上述S407具体可以是：
检测和定位装置根据公式
每个网格在不同的第一时间段内的第二叠加互相关系数。
其中，所述S2(t,X)为网格X在时间t与第j个观测站之间第二叠加互相关系数，
在本实施例的一种可能的实现方式中，上述S303还具体可以包括：
S407、从每个所述网格在不同的第一时间段内的各第二叠加互相关系数中，获取每个第一时间段中满足所述第二预设阈值的至少一个参考第二叠加互相关系数。
例如，当S303中的第二预设阈值为求不同的第一时间段内的第二叠加互相关系数中的最大值时，则检测和定位装置从每个第一时间段对应的各第二叠加互相关系数中，获取一个最大的第二叠加互相关系数，将该最大的第二叠加互相关系数记为该第一时间段对应的参考第二叠加互相关系数。
S408、获得每个参考第二叠加互相关系数所对应的第一时刻和所述每个参考第二叠加互相关系数所对应的网格的第一位置。
S409、根据所述第一位置和所述第一时刻，确定所述模板事件对应的微地震事件的位置和时刻。
具体的，检测和定位装置获取每个参考第二叠加互相关系数所对应的网格的位置第一位置和每个参考第二叠加互相关系数所对应的第一时刻。例如从参考第二叠加互相关系数S2(t2,X)中获取网格X，将网格X的位置记为该模板事件对应的微地震事件的一个位置，将时间t2记为微地震事件X发生的时刻。根据上述方法，可以获得该模板事件的多个微地震事件的位置和时刻，进而实现对该模板事件对应的低信噪比的微地震事件的准确检测和定位。
本发明实施例提供的微地震事件的检测和定位方法，使用方位角来约束模板事件与各观测站之间的P波互相关系数，获得每个网格在不同的第一时间段内与每个观测站之间的P波约束互相关系数，根据每个网格在不同的第一时间段内与每个观测站之间的P波约束互相关系数和每个网格在不同的第一时间段内与每个观测站之间的第一S互相关系数，获得每个网格在不同的第一时间段内的第二叠加互相关系数，再根据每个第二叠加互相关系数和第二预设阈值获得模板事件对应的微地震事件的位置和时刻，进一步提高了低信噪比的微地震事件的定位准确性。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
图5为本发明提供的微地震事件的检测和定位装置实施例一的结构示意图。本实施例的检测和定位装置可以继承在现有的地震监测装置中，可选的还可以单独的装置，本实施例的检测和定位装置可以软件和/或硬件实现。如图5所示，本实施例的检测和定位装置可以包括：
获取模块10，用于获取模板事件的网格结构中的每个网格与不同观测站之间的P波校正时差、所述网格结构中的每个网格与不同观测站之间的S波校正时差、所述模板事件的P波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的P波互相关系数和所述模板事件的S波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的S波互相关系数；其中，所述网格结构包括多个网格，所述模板事件为观测站的原始数据中信噪比大于预设阈值的事件。
处理模块20，用于根据所述模板事件的P波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的P波互相关系数、所述模板事件的S波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的S波互相关系数、每个所述网格与不同观测站之间的P波校正时差和每个所述网格与不同观测站之间的S波校正时差，确定每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数，所述第一叠加互相系数用于表征所述网格为震源的概率。
确定模块30，用于根据每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数和第一预设阈值，确定所述模板事件对应的微地震事件的位置和时刻。
本实施例的装置，可以用于执行上述所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图6为本发明提供的微地震事件的检测和定位装置实施例二的结构示意图。在上述实施例的基础上，本实施例的处理模块20具体可以包括：第一获取单元201、第二获取单元202和第一叠加单元203；
上述第一获取单元201，用于根据每个所述网格与不同观测站之间的P波校正时差和所述模板事件的P波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的P波互相关系数，获得每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的第一P波互相关系数。
上述第二获取单元202，用于根据每个所述网格与不同观测站之间的S波校正时差和所述模板事件的S波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的S波互相关系数，获得每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的第一S波互相关系数；
上述第一叠加单元203，用于根据每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的第一P波互相关系数和每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的第一S波互相关系数，获得每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数。
本实施例的装置，可以用于执行上述所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图7为本发明提供的微地震事件的检测和定位装置实施例三的结构示意图。在上述实施例的基础上，本实施例的确定模块30具体可以包括：第三获取单元301、第二叠加单元302和确定单元303；
上述第三获取单元301，用于根据每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数、第一预设阈值和所述模板事件的P波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的P波互相关系数，获得每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的P波约束互相关系数；所述P波约束互相关系数为对所述模板事件的P波互相关系数进行方位角约束后获得的。
上述第二叠加单元302，用于根据每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的P波约束互相关系数、每个所述网格与不同观测站之间的P波校正时差和每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的第一S波互相关系数，获得每个所述网格在不同时刻的第二叠加互相关系数。
上述确定单元303，用于根据每个所述网格在不同时刻的所述第二叠加互相关系数和第二预设阈值，获得所述模板事件对应的微地震事件的位置和时刻。
本实施例的装置，可以用于执行上述所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
在本发明的一种可能的实现方式中，上述第三获取单元301，具体用于：
从每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数中获取满足所述第一预设阈值的至少一个参考第一叠加互相关系数；
获取每个参考第一叠加互相关系数所对应的参考时刻，并从各观测站对应的原始数据中获取每个参考时刻对应的参考事件；
确定每个参考事件与每个观测站之间的实际方位角，以及每个所述网格与每个观测站之间的理论方位角；
根据每个观测站与不同参考时刻的参考事件的实际方位角、每个网格与每个观测站之间的理论方位角和所述模板事件在不同的第一时间段内与每个观测站之间的P波互相关系数，获得每个所述网格在不同的第一时间段内与不同观测站之间的P波约束互相关系数，其中，所述不同的第一时间段包括不同的参考时刻。
上述第二叠加单元302，具体用于根据每个所述网格在不同的第一时间段内与不同观测站之间的P波约束互相关系数、每个所述网格与不同观测站之间的P波校正时差和每个所述网格在不同的第一时间内与不同观测站之间的第一S波互相关系数，获得每个所述网格在不同的第一时间段内的第二叠加互相关系数。
上述确定单元303，具体用于：
从每个所述网格在不同的第一时间段内的各第二叠加互相关系数中，获取每个第一时间段中满足所述第二预设阈值的至少一个参考第二叠加互相关系数；
获得每个参考第二叠加互相关系数所对应的第一时刻和所述每个参考第二叠加互相关系数所对应的网格的第一位置；
根据所述第一位置和所述第一时刻，确定所述模板事件对应的微地震事件的位置和时刻。
在本发明的另一种可能的实现方式中，上述获取模块，还用于在获取每个所述网格与每个观测站之间的理论方位角之前，获取所述模板事件的新的网格结构，所述新的网格结构包括多个新的网格，所述新的网格的尺寸小于所述网格的尺寸；对应的，上述第三获取单元，还具体用于获取每个所述新的网格与每个所述观测站之间的理论方位角。
进一步的，上述第一叠加单元203，具体用于：
根据公式获得每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数；
其中，所述S1(t,X)为所述网格X在时间t的第一叠加互相关系数，所述N为观测站的个数，所述为所述网格X与第j个观测站之间的P波校正时差，所述为所述网格X与所述第j个观测站之间的S波校正时差，所述为所述网格X在时间与所述第j个观测站之间的第一P波互相关系数，所述为所述网格X在时间与所述第j个观测站之间的第一S波互相关系数。
进一步的，上述第三获取单元301，具体用于：
根据公式获得每个所述网格在不同的第一时间段内与不同观测站之间的P波约束互相关系数；
其中，所述为所述网格X在时间t与所述第j个观测站之间的P波约束互相关系数，所述为所述模板事件在时间t与所述第j个观测站之间的P波互相关系数，所述为所述网格点X与所述第j个观测站之间的理论方位角，所述为所述t0时刻对应的参考事件与所述第j个观测站之间的实际方位角，所述t0为参考时刻，所述tw为所述预设的时间窗口长度。
本实施例的装置，可以用于执行上述所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种微地震事件的检测和定位方法，其特征在于，包括：
获取模板事件的网格结构中的每个网格与不同观测站之间的P波校正时差、所述网格结构中的每个网格与不同观测站之间的S波校正时差、所述模板事件的P波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的P波互相关系数和所述模板事件的S波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的S波互相关系数；其中，所述网格结构包括多个网格，所述模板事件为观测站的原始数据中信噪比大于预设阈值的事件；
根据所述模板事件的P波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的P波互相关系数、所述模板事件的S波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的S波互相关系数、每个所述网格与不同观测站之间的P波校正时差和每个所述网格与不同观测站之间的S波校正时差，确定每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数，所述第一叠加互相系数用于表征所述网格为震源的概率；
根据每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数和第一预设阈值，确定所述模板事件对应的微地震事件的位置和时刻。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述模板事件的P波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的P波互相关系数、所述模板事件的S波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的S波互相关系数、每个所述网格与不同观测站之间的P波校正时差和每个所述网格与不同观测站之间的S波校正时差，确定每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数，具体包括：
根据每个所述网格与不同观测站之间的P波校正时差和所述模板事件的P波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的P波互相关系数，获得每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的第一P波互相关系数；
根据每个所述网格与不同观测站之间的S波校正时差和所述模板事件的S波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的S波互相关系数，获得每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的第一S波互相关系数；
根据每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的第一P波互相关系数和每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的第一S波互相关系数，获得每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数和第一预设阈值，确定所述模板事件对应的微地震事件的位置和时刻，具体包括：
根据每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数、第一预设阈值和所述模板事件的P波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的P波互相关系数，获得每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的P波约束互相关系数；所述P波约束互相关系数为对所述模板事件的P波互相关系数进行方位角约束后获得的；
根据每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的P波约束互相关系数、每个所述网格与不同观测站之间的P波校正时差和每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的第一S波互相关系数，获得每个所述网格在不同时刻的第二叠加互相关系数；
根据每个所述网格在不同时刻的所述第二叠加互相关系数和第二预设阈值，获得所述模板事件对应的微地震事件的位置和时刻。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数、第一预设阈值和所述模板事件的P波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的P波互相关系数，获得每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的P波约束互相关系数，具体包括：
从每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数中获取满足所述第一预设阈值的至少一个参考第一叠加互相关系数；
获取每个参考第一叠加互相关系数所对应的参考时刻，并从各观测站对应的原始数据中获取每个参考时刻对应的参考事件；
确定每个参考事件与每个观测站之间的实际方位角，以及每个所述网格与每个观测站之间的理论方位角；
根据每个观测站与不同参考时刻的参考事件的实际方位角、每个网格与每个观测站之间的理论方位角和所述模板事件在不同的第一时间段内与每个观测站之间的P波互相关系数，获得每个所述网格在不同的第一时间段内与不同观测站之间的P波约束互相关系数，其中，所述不同的第一时间段包括不同的参考时刻。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的P波约束互相关系数、每个所述网格与不同观测站之间的P波校正时差和每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的第一S波互相关系数，获得每个所述网格在不同时刻的第二叠加互相关系数，具体包括：
根据每个所述网格在不同的第一时间段内与不同观测站之间的P波约束互相关系数、每个所述网格与不同观测站之间的P波校正时差和每个所述网格在不同的第一时间段内与不同观测站之间的第一S波互相关系数，获得每个所述网格在不同的第一时间段内的第二叠加互相关系数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据每个所述网格在不同时刻的所述第二叠加互相关系数和第二预设阈值，获得所述模板事件对应的微地震事件的位置和时刻，具体包括：
从每个所述网格在不同的第一时间段内的各第二叠加互相关系数中，获取每个第一时间段中满足所述第二预设阈值的至少一个参考第二叠加互相关系数；
获得每个参考第二叠加互相关系数所对应的第一时刻和所述每个参考第二叠加互相关系数所对应的网格的第一位置；
根据所述第一位置和所述第一时刻，确定所述模板事件对应的微地震事件的位置和时刻。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的第一P波互相关系数和每个所述网格在不同时刻与不同观测站之间的第一S波互相关系数，获得每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数，具体包括：
根据公式获得每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数；
其中，所述S1(t,X)为所述网格X在时间t的第一叠加互相关系数，所述N为观测站的个数，所述为所述网格X与第j个观测站之间的P波校正时差，所述为所述网格X与所述第j个观测站之间的S波校正时差，所述为所述网格X在时间与所述第j个观测站之间的第一P波互相关系数，所述为所述网格X在时间与所述第j个观测站之间的第一S波互相关系数。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据每个观测站与不同参考时刻的参考事件的实际方位角、每个网格与每个观测站之间的理论方位角和所述模板事件在不同的第一时间段内与每个观测站之间的P波互相关系数，获得每个所述网格在不同的第一时间段内与不同观测站之间的P波约束互相关系数，具体包括：
根据公式获得每个所述网格在不同的第一时间段内与不同观测站之间的P波约束互相关系数；
其中，所述为所述网格X在时间t与所述第j个观测站之间的P波约束互相关系数，所述为所述模板事件在时间t与所述第j个观测站之间的P波互相关系数，所述为所述网格点X与所述第j个观测站之间的理论方位角，所述为所述t0时刻对应的参考事件与所述第j个观测站之间的实际方位角，所述t0为参考时刻，所述tw为预设的时间窗口长度。
9.一种微地震事件的检测和定位装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取模板事件的网格结构、所述模板事件的P波和S波、所述网格结构中的每个网格与不同观测站之间的P波校正时差、所述网格结构中的每个网格与不同观测站之间的S波校正时差、所述模板事件的P波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的P波互相关系数和所述模板事件的S波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的S波互相关系数；其中，所述网格结构包括多个网格，所述模板事件为原始数据中信噪比大于预设阈值的事件；
处理模块，用于根据所述模板事件的P波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的P波互相关系数、所述模板事件的S波在不同时刻与每个观测站的原始数据之间的S波互相关系数、每个所述网格与不同观测站之间的P波校正时差和每个所述网格与不同观测站之间的S波校正时差，确定每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数，所述第一叠加互相系数用于表征所述网格的地震强度；
确定模块，用于根据每个所述网格在不同时刻的第一叠加互相关系数，确定所述模板事件对应的微地震事件的位置和时刻。
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