CN114460635B - 微地震速度模型的构建方法、装置和电子设备 - Google Patents

微地震速度模型的构建方法、装置和电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种微地震速度模型的构建方法、装置和电子设备，涉及地质勘探的技术领域，包括获取待处理储层区域的射孔数据和测井数据；基于射孔数据和测井数据确定目标衰减函数，以及射孔点与每个地面检波器的连线方向上的第一地震波速度；结合目标衰减函数、预设振幅算式和预设弹性波运动方程确定待处理储层区域内任一网格点与每个地面检波器的连线方向上的第二地震波速度；基于第一地震波速度、所有网格点与每个地面检波器的连线方向上的第二地震波速度确定待处理储层区域的微地震速度模型。该方法构建的速度模型为三维射线速度模型，克服了传统速度模型维度的限制，在横向和纵向上均可以模拟地层速度的变化，使得速度模型更加接近真实的地层。

Description

微地震速度模型的构建方法、装置和电子设备
技术领域
本发明涉及地质勘探的技术领域，尤其是涉及一种微地震速度模型的构建方法、装置和电子设备。
背景技术
微地震是一种用于监测地下油气储层、浅地表矿井以及地面环境和建筑等稳定性的技术，目前广泛应用于油气开发、矿井开采以及边坡安全监测等诸多领域。利用微地震监测技术进行水力压裂裂缝定位，其结果的可靠程度主要取决于微地震事件(震源)定位结果的精度，而事件定位精度受检波器位置、速度模型、初至到时以及定位算法等因素影响，其中速度模型建立的准确度直接影响最终裂缝定位结果的可靠性和真实性。
现有技术中，微地震事件定位所采用的速度模型通常是根据压裂井或监测井的声波测井曲线建立，但是由于声波测井曲线易受多种因素干扰，进而造成局部速度失准；且声波测井曲线只能表征速度在垂向上一维的变化，真实的地层为各向异性介质，因此无法模拟真实地层速度的三维变化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微地震速度模型的构建方法、装置和电子设备，以缓解了现有技术中微地震速度模型的构建方法存在的无法模拟真实地层速度的三维变化的技术问题。
第一方面，本发明提供一种微地震速度模型的构建方法，包括：获取待处理储层区域的射孔数据和测井数据；其中，所述测井数据包括：多个地面检波器的位置信息和每个所述地面检波器监测到的地震波振幅数据；基于所述射孔数据和所述测井数据，确定目标衰减函数，以及射孔点与每个所述地面检波器的连线方向上的第一地震波速度；其中，所述目标衰减函数用于表征地震波振幅衰减系数与地震波传播距离的函数关系；结合所述目标衰减函数、预设振幅算式和预设弹性波运动方程，确定所述待处理储层区域内任一网格点与每个所述地面检波器的连线方向上的第二地震波速度；基于所述第一地震波速度，以及所有网格点与每个所述地面检波器的连线方向上的第二地震波速度，确定所述待处理储层区域的微地震速度模型。
在可选的实施方式中，所述基于所述射孔数据和所述测井数据，确定射孔点与每个所述地面检波器的连线方向上的第一地震波速度，包括：基于每个所述地面检波器的位置信息和所述射孔数据中射孔点的位置信息，确定所述射孔点与每个所述地面检波器之间的距离；基于每个所述地面检波器监测到的地震波振幅数据和所述射孔数据中射孔信号的发生时刻，确定射孔信号到达每个所述地面检波器的旅行时；基于所述射孔点与每个所述地面检波器的距离，以及射孔信号达到每个所述地面检波器的旅行时，确定所述射孔点与每个所述地面检波器的连线方向上的第一地震波速度。
在可选的实施方式中，所述基于所述射孔数据和所述测井数据，确定目标衰减函数，包括：基于每个所述地面检波器的位置信息和所述射孔数据中射孔点的位置信息，确定所述射孔点与每个所述地面检波器的距离；基于每个所述地面检波器监测到的地震波振幅数据，以及所述射孔点与每个所述地面检波器的距离，确定目标拟合函数；其中，所述目标拟合函数用于表征地震波振幅与地震波传播距离和纵、横波振幅比的函数关系；基于所述目标拟合函数和预设标定振幅值确定所述目标衰减函数。
在可选的实施方式中，所述结合所述目标衰减函数、预设振幅算式和预设弹性波运动方程，确定所述待处理储层区域内任一网格点与每个所述地面检波器的连线方向上的第二地震波速度，包括：确定目标网格点，并计算所述目标网格点与目标地面检波器之间的目标距离；基于所述目标距离、所述目标衰减函数和所述预设振幅算式，确定所述目标地面检波器接收到所述目标网格点发出的目标地震波信号的理论振幅值；利用时间简谐函数求解所述预设弹性波运动方程，得到目标波函数；其中，所述目标波函数为保留级数第一项的解；基于所述理论振幅值和所述目标波函数，计算所述目标地震波信号到达所述目标地面检波器的目标旅行时；基于所述目标距离和所述目标旅行时，确定所述目标网格点与所述目标地面检波器的连线方向上的第二地震波速度。
在可选的实施方式中，所述预设振幅算式表示为：
Figure BDA0003498886620000031
其中，
Figure BDA0003498886620000032
表示目标地面检波器m接收到目标网格点n发出的目标地震波信号的理论h波振幅值在x方向的分量；h∈(p,s)；
Figure BDA0003498886620000033
表示目标地面检波器m接收到目标网格点n发出的目标地震波信号的理论h波振幅值在y方向的分量；
Figure BDA0003498886620000034
表示目标地面检波器m接收到目标网格点n发出的目标地震波信号的理论h波振幅值在z方向的分量；
Figure BDA0003498886620000035
表示所述目标衰减函数基于所述目标地面检波器m和所述目标网格点n确定的h波衰减系数；
Figure BDA0003498886620000036
表示所述目标地面检波器m和所述目标网格点n在x方向的距离；
Figure BDA0003498886620000037
表示所述目标地面检波器m和所述目标网格点n在y方向的距离；
Figure BDA0003498886620000038
表示所述目标地面检波器m和所述目标网格点n在z方向的距离。
在可选的实施方式中，所述预设弹性波运动方程表示为：
Figure BDA0003498886620000041
其中，ρ表示介质密度，λ、μ表示拉梅弹性常数，W表示波函数，▽表示哈密顿运算符；
Figure BDA0003498886620000042
Figure BDA0003498886620000043
第二方面，本发明提供一种微地震速度模型的构建装置，包括：获取模块，用于获取待处理储层区域的射孔数据和测井数据；其中，所述测井数据包括：多个地面检波器的位置信息和每个所述地面检波器监测到的地震波振幅数据；第一确定模块，用于基于所述射孔数据和所述测井数据，确定目标衰减函数，以及射孔点与每个所述地面检波器的连线方向上的第一地震波速度；其中，所述目标衰减函数用于表征地震波振幅衰减系数与地震波传播距离的函数关系；第二确定模块，用于结合所述目标衰减函数、预设振幅算式和预设弹性波运动方程，确定所述待处理储层区域内任一网格点与每个所述地面检波器的连线方向上的第二地震波速度；第三确定模块，用于基于所述第一地震波速度，以及所有网格点与每个所述地面检波器的连线方向上的第二地震波速度，确定所述待处理储层区域的微地震速度模型。
在可选的实施方式中，所述第一确定模块包括：第一确定单元，用于基于每个所述地面检波器的位置信息和所述射孔数据中射孔点的位置信息，确定所述射孔点与每个所述地面检波器之间的距离；第二确定单元，用于基于每个所述地面检波器监测到的地震波振幅数据和所述射孔数据中射孔信号的发生时刻，确定射孔信号到达每个所述地面检波器的旅行时；第三确定单元，用于基于所述射孔点与每个所述地面检波器的距离，以及射孔信号达到每个所述地面检波器的旅行时，确定所述射孔点与每个所述地面检波器的连线方向上的第一地震波速度。
第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述前述实施方式中任一项所述的方法的步骤。
第四方面，本发明提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行前述实施方式中任一项所述的方法。
本发明提供的微地震速度模型的构建方法，包括：获取待处理储层区域的射孔数据和测井数据；其中，测井数据包括：多个地面检波器的位置信息和每个地面检波器监测到的地震波振幅数据；基于射孔数据和测井数据，确定目标衰减函数，以及射孔点与每个地面检波器的连线方向上的第一地震波速度；其中，目标衰减函数用于表征地震波振幅衰减系数与地震波传播距离的函数关系；结合目标衰减函数、预设振幅算式和预设弹性波运动方程，确定待处理储层区域内任一网格点与每个地面检波器的连线方向上的第二地震波速度；基于第一地震波速度，以及所有网格点与每个地面检波器的连线方向上的第二地震波速度，确定待处理储层区域的微地震速度模型。
本发明方法根据待处理储层区域内射孔点、所有网格点与每个地面检波器的连线方向上的地震波速度所构建的微地震速度模型为三维射线速度模型，该模型克服了传统速度模型维度的限制，将速度模型拓展为三维速度，在横向和纵向上均可以模拟地层速度的变化，使得速度模型更加接近真实的地层，进而能够在微地震监测处理中获得准确的微地震事件定位结果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种微地震速度模型的构建方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种微地震监测示意图；
图3为本发明实施例提供的一种微地震监测网格划分示意图；
图4为本发明实施例提供的一种射孔点与检波器点的射线速度模型的示意图；
图5为本发明实施例提供的一种射孔点、目标网格点与检波器点的射线速度模型的示意图；
图6为本发明实施例提供的一种微地震速度模型的构建装置的功能模块图；
图7为本发明实施例提供的一种电子设备的示意图。
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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
现有技术中，微地震事件定位所采用的速度模型通常是根据压裂井或监测井的声波测井曲线建立，然而实际应用中人们发现，利用该速度模型进行震源定位的结果并不理想。主要原因主要由声波测井曲线易受多种因素干扰，造成局部速度失准。且声波测井曲线只能表征速度在垂向上一维的变化，真实的地层为各向异性介质，因此无法模拟真实地层速度的三维变化。
传统水平层状速度模型根据声波时差测井记录计算一维速度模型，然后根据射孔记录校准速度模型信息。虽然针对速度模型不准确的问题，许多学者提出多种改进方法，例如，基于最小二乘算法的速度模型校正方法；基于Occam反演算法的微地震速度模型反演；基于初至旅行时差的微地震速度模型反演；基于Levenberg-Marquardt的微地震速度模型反演方法等等。这些方法虽然能够提高一定的速度模型准确性，但本质上仍是根据射孔记录不断提高残差的拟合结果，速度模型在维度上没有本质的变化，其优化后的模型仍为垂向的一维速度模型。水平层状速度模型最大的缺点是普适性较差，对于射孔点垂向的拟合速度较为准确，但偏离射孔点一定距离后无法保证速度精确度，即在横向上缺少相应的弥补措施，无法提高横向速度的精度。有鉴于此，本发明实施例提供了一种微地震速度模型的构建方法，用以缓解上文中所提出的技术问题。
实施例一
图1为本发明实施例提供的一种微地震速度模型的构建方法的流程图，如图1所示，该方法具体包括如下步骤：
步骤S102，获取待处理储层区域的射孔数据和测井数据。
图2为本发明实施例提供的一种微地震监测示意图，图2中，与位于地表的井头在同一平面上的G1-G25表示地面检波器(观测点)位置，连接井底-射孔点-造斜点-井头的实线表示井轨迹，造斜点与井底之间为水平井段，位于储层空间上。射孔点表示井筒中与地层连通位置，一般情况下水力压裂施工时(一种人工增产油气手段，易诱发人工震源)射孔点附近产生震源较多。当震源发生时，震源破裂能量以地震波的形式向四周空间辐射，通过地表的检波器可以记录这些震源信号(即微地震事件)，应用微地震定位算法可以反演出震源的位置以及震源机制等信息。
要准确的构建微地震速度模型，本发明实施例的发明思路为利用测井数据和射孔数据联合反演出三维射线速度模型，也即，计算震源点与地面检波器(观测点)连线方向上的速度值，将待处理储层区域内所有震源点与检波器点的对应速度值计算完成后，即得到了三维射线速度模型。
具体的，首先获取待处理储层区域的射孔数据和测井数据，在本发明实施例中，测井数据包括：多个地面检波器的位置信息和每个地面检波器监测到的地震波振幅数据。模型构建的数据准备阶段，需要人工将射孔枪放置于井中特定位置(射孔点)，激发后射孔弹击穿井筒壁，使地层与井筒连通。因此，射孔数据包括：射孔点的位置信息，射孔信号的发生时刻和射孔信号的波形数据。
为了构建出待处理储层区域的微地震速度模型，还需要指定该区域内每个震源点的位置，且所有震源点能够均匀覆盖待处理储层区域，可选地，将待处理储层区域进行网格化，网格化包括两方面内容：确定网格范围和确定单位网格的大小(长、宽、高)，图3为本发明实施例提供的一种微地震监测网格划分示意图，所有网格构成了规则的矩形空间，即网格范围，并且，网格范围越大，单位网格越小，离散的网格点越多，计算量也越多，但同时计算精度较高；反之，若单位网格较大，则计算速度相对较快，但计算精度下降。
步骤S104，基于射孔数据和测井数据，确定目标衰减函数，以及射孔点与每个地面检波器的连线方向上的第一地震波速度。
在获取到射孔数据和测井数据之后，通过拾取准确的P波和S波的初至，即可确定对应的P波旅行时和S波旅行时，并且，射孔点的位置信息和各个地面检波器的位置也均是已知参量，因此，根据速度＝距离/旅行时的关系算式，即可求得射孔点与每个地面检波器的连线方向上的第一地震波速度，也即，第一地震波速度包括：P波速度和S波速度。图4为本发明实施例提供的一种射孔点与检波器点的射线速度模型的示意图。
进一步的，已知地震波在地层中传播时随着传播距离的增加衰减程度增大，因此，根据测井数据中多个地面检波器所监测到的地震波振幅数据，射孔信号的波形数据以及射孔点与相应检波器之间的距离，可以拟合出目标衰减函数，其中，目标衰减函数用于表征地震波振幅衰减系数与地震波传播距离的函数关系。在得到目标衰减函数之后，根据待处理储层区域内其他网格点与地面检波器的距离，则可以估算出其他网格点所对应的地震波振幅衰减系数。
步骤S106，结合目标衰减函数、预设振幅算式和预设弹性波运动方程，确定待处理储层区域内任一网格点与每个地面检波器的连线方向上的第二地震波速度。
上述步骤S104得到了射孔点与每个地面检波器的连线方向上的第一地震波速度，当计算完成待处理储层区域内所有网格点的射线速度(网格点与每个地面检波器的连线方向上的第二地震波速度)之后，即可得到最终的(三维射线)速度模型。
具体的，本发明实施例确定第二地震波速度的方法策略是：首先利用目标衰减函数和预设振幅算式求解地面检波器接收到网格点发送的地震波的理论振幅值(包括P波振幅值和S波振幅值)，然后带入预设弹性波运动方程求解该地震波的旅行时(包括P波旅行时和S波旅行时)，最后利用距离与时间的比值，即可得到一条射线的第二地震波速度，也即，第二地震波速度也包括：P波速度和S波速度。以此类推，求出待处理储层区域内任一网格点与每个地面检波器的连线方向上的第二地震波速度。
步骤S108，基于第一地震波速度，以及所有网格点与每个地面检波器的连线方向上的第二地震波速度，确定待处理储层区域的微地震速度模型。
本发明实施例所提供的微地震速度模型的构建方法，根据待处理储层区域内射孔点、所有网格点与每个地面检波器的连线方向上的地震波速度所构建的微地震速度模型为三维射线速度模型，该模型克服了传统速度模型维度的限制，将速度模型拓展为三维速度，在横向和纵向上均可以模拟地层速度的变化，使得速度模型更加接近真实的地层，进而能够在微地震监测处理中获得准确的微地震事件定位结果。
在一个可选的实施方式中，上述步骤S104中，基于射孔数据和测井数据，确定射孔点与每个地面检波器的连线方向上的第一地震波速度，具体包括如下步骤：
步骤S1041，基于每个地面检波器的位置信息和射孔数据中射孔点的位置信息，确定射孔点与每个地面检波器之间的距离。
具体的，已知射孔点的位置坐标为(x1,y1,z1)，某个地面检波器的位置坐标为(x2,y2,z2),则二者之间的距离根据两点间距离公式即可快速求得，以此类推，得到射孔点与每个地面检波器之间的距离。
步骤S1042，基于每个地面检波器监测到的地震波振幅数据和射孔数据中射孔信号的发生时刻，确定射孔信号到达每个地面检波器的旅行时。
在确定两点之间的距离之后，要计算地震波的传播速度，则还需要确定地震波的旅行时。在本发明实施例中，已知射孔信号的发生时刻，那么只需确定地面检波器接收到射孔信号的时刻，再将上述两个时刻相减，即可确定射孔信号到达该地面检波器的旅行时。
本发明实施例利用每个地面检波器监测到的地震波振幅数据来确定每个地面检波器接收到射孔信号的时刻，具体的，可以使用长短时窗比的方法对地震波振幅数据进行处理，识别出微地震事件，那么微地震时间的发生时刻即为地面检波器接收到射孔信号的时刻。
步骤S1043，基于射孔点与每个地面检波器的距离，以及射孔信号达到每个地面检波器的旅行时，确定射孔点与每个地面检波器的连线方向上的第一地震波速度。
在得到射孔点与每个地面检波器的距离，以及射孔信号达到每个地面检波器的旅行时之后，利用算式
Figure BDA0003498886620000111
即可计算出射孔点与每个地面检波器的连线方向上的第一地震波速度，其中，h∈(p,s)，sm表示射孔点与第m个地面检波器之间的距离，
Figure BDA0003498886620000112
表示射孔信号的h波(也即，P波或S波)到达第m个地面检波器的旅行时，在计算P波速度时，算式中的
Figure BDA0003498886620000113
统一取
Figure BDA0003498886620000114
在计算S波速度时，算式中的
Figure BDA0003498886620000115
统一取
Figure BDA0003498886620000116
Figure BDA0003498886620000117
Figure BDA0003498886620000118
表示射孔点与每个地面检波器的连线方向上的P波速度的集合，
Figure BDA0003498886620000119
表示射孔点与每个地面检波器的连线方向上的S波速度的集合，Vperf表示射孔点与每个地面检波器的连线方向上的第一地震波速度的集合，第一地震波速度的集合即为射孔点与检波器点的射线速度模型。
在一个可选的实施方式中，上述步骤S104中，基于射孔数据和测井数据，确定目标衰减函数，包括：
步骤S104a，基于每个地面检波器的位置信息和射孔数据中射孔点的位置信息，确定射孔点与每个地面检波器的距离。
上文中已经介绍了确定射孔点与每个地面检波器的距离的方法，此处不再赘述，具体请参考上述步骤S1041中的内容。
步骤S104b，基于每个地面检波器监测到的地震波振幅数据，以及射孔点与每个地面检波器的距离，确定目标拟合函数。
步骤S104c，基于目标拟合函数和预设标定振幅值确定目标衰减函数。
已知地震波在地层中传播时随着传播距离的增加衰减程度增大，因此，本发明实施例对观测点观测到的地震波振幅(射孔信号的振幅)与射孔-检波器的距离进行拟合，进而来估算其他网格点对应的衰减程度。
具体的，首先拟合地震波振幅A与补偿因子σ和距离d的目标拟合函数
Figure BDA0003498886620000121
其中，补偿因子
Figure BDA0003498886620000122
上述三个参数均为已知量，根据多组(Ap,σ,d),(As,σ,d)并通过采取现有的函数拟合方法进行函数的拟合，即可以得到目标拟合函数f(σ,d)和g(σ,d)。其中，目标拟合函数用于表征地震波振幅与地震波传播距离和纵、横波振幅比的函数关系。
进一步的，在得到目标拟合函数之后，利用算式
Figure BDA0003498886620000123
来计算目标衰减函数，其中，Ap0，As0表示预设标定振幅值，且Ap0＝f(σmax,dmin)，As0＝g(σmax,dmin)，σmax表示所有地面检波器观测到的补偿因子中的最大值，dmin表示射孔点与所有地面检波器之间距离的最小值。也就是说，如果已知震源点n与检波器m的距离为dm,n，利用目标拟合函数f和g即可估算出该检波器接收到的理论振幅值
Figure BDA0003498886620000124
和
Figure BDA0003498886620000125
再将其带入目标衰减函数中，即可求得相应的P波衰减系数
Figure BDA0003498886620000126
和S波衰减系数
Figure BDA0003498886620000127
在一个可选的实施方式中，上述步骤S106，结合目标衰减函数、预设振幅算式和预设弹性波运动方程，确定待处理储层区域内任一网格点与每个地面检波器的连线方向上的第二地震波速度，具体包括如下步骤：
步骤S1061，确定目标网格点，并计算目标网格点与目标地面检波器之间的目标距离。
具体的，步骤S106需要求出待处理储层区域内任一网格点与每个地面检波器的连线方向上的第二地震波速度，为了便于理解，下面以确定目标网格点(任一网格点)与目标地面检波器(任一地面检波器)的连线方向上的第二地震波速度为例进行说明，其他连线方向上的第二地震波速度求解方式同理，此处不再赘述。
首先选择一个网格点作为目标网格点，以及选择一个地面检波器为目标地面检波器，已知目标网格点的坐标表示为(xn,yn,zn)，目标地面检波器的坐标表示为(xm,ym,zm)，那么根据二者的坐标，即可求得目标网格点与目标地面检波器之间的目标距离。其中，目标网格点的坐标可以选择其所属单位网格的质心坐标。
步骤S1062，基于目标距离、目标衰减函数和预设振幅算式，确定目标地面检波器接收到目标网格点发出的目标地震波信号的理论振幅值。
通过上文步骤S104c中的介绍可知，在确定目标距离之后，根据目标衰减函数的算式可求得相应的P波衰减系数
Figure BDA0003498886620000131
和S波衰减系数
Figure BDA0003498886620000132
鉴于目前微地震检波器基本均为三分量检波器，因此振幅计算需分别计算X,Y,Z三个分量的振幅。可选的，预设振幅算式表示为：
Figure BDA0003498886620000133
其中，
Figure BDA0003498886620000134
表示目标地面检波器m接收到目标网格点n发出的目标地震波信号的理论h波振幅值在x方向的分量；h∈(p,s)；
Figure BDA0003498886620000135
表示目标地面检波器m接收到目标网格点n发出的目标地震波信号的理论h波振幅值在y方向的分量；
Figure BDA0003498886620000136
表示目标地面检波器m接收到目标网格点n发出的目标地震波信号的理论h波振幅值在z方向的分量；
Figure BDA0003498886620000137
表示目标衰减函数基于目标地面检波器m和目标网格点n确定的h波衰减系数；
Figure BDA0003498886620000141
表示目标地面检波器m和目标网格点n在x方向的距离；
Figure BDA0003498886620000142
表示目标地面检波器m和目标网格点n在y方向的距离；
Figure BDA0003498886620000143
表示目标地面检波器m和目标网格点n在z方向的距离。
在计算目标地震波信号的理论P波振幅值和理论S波振幅值在X,Y,Z三个方向上的分量之后，即可确定目标地面检波器m接收到目标网格点n发出的目标地震波信号的理论P波振幅值和理论S波振幅值。
步骤S1063，利用时间简谐函数求解预设弹性波运动方程，得到目标波函数；其中，目标波函数为保留级数第一项的解。
可选地，预设弹性波运动方程表示为：
Figure BDA0003498886620000144
其中，ρ表示介质密度，λ、μ表示拉梅弹性常数，W表示波函数，
Figure BDA0003498886620000145
表示哈密顿运算符；
Figure BDA0003498886620000146
Figure BDA0003498886620000147
也就是说，本发明实施例中的预设弹性波运动方程采用不完全弹性各项异性同性介质弹性波的运动方程，通过利用时间简谐函数解ω的负幂，可得到
Figure BDA0003498886620000148
其中，Wk表示射线级数k的振幅系数，τ表示震源的相位函数，由于网格上的质点实质上未发生运动，所以相位为零相位，可选择将其忽略不计。为了便于计算，本发明实施例中将保留级数第一项的解作为目标波函数，也即，k取0，因此，目标波函数表示为W＝exp[jω(t-τ)]W0。
步骤S1064，基于理论振幅值和目标波函数，计算目标地震波信号到达目标地面检波器的目标旅行时。
根据步骤S1062可知，理论振幅值包括理论P波振幅值和理论S波振幅值，因此，目标地震波信号到达目标地面检波器的目标旅行时也相应的包括：P波旅行时和S波旅行时。若计算P波旅行时，则可利用算式
Figure BDA0003498886620000151
求解tp；若计算S波旅行时，则利用算式
Figure BDA0003498886620000152
求解ts。
步骤S1065，基于目标距离和目标旅行时，确定目标网格点与目标地面检波器第二地震波速度。
在确定目标网格点n与目标地面检波器m之间的目标距离，以及，相应的P波旅行时和S波旅行时之后，根据速度算式v＝距离/时间，即可求得目标网格点n与目标地面检波器m的连线方向上的第二地震波速度：
Figure BDA0003498886620000153
其中，dm,n表示目标地面检波器m与目标网格点n之间的距离，
Figure BDA0003498886620000154
表示目标网格点n与目标地面检波器m的连线方向上的h(P或S)波速度。
保持目标网格点n不变，遍历所有目标地面检波器，并执行上述步骤S1061-S1065，即可得到目标网格点与每个地面检波器的连线方向上的第二地震波速度的集合。图5为本发明实施例提供的一种射孔点、目标网格点与检波器点的射线速度模型的示意图。遍历所有网格点，并重复执行上述步骤S1061-S1065，直至完成所有网格点的射线速度计算后，即可得到最终的速度模型。基于以上内容可知，该速度模型是基于射孔点的准确速度，根据弹性波运动方程估计其余范围的射线速度，由于射线构成了三维空间，因此，速度模型相当于获得三个维度的速度变化。
微地震速度模型最终的目的是计算地震波在两个空间位置上传播的时间，本发明实施例的中心思想是将所有空间位置进行连线(即射线)，并计算该射线方向上地震波速度。这样每个空间位置都具有针对各自位置计算的速度结果，而不是用同一速度进行代替，因此，利用本发明方法所构建的速度模型相较于传统速度模型将模型维度拓展到了三维，增加了水平方向的速度变化信息，能够更加准确的表征地层速度的变化，更加接近真实的地层，进而在微地震监测处理中能够获得准确的微地震事件定位结果。
此外，本发明实施例构建速度模型的方法，另一个优点是提高了计算效率，因为无论是水平层状速度模型或者是本发明实施例所提出的三维射线速度模型，在实际计算时都要计算所有网格点与所有检波器的走时，但层状速度模型需分别计算每个速度层内的走时，这个过程用到了射线追踪的计算方法，如试射法、弯曲法、微变网格法等。射线追踪算法需要大量的计算，而三维射线速度模型是基于空间之间两点的距离计算，因此计算量要较少，在计算走时时能够显著提高计算效率。
实施例二
本发明实施例还提供了一种微地震速度模型的构建装置，该微地震速度模型的构建装置主要用于执行上述实施例一所提供的微地震速度模型的构建方法，以下对本发明实施例提供的微地震速度模型的构建装置做具体介绍。
图6是本发明实施例提供的一种微地震速度模型的构建装置的功能模块图，如图6所示，该装置主要包括：获取模块10，第一确定模块20，第二确定模块30，第三确定模块40，其中：
获取模块10，用于获取待处理储层区域的射孔数据和测井数据；其中，测井数据包括：多个地面检波器的位置信息和每个地面检波器监测到的地震波振幅数据。
第一确定模块20，用于基于射孔数据和测井数据，确定目标衰减函数，以及射孔点与每个地面检波器的连线方向上的第一地震波速度；其中，目标衰减函数用于表征地震波振幅衰减系数与地震波传播距离的函数关系。
第二确定模块30，用于结合目标衰减函数、预设振幅算式和预设弹性波运动方程，确定待处理储层区域内任一网格点与每个地面检波器的连线方向上的第二地震波速度。
第三确定模块40，用于基于第一地震波速度，以及所有网格点与每个地面检波器的连线方向上的第二地震波速度，确定待处理储层区域的微地震速度模型。
本发明实施例所提供的微地震速度模型的构建装置，根据待处理储层区域内射孔点、所有网格点与每个地面检波器的连线方向上的地震波速度所构建的微地震速度模型为三维射线速度模型，该模型克服了传统速度模型维度的限制，将速度模型拓展为三维速度，在横向和纵向上均可以模拟地层速度的变化，使得速度模型更加接近真实的地层，进而能够在微地震监测处理中获得准确的微地震事件定位结果。
可选地，第一确定模块20包括：
第一确定单元，用于基于每个地面检波器的位置信息和射孔数据中射孔点的位置信息，确定射孔点与每个地面检波器之间的距离。
第二确定单元，用于基于每个地面检波器监测到的地震波振幅数据和射孔数据中射孔信号的发生时刻，确定射孔信号到达每个地面检波器的旅行时。
第三确定单元，用于基于射孔点与每个地面检波器的距离，以及射孔信号达到每个地面检波器的旅行时，确定射孔点与每个地面检波器的连线方向上的第一地震波速度。
可选地，第一确定模块20还包括：
第四确定单元，用于基于每个地面检波器的位置信息和射孔数据中射孔点的位置信息，确定射孔点与每个地面检波器的距离。
第五确定单元，用于基于每个地面检波器监测到的地震波振幅数据，以及射孔点与每个地面检波器的距离，确定目标拟合函数；其中，目标拟合函数用于表征地震波振幅与地震波传播距离和纵、横波振幅比的函数关系。
第六确定单元，用于基于目标拟合函数和预设标定振幅值确定目标衰减函数。
可选地，第二确定模块30包括：
第一计算单元，用于确定目标网格点，并计算目标网格点与目标地面检波器之间的目标距离。
第七确定单元，用于基于目标距离、目标衰减函数和预设振幅算式，确定目标地面检波器接收到目标网格点发出的目标地震波信号的理论振幅值。
求解单元，用于利用时间简谐函数求解预设弹性波运动方程，得到目标波函数；其中，目标波函数为保留级数第一项的解。
第二计算单元，用于基于理论振幅值和目标波函数，计算目标地震波信号到达目标地面检波器的目标旅行时。
第八确定单元，用于基于目标距离和目标旅行时，确定目标网格点与目标地面检波器的连线方向上的第二地震波速度。
可选地，预设振幅算式表示为：
Figure BDA0003498886620000191
Figure BDA0003498886620000192
其中，
Figure BDA0003498886620000193
表示目标地面检波器m接收到目标网格点n发出的目标地震波信号的理论h波振幅值在x方向的分量；h∈(p,s)；
Figure BDA0003498886620000194
表示目标地面检波器m接收到目标网格点n发出的目标地震波信号的理论h波振幅值在y方向的分量；
Figure BDA0003498886620000195
表示目标地面检波器m接收到目标网格点n发出的目标地震波信号的理论h波振幅值在z方向的分量；
Figure BDA0003498886620000196
表示目标衰减函数基于目标地面检波器m和目标网格点n确定的h波衰减系数；
Figure BDA0003498886620000197
表示目标地面检波器m和目标网格点n在x方向的距离；
Figure BDA0003498886620000198
表示目标地面检波器m和目标网格点n在y方向的距离；
Figure BDA0003498886620000199
表示目标地面检波器m和目标网格点n在z方向的距离。
可选地，预设弹性波运动方程表示为：
Figure BDA00034988866200001910
其中，ρ表示介质密度，λ、μ表示拉梅弹性常数，W表示波函数，
Figure BDA00034988866200001911
表示哈密顿运算符；
Figure BDA0003498886620000201
Figure BDA0003498886620000202
实施例三
参见图7，本发明实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括：处理器60，存储器61，总线62和通信接口63，所述处理器60、通信接口63和存储器61通过总线62连接；处理器60用于执行存储器61中存储的可执行模块，例如计算机程序。
其中，存储器61可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口63(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。
总线62可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，存储器61用于存储程序，所述处理器60在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器60中，或者由处理器60实现。
处理器60可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器60中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器60可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器61，处理器60读取存储器61中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
本发明实施例所提供的一种微地震速度模型的构建方法、装置和电子设备的计算机程序产品，包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
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 (10)

1.一种微地震速度模型的构建方法，其特征在于，包括：
获取待处理储层区域的射孔数据和测井数据；其中，所述测井数据包括：多个地面检波器的位置信息和每个所述地面检波器监测到的地震波振幅数据；
基于所述射孔数据和所述测井数据，确定目标衰减函数，以及射孔点与每个所述地面检波器的连线方向上的第一地震波速度；其中，所述目标衰减函数用于表征地震波振幅衰减系数与地震波传播距离的函数关系；
结合所述目标衰减函数、预设振幅算式和预设弹性波运动方程，确定所述待处理储层区域内任一网格点与每个所述地面检波器的连线方向上的第二地震波速度；
基于所述第一地震波速度，以及所有网格点与每个所述地面检波器的连线方向上的第二地震波速度，确定所述待处理储层区域的微地震速度模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述射孔数据和所述测井数据，确定射孔点与每个所述地面检波器的连线方向上的第一地震波速度，包括：
基于每个所述地面检波器的位置信息和所述射孔数据中射孔点的位置信息，确定所述射孔点与每个所述地面检波器之间的距离；
基于每个所述地面检波器监测到的地震波振幅数据和所述射孔数据中射孔信号的发生时刻，确定射孔信号到达每个所述地面检波器的旅行时；
基于所述射孔点与每个所述地面检波器的距离，以及射孔信号达到每个所述地面检波器的旅行时，确定所述射孔点与每个所述地面检波器的连线方向上的第一地震波速度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述射孔数据和所述测井数据，确定目标衰减函数，包括：
基于每个所述地面检波器的位置信息和所述射孔数据中射孔点的位置信息，确定所述射孔点与每个所述地面检波器的距离；
基于每个所述地面检波器监测到的地震波振幅数据，以及所述射孔点与每个所述地面检波器的距离，确定目标拟合函数；其中，所述目标拟合函数用于表征地震波振幅与地震波传播距离和纵、横波振幅比的函数关系；
基于所述目标拟合函数和预设标定振幅值确定所述目标衰减函数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述结合所述目标衰减函数、预设振幅算式和预设弹性波运动方程，确定所述待处理储层区域内任一网格点与每个所述地面检波器的连线方向上的第二地震波速度，包括：
确定目标网格点，并计算所述目标网格点与目标地面检波器之间的目标距离；
基于所述目标距离、所述目标衰减函数和所述预设振幅算式，确定所述目标地面检波器接收到所述目标网格点发出的目标地震波信号的理论振幅值；
利用时间简谐函数求解所述预设弹性波运动方程，得到目标波函数；其中，所述目标波函数为保留级数第一项的解；
基于所述理论振幅值和所述目标波函数，计算所述目标地震波信号到达所述目标地面检波器的目标旅行时；
基于所述目标距离和所述目标旅行时，确定所述目标网格点与所述目标地面检波器的连线方向上的第二地震波速度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述预设振幅算式表示为：
Figure FDA0003498886610000031
Figure FDA0003498886610000032
其中，
Figure FDA0003498886610000033
表示目标地面检波器m接收到目标网格点n发出的目标地震波信号的理论h波振幅值在x方向的分量；h∈(p,s)；
Figure FDA0003498886610000034
表示目标地面检波器m接收到目标网格点n发出的目标地震波信号的理论h波振幅值在y方向的分量；
Figure FDA0003498886610000035
表示目标地面检波器m接收到目标网格点n发出的目标地震波信号的理论h波振幅值在z方向的分量；
Figure FDA0003498886610000036
表示所述目标衰减函数基于所述目标地面检波器m和所述目标网格点n确定的h波衰减系数；
Figure FDA0003498886610000037
表示所述目标地面检波器m和所述目标网格点n在x方向的距离；
Figure FDA0003498886610000038
表示所述目标地面检波器m和所述目标网格点n在y方向的距离；
Figure FDA0003498886610000039
表示所述目标地面检波器m和所述目标网格点n在z方向的距离。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述预设弹性波运动方程表示为：
Figure FDA00034988866100000310
其中，ρ表示介质密度，λ、μ表示拉梅弹性常数，W表示波函数，
Figure FDA0003498886610000041
表示哈密顿运算符；
Figure 1
Figure FDA0003498886610000043
7.一种微地震速度模型的构建装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取待处理储层区域的射孔数据和测井数据；其中，所述测井数据包括：多个地面检波器的位置信息和每个所述地面检波器监测到的地震波振幅数据；
第一确定模块，用于基于所述射孔数据和所述测井数据，确定目标衰减函数，以及射孔点与每个所述地面检波器的连线方向上的第一地震波速度；其中，所述目标衰减函数用于表征地震波振幅衰减系数与地震波传播距离的函数关系；
第二确定模块，用于结合所述目标衰减函数、预设振幅算式和预设弹性波运动方程，确定所述待处理储层区域内任一网格点与每个所述地面检波器的连线方向上的第二地震波速度；
第三确定模块，用于基于所述第一地震波速度，以及所有网格点与每个所述地面检波器的连线方向上的第二地震波速度，确定所述待处理储层区域的微地震速度模型。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块包括：
第一确定单元，用于基于每个所述地面检波器的位置信息和所述射孔数据中射孔点的位置信息，确定所述射孔点与每个所述地面检波器之间的距离；
第二确定单元，用于基于每个所述地面检波器监测到的地震波振幅数据和所述射孔数据中射孔信号的发生时刻，确定射孔信号到达每个所述地面检波器的旅行时；
第三确定单元，用于基于所述射孔点与每个所述地面检波器的距离，以及射孔信号达到每个所述地面检波器的旅行时，确定所述射孔点与每个所述地面检波器的连线方向上的第一地震波速度。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
10.一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，其特征在于，所述程序代码使所述处理器执行权利要求1至6中任一项所述的方法。
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