CN112014877A - 一种利用非齐次多项式的微震事件检测方法及系统 - Google Patents

一种利用非齐次多项式的微震事件检测方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112014877A
CN112014877A CN202010973551.1A CN202010973551A CN112014877A CN 112014877 A CN112014877 A CN 112014877A CN 202010973551 A CN202010973551 A CN 202010973551A CN 112014877 A CN112014877 A CN 112014877A
Authority
CN
China
Prior art keywords
microseismic
sequence
order difference
signals
sequences
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN202010973551.1A
Other languages
English (en)
Inventor
翟明岳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong University of Petrochemical Technology
Original Assignee
Guangdong University of Petrochemical Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong University of Petrochemical Technology filed Critical Guangdong University of Petrochemical Technology
Publication of CN112014877A publication Critical patent/CN112014877A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/28—Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
    • G01V1/288—Event detection in seismic signals, e.g. microseismics
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/24—Recording seismic data

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种利用非齐次多项式的微震事件检测方法及系统，所述检测方法包括如下步骤：分别依次采集检测区域中N个点的微震信号，组成包含N个微震信号的微震信号序列；生成N个一阶差分序列、N个二阶差分序列和N个期望差值序列；计算所述微震信号序列的每个点的非齐次多项式核值；利用每个点的非齐次多项式核值确定每个点是否存在微震事件。本发明利用了微震事件的稀疏性(功率数值变化在整个功率数据中占比较小)以及噪声的统计特性，从概率统计的角度，采用了微震信号与背景噪声之间非齐次多项式核的差异进行微震事件的检测，来实现初至拾取，避免噪声对功率变化的影响，有效消除强噪声造成的功率变化，从而提高了微震事件检测的精度。

Description

一种利用非齐次多项式的微震事件检测方法及系统
技术领域
本发明涉及微震事件检测技术领域，特别涉及一种利用非齐次多项式的微震事件检测方法及系统。
背景技术
水力压裂微震监测技术是近年来在低渗透率储层压裂、油藏驱动和水驱前缘等领域发展起来的一项重要新技术，也是页岩气开发的重要支撑技术。该项技术在邻井中布置多级三分量检波器排列，监测压裂井目的层段在水力压裂过程中所产生的微震事件，反演微震事件求取震源位置等参数，从而描述水力压裂过程中裂缝生长的几何形状及空间分布，实时提供水力压裂产生裂缝的长度、高度、宽度及方位，实现页岩气的工业化开发。水力压裂微震检测是当前页岩气开发领域科学研究的热点和难点。从社会和国家的需求角度考虑，开展微震监测系统方面的研究十分重要，具有重大的社会和经济价值。
微震监测系统中重要的一项工作是微震事件的定位。定位精度是影响微震监测系统应用效果的最为重要的因素，而微震事件定位的准确程度则主要依赖于波动初至(又可称为初至)读取的准确性等有关因素。
但问题是，初至拾取并不如想象中的那般简单。受地面仪器采动以及地质构造的影响，岩石破裂形式十分复杂，继而产生各种形式和能量的微震波动，其形式可多达几十甚至上百种，不仅主频、延时和能量等方面有差异，而且在初至位置附近的波形形态差异巨大，这种波形特征的不统一为初至拾取到来了很大困难。进一步的研究还表明，微震震源机制也会影响初至点特征：硬岩剪切作用产生的微震波动大多能量大、主频较高、延时短以及最大峰值位置紧跟初始初至，这类波的初至点清晰、起跳延时短，拾取较为容易；但拉伸作用产生的微震波动大多能量小、主频低、延时长、起跳缓慢、能量分布较为均匀，这类波初至点处振幅较小，容易被干扰信号淹没，初至点的特征表现不一致，初至拾取并不容易；而软岩所产生的微震波动，能量分布集中、初始初至点模糊、分界线不明显，与硬岩有明显的不同，初至拾取也较为困难。同时，由于P波速度大于S波速度，很多算法想当然地认为初至波为P波，但事实可能更为复杂：初至可能是P波，也可能是S波，甚至还有可能是异常点(outliers)。根据研究，41％的初至为S波，10％的初至是outliers造成的。这些都给初至拾取带来了相当大的难度。
除了初至点特征复杂外，初至拾取还面临着另外一个更大的挑战：微震记录是海量数据。例如，2005年1月月某试验区记录了近1万个微震事件。同时为了满足生产需求，微震监测系统需要一天24小时连续记录。不但如此，这些数据中有很大一部分都是人类或者机械活动所造成的噪声和干扰，与微震无关。其中，噪声包括三种基本类型：高频(>200Hz)噪声，由各种作业相关活动造成；低频噪声(<10Hz)，通常是由远离记录地点的机器活动造成，以及工业电流(50Hz)。除此之外，微震信号本身也并不纯粹。
因此，如何从海量数据中识别微震事件、拾取初至，是微震数据处理的基础。与此形成对比的是，生产上多采取人工方法，费时费力且精度与可靠性差，拾取质量无法保证，也无法处理海量数据。初至自动拾取是解决方法之一，微震波动初至自动拾取是微震监测数据处理的关键技术之一，也是实现微震震源自动定位的技术难点。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用非齐次多项式的微震事件检测方法及系统，以降低噪声对微震事件检测的影响，提高微震事件检测的精度，实现初至自动准确的拾取。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种利用非齐次多项式的微震事件检测方法，所述检测方法包括如下步骤：
分别依次采集检测区域中N个点的微震信号，组成包含N个微震信号的微震信号序列；
分别令n＝1,2,…,N，生成微震信号序列的前n个微震信号的一阶差分序列和二阶差分序列，获得N个一阶差分序列和N个二阶差分序列；其中，N表示微震信号序列的微震信号的数量；
分别令n＝1,2,…,N，计算前n个微震信号的所述一阶差分序列和所述二阶差分序列的期望差值序列，获得N个期望差值序列；
基于N个一阶差分序列、N个二阶差分序列和N个期望差值序列，计算所述微震信号序列的每个点的非齐次多项式核值；
分别依次判断每个点的非齐次多项式核值是否小于判断阈值，根据判断结果确定每个点的微震事件检测结果。
可选的，所述计算前n个微震信号的所述一阶差分序列和所述二阶差分序列的期望差值序列，具体包括：
利用公式
Figure BDA0002684944490000031
计算前n个微震信号的所述一阶差分序列和所述二阶差分序列的期望差值序列
Figure BDA0002684944490000032
其中，
Figure BDA0002684944490000033
表示前n个微震信号的一阶差分序列，
Figure BDA0002684944490000034
Figure BDA0002684944490000035
表示前n个微震信号的二阶差分序列，
Figure BDA0002684944490000036
Figure BDA0002684944490000037
表示前n个微震信号的一阶差分序列的均方差，
Figure BDA0002684944490000038
表示前n个微震信号的二阶差分序列的均方差；Wn表示前n个微震信号的期望权重矩阵，
Figure BDA0002684944490000039
ω表示待选取的中间矢量集合中的中间矢量，λ表示前n个微震信号的相关矩阵An的最大特征值，
Figure BDA00026849444900000310
表示前n个微震信号的相关矩阵An的第j个特征矢量，ρ表示前n个微震信号的相关矩阵An的迹；
Figure BDA00026849444900000311
p表示非齐次多项式的阶数，
Figure BDA00026849444900000312
SNR表示微震信号序列的信噪比。
可选的，所述基于N个一阶差分序列、N个二阶差分序列和N个期望差值序列，计算所述微震信号序列的每个点的非齐次多项式核值，具体包括：
基于N个一阶差分序列、N个二阶差分序列和N个期望差值序列，利用公式
Figure BDA00026849444900000313
计算所述微震信号序列的第K个点的非齐次多项式核值HK；
其中，σn为前n个微震信号的中间矢量Bn的均方差，
Figure BDA0002684944490000041
可选的，所述分别依次判断每个点的非齐次多项式核值是否小于判断阈值，根据判断结果确定每个点的微震事件检测结果，之前还包括：
根据前N个微震信号的一阶差分序列、二阶差分序列和期望差值序列，利用公式
Figure BDA0002684944490000042
计算微震信号序列的相关差异矩阵CN；其中，
Figure BDA0002684944490000043
和
Figure BDA0002684944490000044
分别表示前N个微震信号的一阶差分序列、二阶差分序列和期望差值序列；
根据微震信号序列的相关差异矩阵，利用公式
Figure BDA0002684944490000045
计算判断阈值e0；其中，κj表示相关差异矩阵CN的第j个特征矢量；Hj表示微震信号序列的第j个点的非齐次多项式核值。
一种利用非齐次多项式的微震事件检测系统，所述检测系统包括：
微震信号采集模块，用于分别依次采集检测区域中N个点的微震信号，组成包含N个微震信号的微震信号序列；
差分序列生成模块，用于分别令n＝1,2,…,N，生成微震信号序列的前n个微震信号的一阶差分序列和二阶差分序列，获得N个一阶差分序列和N个二阶差分序列；其中，N表示微震信号序列的微震信号的数量；
期望差值序列计算模块，用于分别令n＝1,2,…,N，计算前n个微震信号的所述一阶差分序列和所述二阶差分序列的期望差值序列，获得N个期望差值序列；
非齐次多项式核值计算模块，用于基于N个一阶差分序列、N个二阶差分序列和N个期望差值序列，计算所述微震信号序列的每个点的非齐次多项式核值；
微震事件检测模块，用于分别依次判断每个点的非齐次多项式核值是否小于判断阈值，根据判断结果确定每个点的微震事件检测结果。
可选的，所述期望差值序列计算模块，具体包括：
期望差值序列计算子成模块，用于利用公式
Figure BDA0002684944490000051
计算前n个微震信号的所述一阶差分序列和所述二阶差分序列的期望差值序列
Figure BDA0002684944490000052
其中，ΔS1 n表示前n个微震信号的一阶差分序列，
Figure BDA0002684944490000053
Figure BDA0002684944490000054
表示前n个微震信号的二阶差分序列，
Figure BDA0002684944490000055
Figure BDA0002684944490000056
表示前n个微震信号的一阶差分序列的均方差，
Figure BDA0002684944490000057
表示前n个微震信号的二阶差分序列的均方差；Wn表示前n个微震信号的期望权重矩阵，
Figure BDA0002684944490000058
ω表示待选取的中间矢量集合中的中间矢量，λ表示前n个微震信号的相关矩阵An的最大特征值，
Figure BDA0002684944490000059
表示前n个微震信号的相关矩阵An的第j个特征矢量，ρ表示前n个微震信号的相关矩阵An的迹；
Figure BDA00026849444900000510
p表示非齐次多项式的阶数，
Figure BDA00026849444900000511
SNR表示微震信号序列的信噪比。
可选的，所述非齐次多项式核值计算模块，具体包括：
非齐次多项式核值计算子模块，用于基于N个一阶差分序列、N个二阶差分序列和N个期望差值序列，利用公式
Figure BDA00026849444900000512
计算所述微震信号序列的第K个点的非齐次多项式核值HK；
其中，σn为前n个微震信号的中间矢量Bn的均方差，
Figure BDA00026849444900000513
可选的，所述检测系统还包括：
相关差异矩阵计算模块，用于根据前N个微震信号的一阶差分序列、二阶差分序列和期望差值序列，利用公式
Figure BDA00026849444900000514
计算微震信号序列的相关差异矩阵CN；其中，
Figure BDA00026849444900000515
和
Figure BDA00026849444900000516
分别表示前N个微震信号的一阶差分序列、二阶差分序列和期望差值序列；
判断阈值计算模块，用于根据微震信号序列的相关差异矩阵，利用公式
Figure BDA0002684944490000061
计算判断阈值e0；其中，κj表示相关差异矩阵CN的第j个特征矢量；Hj表示微震信号序列的第j个点的非齐次多项式核值。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开了一种利用非齐次多项式的微震事件检测方法及系统，所述检测方法包括如下步骤：分别依次采集检测区域中N个点的微震信号，组成包含N个微震信号的微震信号序列；分别令n＝1,2,…,N，生成微震信号序列的前n个微震信号的一阶差分序列和二阶差分序列，获得N个一阶差分序列和N个二阶差分序列；其中，N表示微震信号序列的微震信号的数量；分别令n＝1,2,…,N，计算前n个微震信号的所述一阶差分序列和所述二阶差分序列的期望差值序列，获得N个期望差值序列；基于N个一阶差分序列、N个二阶差分序列和N个期望差值序列，计算所述微震信号序列的每个点的非齐次多项式核值；分别依次判断每个点的非齐次多项式核值是否小于判断阈值，根据判断结果确定每个点的微震事件检测结果。本发明利用了微震事件的稀疏性(功率数值变化在整个功率数据中占比较小)以及噪声的统计特性，从概率统计的角度，采用了微震信号与背景噪声之间非齐次多项式核的差异进行微震事件的检测，来实现初至拾取，避免噪声对功率变化的影响，有效消除强噪声造成的功率变化，从而提高了微震事件检测的精度。
本发明利用每个点的非齐次多项式核值和所有点的一阶差分序列和二阶差分序列的相关差异矩阵，计算判断阈值，现有的检测方法中的判断阈值大小的确定没有统一的准则，其普遍适用性存在很大的局限性，尤其是当信噪比较低时，算法的性能受到很大影响，提高微震事件检测方法的通用性和鲁棒性。
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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明提供的一种利用非齐次多项式的微震事件检测方法的流程图。
具体实施方式
本发明的目的是提供一种利用非齐次多项式的微震事件检测方法及系统，以降低噪声对微震事件检测的影响，提高微震事件检测的精度，实现初至自动准确的拾取。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供一种利用非齐次多项式的微震事件检测方法，所述检测方法包括如下步骤：
分别依次采集检测区域中N个点的微震信号，组成包含N个微震信号的微震信号序列；S＝[s1,s2,…,sN]。
分别令n＝1,2,…,N，生成微震信号序列的前n个微震信号的一阶差分序列和二阶差分序列，获得N个一阶差分序列和N个二阶差分序列；其中，N表示微震信号序列的微震信号的数量；其中，前n个微震信号的一阶差分序列为：
Figure BDA0002684944490000071
前n个微震信号的二阶差分序列为
Figure BDA0002684944490000072
分别令n＝1,2,…,N，计算前n个微震信号的所述一阶差分序列和所述二阶差分序列的期望差值序列，获得N个期望差值序列。
所述计算前n个微震信号的所述一阶差分序列和所述二阶差分序列的期望差值序列，具体包括：利用公式
Figure BDA0002684944490000073
计算前n个微震信号的所述一阶差分序列和所述二阶差分序列的期望差值序列
Figure BDA0002684944490000074
其中，
Figure BDA0002684944490000075
表示前n个微震信号的一阶差分序列，
Figure BDA0002684944490000076
Figure BDA0002684944490000077
表示前n个微震信号的二阶差分序列，
Figure BDA0002684944490000078
Figure BDA0002684944490000079
表示前n个微震信号的一阶差分序列的均方差，
Figure BDA00026849444900000710
表示前n个微震信号的二阶差分序列的均方差；Wn表示前n个微震信号的期望权重矩阵，
Figure BDA0002684944490000081
ω表示待选取的中间矢量集合中的中间矢量，λ表示前n个微震信号的相关矩阵An的最大特征值，
Figure BDA0002684944490000082
表示前n个微震信号的相关矩阵An的第j个特征矢量，ρ表示前n个微震信号的相关矩阵An的迹；
Figure BDA0002684944490000083
p表示非齐次多项式的阶数，
Figure BDA0002684944490000084
SNR表示微震信号序列的信噪比。
基于N个一阶差分序列、N个二阶差分序列和N个期望差值序列，计算所述微震信号序列的每个点的非齐次多项式核值。
所述基于N个一阶差分序列、N个二阶差分序列和N个期望差值序列，计算所述微震信号序列的每个点的非齐次多项式核值，具体包括：基于N个一阶差分序列、N个二阶差分序列和N个期望差值序列，利用公式
Figure BDA0002684944490000085
计算所述微震信号序列的第K个点的非齐次多项式核值HK；其中，σn为前n个微震信号的中间矢量Bn的均方差，
Figure BDA0002684944490000086
根据前N个微震信号的一阶差分序列、二阶差分序列和期望差值序列，利用公式
Figure BDA0002684944490000087
计算微震信号序列的相关差异矩阵CN；其中，
Figure BDA0002684944490000088
和
Figure BDA0002684944490000089
分别表示前N个微震信号(微震信号序列的所有微震信号)的一阶差分序列、二阶差分序列和期望差值序列；根据微震信号序列的相关差异矩阵，利用公式
Figure BDA00026849444900000810
计算判断阈值e0；其中，κj表示相关差异矩阵CN的第j个特征矢量；Hj表示微震信号序列的第j个点的非齐次多项式核值。
分别依次判断每个点的非齐次多项式核值是否小于判断阈值，根据判断结果确定每个点的微震事件检测结果。
所述根据判断结果确定每个点的微震事件检测结果，具体包括：如果所述非齐次多项式核值HK≥e0，则在微震信号序列的第K个点处检测到微震事件，否则未检测到微震事件。
一种利用非齐次多项式的微震事件检测系统，所述检测系统包括：
微震信号采集模块，用于分别依次采集检测区域中N个点的微震信号，组成包含N个微震信号的微震信号序列。
差分序列生成模块，用于分别令n＝1,2,…,N，生成微震信号序列的前n个微震信号的一阶差分序列和二阶差分序列，获得N个一阶差分序列和N个二阶差分序列；其中，N表示微震信号序列的微震信号的数量。
期望差值序列计算模块，用于分别令n＝1,2,…,N，计算前n个微震信号的所述一阶差分序列和所述二阶差分序列的期望差值序列，获得N个期望差值序列。
所述期望差值序列计算模块，具体包括：期望差值序列计算子成模块，用于利用公式
Figure BDA0002684944490000091
计算前n个微震信号的所述一阶差分序列和所述二阶差分序列的期望差值序列
Figure BDA0002684944490000092
其中，
Figure BDA0002684944490000093
表示前n个微震信号的一阶差分序列，
Figure BDA0002684944490000094
Figure BDA0002684944490000095
表示前n个微震信号的二阶差分序列，
Figure BDA0002684944490000096
Figure BDA0002684944490000097
表示前n个微震信号的一阶差分序列的均方差，
Figure BDA0002684944490000098
表示前n个微震信号的二阶差分序列的均方差；Wn表示前n个微震信号的期望权重矩阵，
Figure BDA0002684944490000099
ω表示待选取的中间矢量集合中的中间矢量，λ表示前n个微震信号的相关矩阵An的最大特征值，
Figure BDA00026849444900000912
表示前n个微震信号的相关矩阵An的第j个特征矢量，ρ表示前n个微震信号的相关矩阵An的迹；
Figure BDA00026849444900000910
p表示非齐次多项式的阶数，
Figure BDA00026849444900000911
SNR表示微震信号序列的信噪比。
非齐次多项式核值计算模块，用于基于N个一阶差分序列、N个二阶差分序列和N个期望差值序列，计算所述微震信号序列的每个点的非齐次多项式核值。
所述非齐次多项式核值计算模块，具体包括：非齐次多项式核值计算子模块，用于基于N个一阶差分序列、N个二阶差分序列和N个期望差值序列，利用公式
Figure BDA0002684944490000101
计算所述微震信号序列的第K个点的非齐次多项式核值HK；其中，σn为前n个微震信号的中间矢量Bn的均方差，
Figure BDA0002684944490000102
微震事件检测模块，用于分别依次判断每个点的非齐次多项式核值是否小于判断阈值，根据判断结果确定每个点的微震事件检测结果。
所述检测系统还包括：相关差异矩阵计算模块，用于根据前N个微震信号的一阶差分序列、二阶差分序列和期望差值序列，利用公式
Figure BDA0002684944490000103
计算微震信号序列的相关差异矩阵CN；其中，
Figure BDA0002684944490000104
和
Figure BDA0002684944490000105
分别表示前N个微震信号的一阶差分序列、二阶差分序列和期望差值序列；判断阈值计算模块，用于根据微震信号序列的相关差异矩阵，利用公式
Figure BDA0002684944490000106
计算判断阈值e0；其中，κj表示相关差异矩阵CN的第j个特征矢量；Hj表示微震信号序列的第j个点的非齐次多项式核值。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开了一种利用非齐次多项式的微震事件检测方法及系统，所述检测方法包括如下步骤：分别依次采集检测区域中N个点的微震信号，组成包含N个微震信号的微震信号序列；分别令n＝1,2,…,N，生成微震信号序列的前n个微震信号的一阶差分序列和二阶差分序列，获得N个一阶差分序列和N个二阶差分序列；其中，N表示微震信号序列的微震信号的数量；分别令n＝1,2,…,N，计算前n个微震信号的所述一阶差分序列和所述二阶差分序列的期望差值序列，获得N个期望差值序列；基于N个一阶差分序列、N个二阶差分序列和N个期望差值序列，计算所述微震信号序列的每个点的非齐次多项式核值；分别依次判断每个点的非齐次多项式核值是否小于判断阈值，根据判断结果确定每个点的微震事件检测结果。本发明利用了微震事件的稀疏性(功率数值变化在整个功率数据中占比较小)以及噪声的统计特性，从概率统计的角度，采用了微震信号与背景噪声之间非齐次多项式核的差异进行微震事件的检测，来实现初至拾取，避免噪声对功率变化的影响，有效消除强噪声造成的功率变化，从而提高了微震事件检测的精度。
本发明利用每个点的非齐次多项式核值和所有点的一阶差分序列和二阶差分序列的相关差异矩阵，计算判断阈值，现有的检测方法中的判断阈值大小的确定没有统一的准则，其普遍适用性存在很大的局限性，尤其是当信噪比较低时，算法的性能受到很大影响，提高微震事件检测方法的通用性和鲁棒性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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做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。

Claims (8)

1.一种利用非齐次多项式的微震事件检测方法，其特征在于，所述检测方法包括如下步骤：
分别依次采集检测区域中N个点的微震信号，组成包含N个微震信号的微震信号序列；
分别令n＝1,2,…,N，生成微震信号序列的前n个微震信号的一阶差分序列和二阶差分序列，获得N个一阶差分序列和N个二阶差分序列；其中，N表示微震信号序列的微震信号的数量；
分别令n＝1,2,…,N，计算前n个微震信号的所述一阶差分序列和所述二阶差分序列的期望差值序列，获得N个期望差值序列；
基于N个一阶差分序列、N个二阶差分序列和N个期望差值序列，计算所述微震信号序列的每个点的非齐次多项式核值；
分别依次判断每个点的非齐次多项式核值是否小于判断阈值，根据判断结果确定每个点的微震事件检测结果。
2.根据权利要求1所述的利用非齐次多项式的微震事件检测方法，其特征在于，所述计算前n个微震信号的所述一阶差分序列和所述二阶差分序列的期望差值序列，具体包括：
利用公式
Figure FDA0002684944480000011
计算前n个微震信号的所述一阶差分序列和所述二阶差分序列的期望差值序列
Figure FDA0002684944480000012
其中，
Figure FDA0002684944480000013
表示前n个微震信号的一阶差分序列，
Figure FDA0002684944480000014
Figure FDA0002684944480000015
表示前n个微震信号的二阶差分序列，sn表示微震信号序列的第n个微震信号，
Figure FDA0002684944480000016
Figure FDA0002684944480000017
表示前n个微震信号的一阶差分序列的均方差，
Figure FDA0002684944480000018
表示前n个微震信号的二阶差分序列的均方差；Wn表示前n个微震信号的期望权重矩阵，
Figure FDA0002684944480000019
ω表示待选取的中间矢量集合中的中间矢量；λ表示前n个微震信号的相关矩阵An的最大特征值，
Figure FDA00026849444800000110
表示前n个微震信号的相关矩阵An的第j个特征矢量，ρ表示前n个微震信号的相关矩阵An的迹；
Figure FDA0002684944480000021
p表示非齐次多项式的阶数，
Figure FDA0002684944480000022
SNR表示微震信号序列的信噪比。
3.根据权利要求2所述的利用非齐次多项式的微震事件检测方法，其特征在于，所述基于N个一阶差分序列、N个二阶差分序列和N个期望差值序列，计算所述微震信号序列的每个点的非齐次多项式核值，具体包括：
基于N个一阶差分序列、N个二阶差分序列和N个期望差值序列，利用公式
Figure FDA0002684944480000023
计算所述微震信号序列的第K个点的非齐次多项式核值HK；
其中，σn为前n个微震信号的中间矢量Bn的均方差，
Figure FDA0002684944480000024
4.根据权利要求3所述的利用非齐次多项式的微震事件检测方法，其特征在于，所述分别依次判断每个点的非齐次多项式核值是否小于判断阈值，根据判断结果确定每个点的微震事件检测结果，之前还包括：
根据前N个微震信号的一阶差分序列、二阶差分序列和期望差值序列，利用公式
Figure FDA0002684944480000025
计算微震信号序列的相关差异矩阵CN；其中，
Figure FDA0002684944480000026
和
Figure FDA0002684944480000027
分别表示前N个微震信号的一阶差分序列、二阶差分序列和期望差值序列；
根据微震信号序列的相关差异矩阵，利用公式
Figure FDA0002684944480000028
计算判断阈值e0；其中，κj表示相关差异矩阵CN的第j个特征矢量；Hj表示微震信号序列的第j个点的非齐次多项式核值。
5.一种利用非齐次多项式的微震事件检测系统，其特征在于，所述检测系统包括：
微震信号采集模块，用于分别依次采集检测区域中N个点的微震信号，组成包含N个微震信号的微震信号序列；
差分序列生成模块，用于分别令n＝1,2,…,N，生成微震信号序列的前n个微震信号的一阶差分序列和二阶差分序列，获得N个一阶差分序列和N个二阶差分序列；其中，N表示微震信号序列的微震信号的数量；
期望差值序列计算模块，用于分别令n＝1,2,…,N，计算前n个微震信号的所述一阶差分序列和所述二阶差分序列的期望差值序列，获得N个期望差值序列；
非齐次多项式核值计算模块，用于基于N个一阶差分序列、N个二阶差分序列和N个期望差值序列，计算所述微震信号序列的每个点的非齐次多项式核值；
微震事件检测模块，用于分别依次判断每个点的非齐次多项式核值是否小于判断阈值，根据判断结果确定每个点的微震事件检测结果。
6.根据权利要求5所述的利用非齐次多项式的微震事件检测系统，其特征在于，所述期望差值序列计算模块，具体包括：
期望差值序列计算子成模块，用于利用公式
Figure FDA0002684944480000031
计算前n个微震信号的所述一阶差分序列和所述二阶差分序列的期望差值序列
Figure FDA0002684944480000032
其中，
Figure FDA0002684944480000033
表示前n个微震信号的一阶差分序列，
Figure FDA0002684944480000034
Figure FDA0002684944480000035
表示前n个微震信号的二阶差分序列，
Figure FDA0002684944480000036
sn表示微震信号序列的第n个微震信号；
Figure FDA0002684944480000037
表示前n个微震信号的一阶差分序列的均方差，
Figure FDA0002684944480000038
表示前n个微震信号的二阶差分序列的均方差；Wn表示前n个微震信号的期望权重矩阵，
Figure FDA0002684944480000039
ω表示待选取的中间矢量集合中的中间矢量，λ表示前n个微震信号的相关矩阵An的最大特征值，
Figure FDA00026849444800000310
表示前n个微震信号的相关矩阵An的第j个特征矢量，ρ表示前n个微震信号的相关矩阵An的迹；
Figure FDA00026849444800000311
p表示非齐次多项式的阶数，
Figure FDA00026849444800000312
SNR表示微震信号序列的信噪比。
7.根据权利要求6所述的利用非齐次多项式的微震事件检测系统，其特征在于，所述非齐次多项式核值计算模块，具体包括：
非齐次多项式核值计算子模块，用于基于N个一阶差分序列、N个二阶差分序列和N个期望差值序列，利用公式
Figure FDA0002684944480000041
计算所述微震信号序列的第K个点的非齐次多项式核值HK；
其中，σn为前n个微震信号的中间矢量Bn的均方差，
Figure FDA0002684944480000042
8.根据权利要求7所述的利用非齐次多项式的微震事件检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括：
相关差异矩阵计算模块，用于根据前N个微震信号的一阶差分序列、二阶差分序列和期望差值序列，利用公式
Figure FDA0002684944480000043
计算微震信号序列的相关差异矩阵CN；其中，
Figure FDA0002684944480000044
和
Figure FDA0002684944480000045
分别表示前N个微震信号的一阶差分序列、二阶差分序列和期望差值序列；
判断阈值计算模块，用于根据微震信号序列的相关差异矩阵，利用公式
Figure FDA0002684944480000046
计算判断阈值e0；其中，κj表示相关差异矩阵CN的第j个特征矢量；Hj表示微震信号序列的第j个点的非齐次多项式核值。
CN202010973551.1A 2019-11-02 2020-09-16 一种利用非齐次多项式的微震事件检测方法及系统 Withdrawn CN112014877A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2019110620925 2019-11-02
CN201911062092.5A CN110764141A (zh) 2019-11-02 2019-11-02 一种利用非齐次多项式核的微震事件检测方法和系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112014877A true CN112014877A (zh) 2020-12-01

Family

ID=69335360

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911062092.5A Withdrawn CN110764141A (zh) 2019-11-02 2019-11-02 一种利用非齐次多项式核的微震事件检测方法和系统
CN202010973551.1A Withdrawn CN112014877A (zh) 2019-11-02 2020-09-16 一种利用非齐次多项式的微震事件检测方法及系统

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911062092.5A Withdrawn CN110764141A (zh) 2019-11-02 2019-11-02 一种利用非齐次多项式核的微震事件检测方法和系统

Country Status (1)

Country Link
CN (2) CN110764141A (zh)

Also Published As

Publication number Publication date
CN110764141A (zh) 2020-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109991658B (zh) 一种基于“震源-台站”速度模型的微地震事件定位方法
CN110146920B (zh) 基于幅值相对变化的微震事件检测方法和系统
CN110146918B (zh) 基于分群的微震事件检测方法和系统
CN110794456A (zh) 一种利用高斯模型的微震信号重构方法和系统
CN110361779B (zh) 一种基于卡方分布的微震事件检测方法和系统
CN110161560B (zh) 一种微震事件的检测方法和装置
CN110703319B (zh) 一种基于Khinchin-Einstein定理的微震事件检测方法和系统
CN110703321B (zh) 一种利用字典理论的微震事件检测方法和系统
CN112014877A (zh) 一种利用非齐次多项式的微震事件检测方法及系统
CN111596367A (zh) 一种利用子空间学习优化的微震信号重构方法和系统
CN110703324A (zh) 一种利用随机字典表示的微震事件检测方法和系统
CN111596362A (zh) 一种利用拉格朗日因子的微震信号滤波方法和系统
CN111679321A (zh) 一种利用泛化梯度的微震信号重构方法和系统
CN110685665A (zh) 一种基于边界探测的微震事件检测方法和系统
CN110146921B (zh) 基于狄拉克分布概率的微震事件检测方法和系统
CN111856563A (zh) 一种利用转换稀疏性的微震信号重构方法和系统
CN110333530B (zh) 一种微震事件检测方法和系统
CN110146919B (zh) 基于正交投影的微震事件检测方法和系统
CN112257565B (zh) 一种利用最大Hull距离的微震事件检测方法和系统
CN112257560B (zh) 一种利用累积相似性的微震事件检测方法和系统
CN112162320A (zh) 一种利用相似时间窗口的微震事件检测方法和系统
CN110703323A (zh) 一种利用时频统计量的微震事件检测方法和系统
CN112394403B (zh) 一种利用边缘探测的微震事件检测方法和系统
CN112180439A (zh) 一种利用凸函数优化的微震事件检测方法和系统
CN112257577A (zh) 一种利用线性流形投影的微震信号重构方法和系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20201201

WW01 Invention patent application withdrawn after publication