CN110764137A - 基于射孔混合时差各向异性纵横波非线性联合定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于射孔混合时差各向异性纵横波非线性联合定位方法。该方法包括：建立射孔目标方程OPJ_shoot，通过已知射孔定位分析，反演出射孔各向异性参数ε、δ；通过组合微地震事件各向异性纵横波定位方程与基于射孔混合时差各向异性纵横波定位方程，建立基于射孔混合时差、各向异性介质、纵横波非线性定位的微地震事件目标方程OPJ_event，然后采用射孔反演出的各向异性参数ε、δ作为微地震事件初始各向异性参数，结合测井纵横波速度，对微地震事件作初步定位处理，获得微地震事件初始定位结果RT_event＝{L_event,Z_event}；再次利用微地震事件目标方程OPJ_event，进一步对微地震事件作深入层析定位分析，获得定位精度更高的微地震事件定位结果。

Description

基于射孔混合时差各向异性纵横波非线性联合定位方法

技术领域

本发明属于井中微地震监测信号处理技术领域，尤其涉及一种基于射孔混合时差各向异性纵横波非线性联合定位方法。

背景技术

微地震压裂监测技术是非常规致密砂岩气、页岩气藏储层油气田开发中一项关键技术之一，根据反演定位出的震源信息，可以获得裂缝属性(主应力走向、裂缝宽度、密度等)，用来评价压裂效果，分析裂缝诱发规律，优化布井等。因此，在微地震信号处理中，最终目的是震源定位，亦称为微地震信号处理最核心技术。

井中微地震监测是微地震观测方式之一，其特点是利用井下三分量检波器来接收微地震全波场信号。相对于地面微地震监测，井中接收到的数据信噪比较高、微地震事件个数与类型较丰富。但是，与地面成百上千个检波器网状监测不同，由于井中微地震检波器个数有限(一般12至32级三分量井中检波器)，通常井中微地震检波器放于垂直井段且检波器之间的间距一般为10米。也就是说，井中微地震监测微地震事件视角范围非常小，利用常规定位方法容易出现不稳定、精度不高的微地震定位结果。为了解决这一技术问题，需开发定位精度更高的新的定位方法。

目前，井中微地震定位方法主要有两种思路：一是基于P波、S波事件旅行时正演，代表算法有网络搜索法、模拟退火法、geiger法等，其优点是容易实现，其缺点是由于初至相位信号弱导致P波、S波事件旅行时难以准确拾取，影响定位结果；二是基于波动方程褶积，代表算法有干涉法、逆时偏移法、被动源成像法，其优点是不需要拾取事件初至，其缺点是对资料信噪比、速度模型要求高、检波器个数要求较多数量，计算成本高。

以上方法中，基于走时定位方法简单、实用且基于各向同性均匀介质假设，常用于实际井中微地震事件定位处理。但是随着非常规致密砂岩气、页岩气藏储层压裂微地震开发，地层具有各向异性非均质性，微地震纵横波走时及传播路径不同于以往各向同性，使用现有的定位方法不能满足其定位精度的要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种新的基于射孔混合时差各向异性纵横波非线性联合定位方法，考虑地层各向异性对纵横波走时影响，由此消除或减少微地震事件定位的不稳定性、不准确性，以满足煤层气、页岩气等非常规微地震监测需要。该方法主要包括以下步骤：

S1：对射孔各向异性纵波走时定位方程OPJ_shoot,P、射孔各向异性横波走时定位方程OPJ_shoot,S、射孔各向异性纵横波走时时差定位方程OPJ_shoot,PS进行非线性组合，建立射孔目标方程OPJ_shoot；

S2：拾取射孔的纵横波走时T_shoot,P、T_shoot,S，结合已知的射孔空间位置和声波测井纵横波速度，利用所述射孔目标方程OPJ_shoot对射孔开展定位分析，反演出射孔各向异性参数Δ＝{ε,δ}，其中ε、δ为描述射孔各向异性的两个参数；

S3：对基于射孔混合时差各向异性纵波走时定位方程OPJ_{event,shoot,P}、基于射孔混合时差各向异性横波走时定位方程OPJ_{event,shoot,S}、基于射孔混合时差各向异性纵横波走时时差定位方程OPJ_{event,shoot,PS}进行与步骤S1相同的非线性组合，建立微地震事件目标方程OPJ_event；其中，所述基于射孔混合时差各向异性纵波走时定位方程OPJ_{event,shoot,P}是微地震事件各向异性纵波走时定位方程OPJ_event,P与微地震事件基于射孔混合时差各向异性纵波走时定位方程OPJ^D _{event,shoot,P}的线性组合；所述基于射孔混合时差各向异性横波走时定位方程OPJ_{event,shoot,S}是微地震事件各向异性横波走时定位方程OPJ_event,S与微地震事件基于射孔混合时差各向异性横波走时定位方程OPJ^D _{event,shoot,S}的线性组合；所述基于射孔混合时差各向异性纵横波走时定位方程OPJ_{event,shoot,PS}是微地震事件各向异性纵横波走时定位方程OPJ_event,PS与微地震事件基于射孔混合时差各向异性纵横波走时定位方程OPJ^D _{event,shoot,PS}的线性组合；

S4：拾取微地震事件纵横波走时T_event,P、T_event,S，将步骤S2反演出的射孔各向异性参数Δ＝{ε,δ}作为微地震事件初始各向异性参数，结合已知的声波测井纵横波速度，利用所述微地震事件目标方程OPJ_event对微地震事件开展定位分析，获得微地震事件初始定位结果RT_event＝{L_event,Z_event}，其中L_event、Z_event为描述微地震事件空间位置的径向坐标、深度坐标；

S5：以微地震事件初始定位结果为空间约束，以微地震事件初始各向异性参数为参数约束，在扰动范围内，利用所述微地震事件目标方程OPJ_event对微地震事件做进一步的层析定位处理，获得定位精度更高的微地震事件最终定位结果。

根据本发明的实施例，上述步骤S5获得的微地震事件最终定位结果满足以下条件：根据步骤S5获得的微地震事件最终定位结果推演出的微地震事件纵横波走时与步骤S4拾取的微地震事件纵横波走时之间的误差达到最小。

根据本发明的实施例，上述射孔目标方程OPJ_shoot为：

OPJ_shoot,P＝|T_shoot,P-T_shoot,Pi|

OPJ_shoot,S＝|T_shoot,S-T_shoot,Si|

OPJ_shoot,PS＝|(T_shoot,P-T_shoot,S)-(T_shoot,Pi-T_shoot,Si)|

其中T_shoot,P、T_shoot,S分别为拾取的射孔的纵横波走时，T_shoot,Pi、T_shoot,Si分别为反演的射孔的纵横波走时。

根据本发明的实施例，上述步骤S2具体包括以下步骤：

将拾取的射孔的纵横波走时T_shoot,P、T_shoot,S、已知的射孔空间位置和声波测井纵横波速度代入所述射孔目标方程OPJ_shoot；

反演射孔各向异性，利用以下偏导方程求解射孔各向异性参数Δ＝{ε,δ}：

根据本发明的实施例，反演出的射孔各向异性参数Δ＝{ε,δ}满足以下条件：所述射孔各向异性参数Δ＝{ε,δ}能够使得所述射孔目标方程OPJ_shoot的值达到最小。

根据本发明的实施例，上述微地震事件目标方程OPJ_event为：

OPJ_{event,shoot,P}＝OPJ_event,P+OPJ^D _{event,shoot,P}

OPJ_{event,shoot,S}＝OPJ_event,S+OPJ^D _{event,shoot,S}

OPJ_{event,shoot,P}＝OPJ_event,P+OPJ^D _{event,shoot,P}

OPJ_event,P＝|T_event,P-T_event,Pi|

OPJ_event,S＝|T_event,S-T_event,Si|

OPJ_event,PS＝|(T_event,P-T_event,S)-(T_event,Pi-T_event,Si)|

OPJ^D _{event,shoot,P}＝|(T_event,P-T_event,Pi)-(T_shoot,P-T_shoot,Pi)|

OPJ^D _{event,shoot,S}＝|(T_event,S-T_event,Si)-(T_shoot,S-T_shoot,Si)|

OPJ^D _event,PS＝|((T_event,P-T_event,S)-(T_event,Pi-T_event,Si))-((T_event,P-T_event,S)-(T_event,Pi-T_event,Si))|其中，T_event,P、T_event,S分别为拾取的微地震事件纵横波走时，T_event,Pi、T_event,Si分

别为推演出的微地震事件纵横波走时。

根据本发明的实施例，上述步骤S4具体包括以下步骤：

将反演出的射孔各向异性参数作为微地震事件初始各向异性参数；

将拾取的微地震事件纵横波走时T_event，P、T_event，S，所述微地震事件初始各向异性参数和已知的声波测井纵横波速度代入所述微地震事件目标方程OPJ_event，

反演微地震事件空间位置，利用以下偏导方程求解微地震事件初始定位结果RT_event＝{L_event,Z_event}：

根据本发明的实施例，获得的微地震事件初始定位结果RT_event＝{L_event,Z_event}满足以下条件：所述微地震事件初始定位结果RT_event＝{L_event,Z_event}能够使得所述微地震事件目标方程OPJ_event的值达到最小。

根据本发明的实施例，上述步骤S5具体包括以下步骤：

以微地震事件初始定位结果为空间位置中心，以微地震事件初始各向异性参数为参数中心，在扰动范围内，利用所述微地震事件目标方程OPJ_event，对描述微地震事件空间位置的径向坐标、深度坐标以及微地震事件各向异性参数进行反演，利用以下偏导方程求解微地震事件最终定位结果：

根据本发明的实施例，利用最小二乘法或网格搜索法求解步骤S4中的偏导方程，具体包括以下步骤：

在扰动范围内，针对每个微地震事件各向异性参数可能值，反演出与之对应的描述微地震事件空间位置的径向坐标、深度坐标，并据此推演出相应的微地震事件纵横波走时，计算推演出的微地震事件纵横波走时与拾取的微地震事件纵横波走时之间的误差；

寻找所有可能误差中的最小值，与所述最小值对应的径向坐标、深度坐标以及各向异性参数即为微地震事件最终定位结果以及相应的修正后的微地震事件各向异性参数。

与现有技术相比，本发明具有如下优点或有益效果：

本发明提供的一种基于各向异性介质的井中微地震定位方法，是一种井中微地震定位精度更高的、效果更好的微地震处理方法。首先，相比各向同性，本发明提出的定位方法考虑到地层各向异性，反演的纵横波走时更接近实际观测值。其次，本发明提出的定位方法考虑非常规(如页岩气)储层存在各向异性，高精度反演纵横波走时，通过创新地提出了将微地震事件P波走时、S波走时、PS波时差进行基于射孔混合时差非线性组合，建立更实用的定位精度较高的目标方程。与目前常见纵横波组合比较，本发明提供的定位方法不仅利用微地震事件各向异性纵横波非线性定位高精度，同时还利用射孔双差定位可靠性来保证定位精度稳定地提高，接着通过层析再定位，进一步提高了计算效率和定位精度。本发明提供的定位方法的简单易行、误差可控，能够为井中微地震定位处理提供可靠的技术保障。

本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，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

附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。

图1是本发明实施例一所采用的定位方法的工作原理图；

图2是本发明实施例二的井中微地震观测系统侧视图：射孔、检波器、事件；

图3是本发明实施例二的井中微地震模型事件空间坐标、各向异性参数的列表；

图4是本发明实施例二的射孔各向异性参数ε、δ的真实值和反演值的列表；

图5是基于图4反演出的射孔各向异性参数所获得的微地震事件初始定位结果的示意图；

图6是图5反演出的微地震事件初始定位结果与微地震事件真实空间位置的误差统计；

图7是基于图5反演出的微地震事件初始定位结果通过做进一步层析分析所获得的微地震事件最终定位结果的示意图；

图8是图7反演出的微地震事件最终定位结果与微地震事件真实空间位置的误差统计。

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，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

实施例一

本发明充分利用纵横波走时联合定位，提供了一种基于射孔混合时差各向异性纵横波非线性联合定位方法。图1示出了该定位方法的工作原理图。该方法大致可以划分为以下五个步骤：

S1：对射孔各向异性纵波走时定位方程OPJ_shoot,P、射孔各向异性横波走时定位方程OPJ_shoot,S、射孔各向异性纵横波走时时差定位方程OPJ_shoot,PS进行非线性组合，建立射孔目标方程OPJ_shoot；

S2：拾取射孔的纵横波走时T_shoot,P、T_shoot,S，结合已知的射孔空间位置和声波测井纵横波速度，利用所述射孔目标方程OPJ_shoot对射孔开展定位分析，反演出射孔各向异性参数Δ＝{ε,δ}，其中ε、δ为描述射孔各向异性的两个参数；

S3：通过组合微地震事件各向异性纵横波定位方程与基于射孔混合时差各向异性纵横波定位方程，建立基于射孔混合时差、各向异性介质、纵横波非线性定位的微地震事件目标方程OPJ_event；

具体地，对基于射孔混合时差各向异性纵波走时定位方程OPJ_{event,shoot,P}、基于射孔混合时差各向异性横波走时定位方程OPJ_{event,shoot,S}、基于射孔混合时差各向异性纵横波走时时差定位方程OPJ_{event,shoot,PS}进行与步骤S1相同的非线性组合，建立微地震事件目标方程OPJ_event；其中，所述基于射孔混合时差各向异性纵波走时定位方程OPJ_{event,shoot,P}是微地震事件各向异性纵波走时定位方程OPJ_event,P与微地震事件基于射孔混合时差各向异性纵波走时定位方程OPJ^D _{event,shoot,P}的线性组合；所述基于射孔混合时差各向异性横波走时定位方程OPJ_{event,shoot,S}是微地震事件各向异性横波走时定位方程OPJ_event,S与微地震事件基于射孔混合时差各向异性横波走时定位方程OPJ^D _{event,shoot,S}的线性组合；所述基于射孔混合时差各向异性纵横波走时定位方程OPJ_{event,shoot,PS}是微地震事件各向异性纵横波走时定位方程OPJ_event,PS与微地震事件基于射孔混合时差各向异性纵横波走时定位方程OPJ^D _{event,shoot,PS}的线性组合；

需要说明的是，本发明在具体实施时不限于上述对微地震事件各向异性纵横波定位方程与基于射孔混合时差各向异性纵横波定位方程求和的线性组合形式。

S4：拾取微地震事件纵横波走时T_event,P、T_event,S，将步骤S2反演出的射孔各向异性参数Δ＝{ε,δ}作为微地震事件初始各向异性参数，结合已知的声波测井纵横波速度，利用所述微地震事件目标方程OPJ_event对微地震事件开展定位分析，获得微地震事件初始定位结果RT_event＝{L_event,Z_event}，其中L_event、Z_event为描述微地震事件空间位置的径向坐标、深度坐标；

S5：以微地震事件初始定位结果为空间约束，以微地震事件初始各向异性参数为参数约束，在扰动范围内，利用所述微地震事件目标方程OPJ_event对微地震事件做进一步的层析定位处理，获得定位精度更高的微地震事件最终定位结果。

下面具体介绍上述各步骤的实施过程。

首先，由射孔各向异性纵波走时定位方程OPJ_shoot,P、射孔各向异性横波走时定位方程OPJ_shoot,S、射孔各向异性纵横波走时时差定位方程OPJ_shoot,PS，建立射孔各向异性纵横波非线性联合定位目标方程OPJ_shoot(以下简称射孔目标方程OPJ_shoot)

OPJ_shoot,P＝|T_shoot,P-T_shoot,Pi| (2)

OPJ_shoot,S＝|T_shoot,S-T_shoot,Si| (3)

OPJ_shoot,PS＝|(T_shoot,P-T_shoot,S)-(T_shoot,Pi-T_shoot,Si)| (4)

其中，T_shoot,P、T_shoot,S分别为拾取的射孔纵横波实际走时，T_shoot,Pi、T_shoot,Si分别为反演出的射孔纵横波走时，且射孔目标方程OPJ_shoot是与射孔空间位置(径向坐标L、深度坐标Z)、各向异性参数(ε、δ)、纵横波速度(V_P0、V_S0)相关的函数。换言之，本发明的射孔目标方程OPJ_shoot有6个自变量。

然后，输入射孔信息，利用射孔目标方程OPJ_shoot(式(1)～(4))，开展射孔各向异性参数反演。具体地，将拾取的射孔纵横波走时T_shoot,P、T_shoot,S作为实际观测值，将已知的声波测井纵横速度和已知的射孔空间位置，代入上述射孔目标方程OPJ_shoot(式(1)～(4))中。此时，式(1)仅仅是射孔各向异性参数ε、δ的函数，可以通过以下偏导方程实现对射孔各向异性的反演：

在此，可以优选地利用最小二乘法或网格搜索法求解式(5)，寻找一组各向异性参数Δ＝{ε,δ}，使得反演出的射孔纵横波走时无限接近实际观测值，即无限接近拾取的射孔纵横波走时。

其次，由基于射孔混合时差各向异性纵波走时定位方程OPJ_{event,shoot,P}、基于射孔混合时差射孔各向异性横波走时定位方程OPJ_{event,shoot,S}、基于射孔混合时差各向异性纵横波走时时差定位方程OPJ_{event,shoot,PS}，建立微地震事件基于射孔混合时差各向异性纵横波非线性定位目标方程OPJ_event，(以下简称微地震事件目标方程OPJ_event)开展微地震事件初步定位处理，以此获得微地震事件初始定位结果RT_event：

OPJ_{event,shoot,P}＝OPJ_event,P+OPJ^D _{event,shoot,P} (7)

OPJ_{event,shoot,S}＝OPJ_event,S+OPJ^D _{event,shoot,S} (8)

OPJ_{event,shoot,P}＝OPJ_event,P+OPJ^D _{event,shoot,P} (9)

OPJ_event,P＝|T_event,P-T_event,Pi| (10)

OPJ_event,S＝|T_event,S-T_event,Si| (11)

OPJ_event,PS＝|(T_event,P-T_event,S)-(T_event,Pi-T_event,Si)| (12)

OPJ^D _{event,shoot,P}＝|(T_event,P-T_event,Pi)-(T_shoot,P-T_shoot,Pi)| (13)

OPJ^D _{event,shoot,S}＝|(T_event,S-T_event,Si)-(T_shoot,S-T_shoot,Si)| (14)

OPJ^D _event,PS＝|((T_event,P-T_event,S)-(T_event,Pi-T_event,Si))-((T_event,P-T_event,S)-(T_event,Pi-T_event,Si))| (15)

其中，T_event,P、T_event,S分别为拾取的微地震事件纵横波实际走时，T_event,Pi、T_event,Si分别为反演出的微地震事件纵横波走时，OPJ_event,P、OPJ_event,S、OPJ_event,PS分别为常见的微地震事件各向异性纵波走时定位方程、微地震事件各向异性横波走时定位方程、微地震事件各向异性纵横波走时时差定位方程，OPJ^D _{event,shoot,P}、OPJ^D _{event,shoot,S}、OPJ^D _{event,shoot,PS}分别为常见的微地震事件基于射孔混合时差各向异性纵波走时定位方程、微地震事件基于射孔混合时差射孔各向异性横波走时定位方程、微地震事件基于射孔混合时差各向异性纵横波走时时差定位方程，且微地震事件目标方程OPJ_event是以微地震事件空间位置(径向L、深度Z)、微地震事件各向异性参数(ε、δ)、纵横波速度(V_P0、V_S0)为主要自变量的相关函数。

然后，将拾取的微地震事件纵横波走时T_event,P、T_event,S作为实际观测值，结合已知的声波测井纵横速度以及上一步反演出的射孔各向异性参数Δ＝{ε,δ}(即采用射孔各向异性参数作为微地震事件初始各向异性参数)，代入微地震事件目标方程OPJ_event(公式(6)～(15))中。此时，公式(6)仅仅是用于描述微地震事件空间位置的径向坐标、深度坐标的函数，可以通过以下偏导方程实现对微地震事件空间位置的反演：

同样地，在此可以优选地利用最小二乘法或网格搜索法求解式(16)，当反演出的微地震事件纵横波走时与实际观测值(即拾取的微地震事件纵横波走时)之间的误差最小时，输出对应的微地震事件空间位置RT_event＝{L_event,Z_event}，即为微地震事件初始定位结果。

最后，再次利用本发明目标方程OPJ(式(6)～(15))，对微地震事件做进一步的层析定位分析，以此获得定位精度更高的微地震事件空间位置和相应的修正后的各向异性参数。

具体地，由于微地震事件所在位置各向异性参数与射孔所在位置存在细微差异，这种差异会导致利用射孔各向异性参数进行微地震事件定位的结果可能会存在较大误差。为了减小此误差，本发明在此提出利用层析思路，进一步进行精确定位。求解本发明微地震事件具体表达式OPJ_event。

与上一步骤不同的是，在此除了反演微地震事件空间位置的径向坐标L、深度坐标Z之外，同时还反演微地震事件各向异性参数ε、δ。换言之，此时式(14)不仅是微地震事件径向坐标L、深度坐标Z的函数，而且还是微地震事件各向异性参数ε、δ的函数。因此，在此需要通过以下四个偏导方式实现层析反演：

同样地，可以优选地利用最小二乘法或网格搜索法来求解上述四个偏导方程。具体过程为：

以微地震事件初始定位位置RT_event＝{L_event,Z_event}为中心，根据精度要求，建立微地震事件空间网格[L_event-ΔL,L_event+ΔL]、[Z_event-ΔZ,Z_event+ΔZ]；

同样地，以射孔各向异性参数Δ＝{ε,δ}为中心，建立微地震事件各向异性参数网格[ε-Δε,ε+Δε]、[δ-Δδ,δ+Δδ]；

针对微地震事件，每个各向异性参数范围内所有可能值，反演对应的微地震事件空间位置的径向坐标、深度坐标，然而射线追踪正演出相应的纵横波初至走时，带入式(14)，计算正演出的纵横波走时与拾取的纵横波走时之间的误差；寻找所有可能误差中的最小值，与所述最小值对应的微地震事件空间位置以及各向异性参数，即为最终的微地震事件层析定位结果RT^* _event＝{L^* _event,Z^* _event}以及相应的修正后的各向异性参数Δ^*＝{ε^*,δ^*}。

实施例二

在本实施例中，利用现有的井中微地震模型数据来验证利用本发明的方法获得的微地震事件定位结果的准确性。

本次井中微地震观测例子为14级井下检波器监测微地震信号、1个已知射孔信号与21个微地震事件信号，其观测系统的径向、深度坐标几何关系如图2所示。图3所示的列表是井中微地震模型事件不同震源点位置的空间坐标以及与之对应的各向异性参数ε、δ。在实施本发明的定位方法之前，已经利用已有高精度射线追踪算法，根据图2观测方式与图3的各向异性参数表正演出每个震源点达到检波器的纵横波走时，作为已知观测值来开展反演输入走时真实值。需要说明的是，在此不考虑横向变化速度影响，即不考虑VTI介质，另外声波测井提供纵横波垂向速度作为已知输入。

首先，根据本发明式(1)～(4)，开展基于已知射孔位置的纵横波非线性组合定位分析，反演出射孔各向异性参数，求解式(5)。在具体操作时，各向异性参数ε的扰动范围选取[0，0.7]且精度要求是0.003，各向异性参数δ的扰动范围选取[-0.1，0.1]且精度要求是0.001。利用式(9)进行求解。图4的列表示出了射孔各向异性参数ε、δ的真实值和反演值。由图4可以看出，反演值与真实值之间误差非常小，这对进行下一步的微地震事件定位处理十分有利。

然后，根据本发明公式(6)～(15)，将射孔定位反演出的各向异性参数作为微地震事件初始各向异性参数输入，以微地震事件纵横波真实走时为观测对象，直接对微地震事件进行本发明基于射孔混合时差各向异性纵横波走时非线性联合定位处理。通过求解式(16)，寻找微地震事件的空间位置，使得对应的纵横波走时最接近真实的观测值，将此时空间位置作为微地震事件初始定位结果。

从图5可以看出，基于射孔定位分析出的各向异性，利用微地震事件目标方程获得的微地震事件初始定位结果，存在一定的误差(图6显示了反演值与真实值的对比，其中dL_deta为径向误差，dZ_deta为深度误差)。这说明，不同位置各向异性差异性会引起一定程度的定位误差，尤其是在径向上。

最后，为了进一步提高定位精度，在上一步获得的微地震事件初始定位结果的基础上，再次利用本发明的目标方程(6)～(15)，进行进一步的层析定位，求解式(17)。即，以微地震事件初始定位结果为中心，给定径向+/-25米的扰动范围、深度+/-10米的扰动范围且精度为1米，给定各向异性参数ε+/-0.3的扰动范围、各向异性参数δ+/-0.05的扰动范围且精度为0.001，同时反演微地震事件空间位置与各向异性参数，直至纵横波走时误差进一步减小且无限接近观测真实值，从而实现微地震事件最终精确定位(如图7所示)。

图8为上述层析再定位结果的误差统计结果。从图8可以看出，径向、深度的定位误差显著地进一步减小。这充分验证了利用本发明的方法可以实现各向异性介质微地震定位处理，并且获得更高精度的微地震定位结果。

在此，应该理解的是，尽管上文已经描述了所公开系统和方法的示例性实施例，但是它们仅用于示例性的目而并非加以限制。本公开并非是详尽的，并且不限制所公开的精确形式。例如，在通过组合微地震事件各向异性纵横波定位方程与基于射孔混合时差各向异性纵横波定位方程，建立基于射孔混合时差、各向异性介质、纵横波非线性定位的微地震事件目标方程OPJ_event时，不限于对微地震事件各向异性纵横波定位方程与基于射孔混合时差各向异性纵横波定位方程求和的形式。因此，在不脱离本公开广度或范围的情况下，可根据上述教导进行修改及变型，或者从本公开的实践中获知修改及变型。

Claims (10)

1.一种基于射孔混合时差各向异性纵横波非线性联合定位方法，包括以下步骤：

S1：对射孔各向异性纵波走时定位方程OPJ_shoot,P、射孔各向异性横波走时定位方程OPJ_shoot,S、射孔各向异性纵横波走时时差定位方程OPJ_shoot,PS进行非线性组合，建立射孔目标方程OPJ_shoot；

S2：拾取射孔的纵横波走时T_shoot,P、T_shoot,S，结合已知的射孔空间位置和声波测井纵横波速度，利用所述射孔目标方程OPJ_shoot对射孔开展定位分析，反演出射孔各向异性参数Δ＝{ε,δ}，其中ε、δ为描述射孔各向异性的两个参数；

S3：对基于射孔混合时差各向异性纵波走时定位方程OPJ_{event,shoot,P}、基于射孔混合时差各向异性横波走时定位方程OPJ_{event,shoot,S}、基于射孔混合时差各向异性纵横波走时时差定位方程OPJ_{event,shoot,PS}进行与步骤S1相同的非线性组合，建立微地震事件目标方程OPJ_event；

S4：拾取微地震事件纵横波走时T_event,P、T_event,S，将步骤S2反演出的射孔各向异性参数Δ＝{ε,δ}作为微地震事件初始各向异性参数，结合已知的声波测井纵横波速度，利用所述微地震事件目标方程OPJ_event对微地震事件开展定位分析，获得微地震事件初始定位结果RT_event＝{L_event,Z_event}，其中L_event、Z_event为描述微地震事件空间位置的径向坐标、深度坐标；

S5：以微地震事件初始定位结果为空间约束，以微地震事件初始各向异性参数为参数约束，在扰动范围内，利用所述微地震事件目标方程OPJ_event对微地震事件做进一步的层析定位处理，获得定位精度更高的微地震事件最终定位结果。

2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述步骤S5获得的微地震事件最终定位结果满足以下条件：根据步骤S5获得的微地震事件最终定位结果推演出的微地震事件纵横波走时与步骤S4拾取的微地震事件纵横波走时之间的误差达到最小。

3.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述射孔目标方程OPJ_shoot为：

OPJ_shoot,P＝|T_shoot,P-T_shoot,Pi|

OPJ_shoot,S＝|T_shoot,S-T_shoot,Si|

OPJ_shoot,PS＝|(T_shoot,P-T_shoot,S)-(T_shoot,Pi-T_shoot,Si)|

其中T_shoot,P、T_shoot,S分别为拾取的射孔的纵横波走时，T_shoot,Pi、T_shoot,Si分别为反演的射孔的纵横波走时。

4.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：

将拾取的射孔的纵横波走时T_shoot,P、T_shoot,S、已知的射孔空间位置和声波测井纵横波速度代入所述射孔目标方程OPJ_shoot；

反演射孔各向异性，利用以下偏导方程求解射孔各向异性参数Δ＝{ε,δ}：

5.根据权利要求3或4所述的定位方法，其特征在于，反演出的射孔各向异性参数Δ＝{ε,δ}满足以下条件：所述射孔各向异性参数Δ＝{ε,δ}能够使得所述射孔目标方程OPJ_shoot的值达到最小。

6.根据权利要求3所述的定位方法，其特征在于，所述微地震事件目标方程OPJ_event为：

OPJ_{event,shoot,P}＝OPJ_event,P+OPJ^D _{event,shoot,P}

OPJ_{event,shoot,S}＝OPJ_event,S+OPJ^D _{event,shoot,S}

OPJ_{event,shoot,P}＝OPJ_event,P+OPJ^D _{event,shoot,P}

OPJ_event,P＝|T_event,P-T_event,Pi|

OPJ_event,S＝|T_event,S-T_event,Si|

OPJ_event,PS＝|(T_event,P-T_event,S)-(T_event,Pi-T_event,Si)|

OPJ^D _{event,shoot,P}＝|(T_event,P-T_event,Pi)-(T_shoot,P-T_shoot,Pi)|

OPJ^D _{event,shoot,S}＝|(T_event,S-T_event,Si)-(T_shoot,S-T_shoot,Si)|

OPJ^D _event,PS＝|((T_event,P-T_event,S)-(T_event,Pi-T_event,Si))-((T_event,P-T_event,S)-(T_event,Pi-T_event,Si))|

其中，T_event,P、T_event,S分别为拾取的微地震事件纵横波走时，T_event,Pi、T_event,Si分别为推演出的微地震事件纵横波走时。

7.根据权利要求6所述的定位方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下步骤：

将反演出的射孔各向异性参数作为微地震事件初始各向异性参数；

将拾取的微地震事件纵横波走时T_event，P、T_event，S，所述微地震事件初始各向异性参数和已知的声波测井纵横波速度代入所述微地震事件目标方程OPJ_event，

反演微地震事件空间位置，利用以下偏导方程求解微地震事件初始定位结果RT_event＝{L_event,Z_event}：

8.根据权利要求6或7所述的定位方法，其特征在于，获得的微地震事件初始定位结果RT_event＝{L_event,Z_event}满足以下条件：所述微地震事件初始定位结果RT_event＝{L_event,Z_event}能够使得所述微地震事件目标方程OPJ_event的值达到最小。

9.根据权利要求6所述的定位方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括以下步骤：

以微地震事件初始定位结果为空间位置中心，以微地震事件初始各向异性参数为参数中心，在扰动范围内，利用所述微地震事件目标方程OPJ_event，对描述微地震事件空间位置的径向坐标、深度坐标以及微地震事件各向异性参数进行反演，利用以下偏导方程求解微地震事件最终定位结果：

10.根据权利要求9所述的定位方法，其特征在于，利用最小二乘法或网格搜索法求解步骤S4中的偏导方程，具体包括以下步骤：

在扰动范围内，针对每个微地震事件各向异性参数可能值，反演出与之对应的描述微地震事件空间位置的径向坐标、深度坐标，并据此推演出相应的微地震事件纵横波走时，计算推演出的微地震事件纵横波走时与拾取的微地震事件纵横波走时之间的误差；

寻找所有可能误差中的最小值，与所述最小值对应的径向坐标、深度坐标以及各向异性参数即为微地震事件最终定位结果以及相应的修正后的微地震事件各向异性参数。

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