CN110941011B - 直达p波振幅提取方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种直达P波振幅提取方法及装置，其中，方法包括：获取不同地震道的道记录，所述道记录为直达P波信号；对相邻的所述道记录进行互相关运算，以获得第一辅助记录；将各所述第一辅助记录进行叠加，以获得参考道记录；将所述参考道记录分别与各所述道记录进行互相关运算，以获得与各所述道记录对应的第二辅助记录；根据所述第二辅助记录提取振幅。这样获得的参考道记录质量好，然后将各道记录与参考道记录进行互相关运算得到第二辅助记录，可以更准确高效地从第二辅助记录中拾取振幅相对大小。

Description

直达P波振幅提取方法及装置
技术领域
本发明涉及地面微地震监测技术领域，尤其涉及一种直达P波振幅提取方法及装置。
背景技术
水力压裂微地震监测技术是页岩气和致密气等非常规储层开发过程中水力压裂裂缝监测的一种重要手段。通过微地震监测获得水力压裂裂缝空间展布形态，可以为井网部署和压裂方案优化提供重要参数。
地面微地震监测是微地震监测的一种重要方式，一般采用初至P波信息对震源参数(包括位置和震源机制)进行反演。在反演震源机制时，一种精度较高的方法是采用振幅约束的反演方式，这种反演方法比起利用P波初动极性约束的震源机制反演，可以大大降低反演的不唯一性。
如何准确获得初至P波振幅信息是振幅约束震源机制反演的关键。通常做法是选取某个时窗内振幅绝对值最大时刻的振幅。这种方法受噪音影响较大，而且由于地表的起伏，静校正量的存在，有时候初至时刻偏移加大，最大振幅在时窗范围之外，无法正确拾取振幅，这样可能导致震源机制反演误差较大。
发明内容
本发明提供一种直达P波振幅提取方法及装置，用以解决现有方法在提取初至P波振幅时准确率低的技术问题。
本发明一方面提供一种直达P波振幅提取方法，包括：
获取不同地震道的道记录，所述道记录为直达P波信号；
对相邻的所述道记录进行互相关运算，以获得第一辅助记录；
将各所述第一辅助记录进行叠加，以获得参考道记录；
将所述参考道记录分别与各所述道记录进行互相关运算，以获得与各所述道记录对应的第二辅助记录；
根据所述第二辅助记录提取振幅。
进一步的，获取不同地震道的道记录，包括：
对预获取的微地震事件记录进行筛选，以选取出信噪比大于预设阈值的道记录。
进一步的，根据所述第二辅助记录提取振幅，包括：
获取绝对值最大的所述第二辅助记录所对应的时刻，并将所述时刻的所述第二辅助记录作为与所述第二辅助记录对应的所述道记录的振幅值。
进一步的，对相邻的所述道记录进行互相关运算，以获得第一辅助记录，包括：
对相邻的所述道记录采用互相关函数进行互相关运算，将获得的运算结果作为所述第一辅助记录。
进一步的，将所述参考道记录分别与各所述道记录进行所述互相关运算，以获得与各所述道记录对应的第二辅助记录，包括：
将所述参考道记录分别与各所述道记录采用互相关函数进行互相关运算，以获得与各所述道记录对应的第二辅助记录。
本发明另一方面提供一种直达P波振幅提取装置，包括：
道记录获取模块，用于获取不同地震道的道记录，所述道记录为直达P波信号；
第一辅助记录获取模块，用于对相邻的所述道记录进行互相关运算，以获得第一辅助记录；
参考道记录获取模块，用于将各所述第一辅助记录进行叠加，以获得参考道记录；
第二辅助记录获取模块，用于将所述参考道记录分别与各所述道记录进行互相关运算，以获得与各所述道记录对应的第二辅助记录；
振幅提取模块，用于根据所述第二辅助记录提取振幅。
进一步的，所述道记录获取模块，具体用于：
对预获取的微地震事件记录进行筛选，以选取出信噪比大于预设阈值的道记录。
进一步的，所述第二辅助记录获取模块，具体用于：
获取绝对值最大的所述第二辅助记录所对应的时刻，并将所述时刻的所述第二辅助记录作为与所述第二辅助记录对应的所述道记录的振幅值。
进一步的，所述第一辅助记录获取模块，具体用于：
对相邻的所述道记录采用互相关函数进行互相关运算，将获得的运算结果作为所述第一辅助记录。
进一步的，所述第二辅助记录获取模块，具体用于：
将所述参考道记录分别与各所述道记录采用互相关函数进行互相关运算，以获得与各所述道记录对应的第二辅助记录。
本发明提供的直达P波振幅提取方法及装置，通过获取不同地震道的道记录，所述道记录为直达P波信号；对相邻的所述道记录进行互相关运算，以获得第一辅助记录；将各所述第一辅助记录进行叠加，以获得参考道记录；将所述参考道记录分别与各所述道记录进行互相关运算，以获得与各所述道记录对应的第二辅助记录；根据所述第二辅助记录提取振幅。这样获得的参考道记录质量好，然后将各道记录与参考道记录进行互相关运算得到第二辅助记录，可以更准确高效地从第二辅助记录中拾取振幅相对大小。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1为本发明实施例一提供的直达P波振幅提取方法的流程示意图；
图2为参考道记录与各道记录的信号波形示意图；
图3为第二辅助记录的信号波形示意图；
图4为通过第二辅助记录获得的相对大小的振幅值示意图；
图5为本发明实施例二提供的直达P波振幅提取装置的结构示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此本发明的实施人员可以充分理解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并依据上述实现过程具体实施本发明。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。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的直达P波振幅提取方法的流程示意图；如图1所示，本实施例提供一种直达P波振幅提取方法，包括以下步骤：
步骤101、获取不同地震道的道记录，所述道记录为直达P波信号。
具体的，获取微地震事件记录，并且对微地震事件记录进行筛选，选择直达P波信号信噪比较高的道记录，即对预获取的微地震事件记录进行筛选，以选取出信噪比大于预设阈值的道记录。预设阈值可根据实际情况进行选取，在此不做限定。
当然，对预获取的微地震事件记录进行筛选时，也可选取出信噪比大于预设阈值的道记录，若筛选出的道记录大于所需要的道记录个数，例如筛选出的道记录有L个，所需要的道记录个数为N个，L>N，则对筛选出的L个道记录按照直达P波信号信噪比从高到低进行排序，选择排序在前的N个道记录参与后续运算。
道记录为直达P波信号，该信号可用时间序列上的一系列数值表示。
在本实施例中，以m个地震道为例进行说明。其中，第i道的直达P波信号记为si(t)，t为记录时间，因此，si(t)即表示第i道的道记录，1＜i＜m。
步骤102、对相邻的所述道记录进行互相关运算，以获得第一辅助记录。
对相邻的道记录进行互相关运算，具体的，对相邻的所述道记录采用互相关函数进行互相关运算，将获得的运算结果作为所述第一辅助记录s'j(t')。s'j(t')可通过如下表达式获得：
s'j(t')＝Corr(sj,sj+1)
其中，Corr(x,y)为互相关函数，表示对变量x和y的互相关运算；上式中1＜j＜m-1，s'j(t')为互相关后记录。互相关函数是信号分析里的概念，表示的是两个时间序列之间的相关程度，即描述随机信号x和y在任意两个不同时刻的取值之间的相关程度。
步骤103、将各所述第一辅助记录进行叠加，以获得参考道记录。
将获得的第一辅助记录s'i(t')中的各道进行叠加，得到参考道记录r'(t')，参考道记录r'(t')可通过如下表达式获得：
Figure BDA0001809748310000051
如图2所示，图2为参考道记录与各道记录的信号图，图中地震记录S(t)所示即为各参考道记录的信号示意图，图中的参考道所示即为参考道记录的信号示意图。叠加时，为了避免正负极性道相加后互相抵消，统一乘以该道的极性+1或者-1，将振幅矫正为正值，这样可避免正负叠加抵消。
步骤104、将所述参考道记录分别与各所述道记录进行互相关运算，以获得与各所述道记录对应的第二辅助记录。
将所获得的参考道记录r'(t')与各道记录si(t)进行互相关运算，具体的，将参考道记录分别与各道记录采用互相关函数进行互相关运算，获得与各道记录对应的第二辅助记录si”(t”)，第二辅助记录si”(t”)可通过如下表达式获得：
si”(t”)＝Corr(si(t),r'(t'))
如图3所示，图3为第二辅助记录si”(t”)的信号图，图中参考地震记录si”(t”)所示即为第二辅助记录si”(t”)的信号示意图。
步骤105、根据所述第二辅助记录提取振幅。
从第二辅助记录si”(t”)中提取振幅。具体的，获取绝对值最大的所述第二辅助记录所对应的时刻，并将所述时刻的所述第二辅助记录作为与所述第二辅助记录对应的所述道记录的振幅值。
即，对si”(t”)取绝对值，取si”(t”)最大值时刻的si”(t”)作为第i道记录相对大小的振幅值Ai，Ai可通过如下表达式计算获得：
Ai＝s”i(t”0),t”0＝t”(max(|si”(t”)|))
如图4所示，图4为相对大小的振幅值示意图，图中横轴表示道记录的编号(即i)，纵轴表示振幅。
本发明实施例提供的直达P波振幅提取方法，通过获取不同地震道的道记录，所述道记录为直达P波信号；对相邻的所述道记录进行互相关运算，以获得第一辅助记录；将各所述第一辅助记录进行叠加，以获得参考道记录；将所述参考道记录分别与各所述道记录进行互相关运算，以获得与各所述道记录对应的第二辅助记录；根据所述第二辅助记录提取振幅。这样获得的参考道记录质量好，然后将各道记录与参考道记录进行互相关运算得到第二辅助记录，可以更准确高效地从第二辅助记录中拾取振幅相对大小。
本发明实施例提供的直达P波振幅提取方法，相比与现有技术中的道记录振幅提取，本发明通过获取不同地震道的道记录，然后对相邻的所述道记录进行互相关运算，以获得第一辅助记录，最后将各所述第一辅助记录进行叠加，以获得参考道记录，将所述参考道记录分别与各所述道记录进行互相关运算，以获得与各所述道记录对应的第二辅助记录，可以更准确高效地自动拾取振幅相对大小。
实施例二
图5为本发明实施例二提供的直达P波振幅提取装置的结构示意图；如图5所示，本实施例提供一种直达P波振幅提取装置，包括道记录获取模块201、第一辅助记录获取模块202、参考道记录获取模块203、第二辅助记录获取模块204和振幅提取模块205。
其中，道记录获取模块201，用于获取不同地震道的道记录，所述道记录为直达P波信号。
具体的，获取微地震事件记录，并且对微地震事件记录进行筛选，选择直达P波信号信噪比较高的道记录，即对预获取的微地震事件记录进行筛选，以选取出信噪比大于预设阈值的道记录。预设阈值可根据实际情况进行选取，在此不做限定。
当然，对预获取的微地震事件记录进行筛选时，也可选取出信噪比大于预设阈值的道记录，若筛选出的道记录大于所需要的道记录个数，例如筛选出的道记录有L个，所需要的道记录个数为N个，L>N，则对筛选出的L个道记录按照直达P波信号信噪比从高到低进行排序，选择排序在前的N个道记录参与后续运算。
道记录为直达P波信号，该信号可用时间序列上的一系列数值表示。
在本实施例中，以m个地震道为例进行说明。其中，第i道的直达P波信号记为si(t)，t为记录时间，因此，si(t)即表示第i道的道记录，1＜i＜m。
第一辅助记录获取模块202，用于对相邻的所述道记录进行互相关运算，以获得第一辅助记录。
对相邻的道记录进行互相关运算，具体的，对相邻的所述道记录采用互相关函数进行互相关运算，将获得的运算结果作为所述第一辅助记录s'j(t')。s'j(t')可通过如下表达式获得：
s'j(t')＝Corr(sj,sj+1)
其中，Corr(x,y)为互相关函数，表示对变量x和y的互相关运算；上式中1＜j＜m-1，s'j(t')为互相关后记录。互相关函数是信号分析里的概念，表示的是两个时间序列之间的相关程度，即描述随机信号x和y在任意两个不同时刻的取值之间的相关程度。
参考道记录获取模块203，用于将各所述第一辅助记录进行叠加，以获得参考道记录。
将获得的第一辅助记录s'i(t')中的各道进行叠加，得到参考道记录r'(t')，参考道记录r'(t')可通过如下表达式获得：
Figure BDA0001809748310000071
第二辅助记录获取模块204，用于将所述参考道记录分别与各所述道记录进行互相关运算，以获得与各所述道记录对应的第二辅助记录。
将所获得的参考道记录r'(t')与各道记录si(t)进行互相关运算，具体的，将参考道记录分别与各道记录采用互相关函数进行互相关运算，获得与各道记录对应的第二辅助记录si”(t”)，第二辅助记录si”(t”)可通过如下表达式获得：
si”(t”)＝Corr(si(t),r'(t'))
振幅提取模块205，用于根据所述第二辅助记录提取振幅。
从第二辅助记录si”(t”)中提取振幅。具体的，获取绝对值最大的所述第二辅助记录所对应的时刻，并将所述时刻的所述第二辅助记录作为与所述第二辅助记录对应的所述道记录的振幅值。
即，对si”(t”)取绝对值，取|si”(t”)|最大值时刻的si”(t”)作为第i道记录相对大小的振幅值Ai，Ai可通过如下表达式计算获得：
Ai＝s”i(t”0),t”0＝t”(max(|si”(t”)|))
本发明实施例提供的直达P波振幅提取装置，通过获取不同地震道的道记录，所述道记录为直达P波信号；对相邻的所述道记录进行互相关运算，以获得第一辅助记录；将各所述第一辅助记录进行叠加，以获得参考道记录；将所述参考道记录分别与各所述道记录进行互相关运算，以获得与各所述道记录对应的第二辅助记录；根据所述第二辅助记录提取振幅。这样获得的参考道记录质量好，然后将各道记录与参考道记录进行互相关运算得到第二辅助记录，可以更准确高效地从第二辅助记录中拾取振幅相对大小，为振幅约束震源机制反演提供准确的振幅信息，提高震源机制反演精度。
进一步的，所述道记录获取模块201，具体用于：
对预获取的微地震事件记录进行筛选，以选取出信噪比大于预设阈值的道记录。
进一步的，所述振幅提取模块204，具体用于：
获取绝对值最大的所述第二辅助记录所对应的时刻，并将所述时刻的所述第二辅助记录作为与所述第二辅助记录对应的所述道记录的振幅值。
进一步的，所述第一辅助记录获取模块202，具体用于：
对相邻的所述道记录采用互相关函数进行互相关运算，将获得的运算结果作为所述第一辅助记录。
进一步的，所述第二辅助记录获取模块204，具体用于：
将所述参考道记录分别与各所述道记录采用互相关函数进行互相关运算，以获得与各所述道记录对应的第二辅助记录。
应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。
说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。
此外，所描述的特征、结构或特性可以任何其他合适的方式结合到一个或多个实施例中。在上面的描述中，提供一些具体的细节，例如材料等，以提供对本发明的实施例的全面理解。然而，相关领域的技术人员将明白，本发明无需上述一个或多个具体的细节便可实现，或者也可采用其它方法、组件、材料等实现。在其它示例中，周知的结构、材料或操作并未详细示出或描述以免模糊本发明的各个方面。
虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。

Claims (6)

1.一种直达P波振幅提取方法，其特征在于，包括：
获取不同地震道的道记录，所述道记录为直达P波信号；
对相邻的所述道记录进行互相关运算，以获得第一辅助记录；
将各所述第一辅助记录进行叠加，以获得参考道记录；
将所述参考道记录分别与各所述道记录进行互相关运算，以获得与各所述道记录对应的第二辅助记录；
根据所述第二辅助记录提取振幅。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取不同地震道的道记录，包括：
对预获取的微地震事件记录进行筛选，以选取出信噪比大于预设阈值的道记录。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第二辅助记录提取振幅，包括：
获取绝对值最大的所述第二辅助记录所对应的时刻，并将所述时刻的所述第二辅助记录作为与所述第二辅助记录对应的所述道记录的振幅值。
4.一种直达P波振幅提取装置，其特征在于，包括：
道记录获取模块，用于获取不同地震道的道记录，所述道记录为直达P波信号；
第一辅助记录获取模块，用于对相邻的所述道记录进行互相关运算，以获得第一辅助记录；
参考道记录获取模块，用于将各所述第一辅助记录进行叠加，以获得参考道记录；
第二辅助记录获取模块，用于将所述参考道记录分别与各所述道记录进行互相关运算，以获得与各所述道记录对应的第二辅助记录；
振幅提取模块，用于根据所述第二辅助记录提取振幅。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述道记录获取模块，具体用于：
对预获取的微地震事件记录进行筛选，以选取出信噪比大于预设阈值的道记录。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述振幅提取模块，具体用于：
获取绝对值最大的所述第二辅助记录所对应的时刻，并将所述时刻的所述第二辅助记录作为与所述第二辅助记录对应的所述道记录的振幅值。
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