DE102014109280B4 - Method and apparatus for determining seismic damping based on a microseismic event - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Bestimmung einer seismischen Dämpfung (Qi, Qs, Qt) basierend auf einem mikroseismischen Ereignis (SQ), indem eine Inversion unter Verwendung einer Vorwärtsrechnung auf mikroseismische aufgenommene Daten eines solchen mikroseismischen Ereignisses (SQ) angewendet wird (S4).A method for determining a seismic attenuation (Qi, Qs, Qt) based on a microseismic event (SQ) by applying an inversion using a forward calculation to microseismic recorded data of such a microseismic event (SQ) (S4).
Description
Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer seismischen Dämpfung basierend auf einem mikroseismischen Ereignis Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer seismischen Dämpfung basierend auf einem mikroseismischen Ereignis.Method and apparatus for determining seismic damping based on a microseismic event The invention relates to a method and apparatus for determining seismic damping based on a microseismic event.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zur Bestimmung seismischer Dämpfung unter Verwendung mikroseismischer Daten, wie sie erhoben werden für eine Überwachung (engl. monitoring) hydraulischer Stimulationsmaßnahmen, z. B. eine Erschließung geothermischer Reservoire, untertägiger Gas- und CO2-Speicherung und Förderung von Öl, Gas und Kohle. Die seismische Dämpfung wird allgemein durch den sogenannten Q-Faktor beschrieben, welcher als Verhältnis aus gespeicherter zu dissipierter Energie definiert ist. Zur Gesamtdämpfung, auch als scheinbare Dämpfung Qt bezeichnet, tragen zwei Effekte entscheidend bei:
Dabei beschreibt eine Stärke einer intrinsischen Dämpfung Qt eine Umwandlung elastischer Energie in Wärme. Eine Streudämpfung Qs hingegen quantifiziert eine Umverteilung von Energie, insbesondere zu späteren Zeiten hin, aufgrund einer Interaktion einer seismischen Welle mit Heterogenitäten im Ausbreitungsmedium, also insbesondere einen Einfluss von Streuung (engl. scattering). Die verschiedenen Arten der Dämpfung sind abhängig von Eigenschaften wie Lithologie, Wassersättigung, Permeabilität und/oder Porosität. Damit eignet sich die Dämpfung, um spezifische Speichereigenschaften (Speicher, engl. reservoir) abzuleiten oder komplexere Untergrundmodelle zur Verwendung in der seismischen Inversion zu entwickeln.In this case, a strength of an intrinsic damping Q t describes a conversion of elastic energy into heat. By contrast, a scattering attenuation Q s quantifies a redistribution of energy, in particular at later times, due to an interaction of a seismic wave with heterogeneities in the propagation medium, that is to say in particular an influence of scattering (English: scattering). The different types of damping depend on properties such as lithology, water saturation, permeability and / or porosity. Thus, damping is useful to derive specific reservoir characteristics or to develop more complex subsurface models for use in seismic inversion.
Einsatz der Dämpfung bei mikroseismischen Überwachungen:
Im Zusammenhang mit einer mikroseismischen Überwachung wird die Dämpfung nur sehr selten bestimmt. Zu Modellierungszwecken wird meist ein mittlerer, insbesondere konstanter Wert für die Gesamtdämpfung bzw. scheinbare Dämpfung Qt verwendet, welcher zuvor aus externen Literaturstellen entnommen wurde. Zur Bestimmung der Dämpfung aus realen, mikroseismischen Daten wird eine Inversionsmethode verwendet, die auf einer Anpassung einer theoretischen Kurve an ein beobachtetes Amplitudenspektrum A(f, r) in Abhängigkeit von einer Frequenz f und einer hypozentralen Entfernung r beruht. Das Amplitudenspektrum A(f, r) wird als Fourier-Transformation eines kurzen Datenfensters der P-Phase oder S-Phase berechnet, wobei die P-Phase eine Phase einer primären Welle bzw. Druckwelle und die S-Phase eine Phase einer sekundären bzw. transversalen Welle ist, wobei jeweils insbesondere die Ersteinsätze betrachtet werden. Typische Fensterlängen sind dabei kleiner als 1 Sekunde, wobei unter der Fensterlänge eine dabei verwendete Dauer der Daten im Datenfenster verstanden wird. Das Spektrum des seismischen Signals wird folgendermaßen parametrisiert (Masuda and Suzuki, 1982): wobei v eine mittlere Wellengeschwindigkeit, D(r) eine geometrische Dämpfung, M(f) ein Quellspektrum und der Exponentialterm eine Amplitudenabnahme aufgrund der scheinbaren Dämpfung Qt beschreibt. Der Quellterm wird vollständig beschrieben durch ein seismisches Moment M0, eine Eckfrequenz fc, eine Abstrahlcharakteristik ψ und einen Abfall γ des Amplitudenspektrums A(f, r) bei hohen Frequenzen.Use of damping in microseismic monitoring:
In the context of microseismic monitoring, the attenuation is very rarely determined. For modeling purposes, a mean, in particular constant value for the total attenuation or apparent attenuation Q t is used, which was previously taken from external literature references. To determine the attenuation from real, microseismic data, an inversion method is used which is based on an adaptation of a theoretical curve to an observed amplitude spectrum A (f, r) as a function of a frequency f and a hypocentral distance r. The amplitude spectrum A (f, r) is calculated as a Fourier transform of a short data window of P-phase or S-phase, where the P-phase is a phase of a primary wave or pressure wave and the S-phase is a phase of a secondary or transversal wave, in each case in particular the first missions are considered. Typical window lengths are less than 1 second, whereby the duration of the data in the data window is understood as meaning the duration of the window. The spectrum of the seismic signal is parameterized as follows (Masuda and Suzuki, 1982): where v denotes a mean wave velocity, D (r) a geometric attenuation, M (f) a source spectrum, and the exponential term an amplitude decrease due to the apparent attenuation Q t . The source term is completely described by a seismic moment M 0 , a corner frequency f c , a radiation characteristic ψ and a drop γ of the amplitude spectrum A (f, r) at high frequencies.
Eine theoretische Kurve kann in diesem Zusammenhang entweder an das gesamte Spektrum insbesondere im Sinn einer Gesamtinversion oder an spektrale Verhältnisse insbesondere im Sinn einer Spektrendivision mit der Methode der kleinsten Quadrate (engl.: least-square minimization) angepasst werden. Die Gesamtinversion des Spektrums erfordert a priori Wissen bezüglich einiger Parameter, während bei der Spektrendivision die Anzahl freier Modellparameter deutlich reduziert wird. Hierbei kann entweder das Verhältnis von Spektren an verschiedenen Stationen mit Herdentfernung r und Frequenzen f (Jia, 1996) oder seismische Ereignisse (Ide et al., 2003) betrachtet werden. Jia (1996) beschreibt zwei Inversionsmethoden, basierend auf einer Inversion des Amplitudenspektrums A(f, r), die es dem Anwender ermöglichen, die scheinbare Dämpfung Qt frequenzabhängig zu bestimmen Qt(f) = Q0·fn. Die Inversionsergebnisse zeigen insbesondere bei der Bestimmung eines frequenzabhängigen Q-Modells starke Abhängigkeiten zwischen den verschiedenen Modellparametern. Die Inversion wird daher meist auf die Bestimmung einer frequenzunabhängigen scheinbaren Dämpfung Qt beschränkt. Darüber hinaus werden meist Annahmen zur Art des Quellspektrums, wie z. B. ein sogenanntes ω–2-Modell (Aki and Richards, 1980), direkt in den Inversionsalgorithmus integriert.In this context, a theoretical curve can be adapted either to the entire spectrum, in particular in the sense of a total inversion or to spectral ratios, in particular in the sense of spectral division using the least-squares method. The total inversion of the spectrum requires a priori knowledge of some parameters, while in spectral division the number of free model parameters is significantly reduced. Here, either the ratio of spectra at different stations with distance r and frequencies f (Jia, 1996) or seismic events (Ide et al., 2003) can be considered. Jia (1996) describes two inversion methods based on an inversion of the amplitude spectrum A (f, r), which allow the user to determine the apparent attenuation Q t in a frequency-dependent manner Q t (f) = Q 0 · f n . The inversion results show especially in the Determination of a frequency-dependent Q-model strong dependencies between the different model parameters. The inversion is therefore usually limited to the determination of a frequency-independent apparent attenuation Q t . In addition, most assumptions about the nature of the source spectrum, such. B. a so-called ω -2 model (Aki and Richards, 1980), integrated directly into the inversion algorithm.
Nachteilhaft ist bei solchen Verfahren der große Aufwand zur Bestimmung einer Dämpfung, insbesondere eine Gesamtinversion des Spektrums, aber auch eine Spektrendivision unter Verwendung verschiedener Frequenzen, Stationen und Ereignisse, wie z. B. einer Notwendigkeit des Auftretens ähnlicher Erdbeben.A disadvantage of such methods is the great effort to determine a damping, in particular a total inversion of the spectrum, but also a spectral division using different frequencies, stations and events such. B. a need for the occurrence of similar earthquakes.
Einsatz der Dämpfung bei seismologischen Überwachungen:
Bekannt ist im Bereich der Seismologie allgemein, anhand invertierter Dämpfungsparameter, einem Streukoeffizienten g* und einem Absorptionsparameter b, Werte für die Dämpfung insbesondere für die Q-Faktoren Qs und Qi abzuleiten. Bisherige Anwendungen dieses Verfahrens (Sens-Schönfelder & Wegler, 2006; Padhy et al., 2007; Przybilla et al., 2009) beschränken sich auf eine Analyse tektonischer Ereignisse mit Magnituden ML = 3.5–6.0, um die Dämpfungseigenschaften auf regionaler Ebene zu studieren.Use of damping in seismological monitoring:
In the field of seismology in general it is known, with the aid of inverted damping parameters, a scattering coefficient g * and an absorption parameter b, to derive values for the damping, in particular for the Q factors Q s and Q i . Previous applications of this method (Sens-Schönfelder & Wegler, 2006; Padhy et al., 2007; Przybilla et al., 2009) are limited to an analysis of tectonic events with magnitudes M L = 3.5-6.0 in order to increase the attenuation properties at the regional level to study.
Insbesondere werden dabei eine Seismogrammdauer bzw. Fensterlängen von mindestens 100 s bis zu mehr als 500 s analysiert, um so neben einer direkten Welle auch Codawellen mit auszuwerten, d. h. Wellen, die an einem Hindernis längs des Laufwegs gestreut wurden und für die seismologische Analyse, insbesondere für eine Separation der verschiedenen Dämpfungsarten (Qs und Qi), erforderlich sind.In particular, a seismogram duration or window lengths of at least 100 s up to more than 500 s are analyzed in order to evaluate not only a direct wave but also code waves, ie waves scattered along an obstacle along the path and for the seismological analysis, in particular for a separation of the different types of attenuation (Q s and Q i ) are required.
Nachteilhafterweise haben mikroseismische Daten hingegen andere Charakteristika, wie z. B. einen höheren Frequenzgehalt und geringere mikroseismische Magnituden ML ≤ 1.0, insbesondere weniger freigesetzte Energie, insbesondere ein schlechteres Signal-Rausch-Verhältnis (SNR).Disadvantageously, however, microseismic data have other characteristics, such as. B. a higher frequency content and lower microseismic magnitudes M L ≤ 1.0, in particular less energy released, in particular a poorer signal-to-noise ratio (SNR).
Aus mikroseismischer Sicht gibt es aufgrund kurzer Laufwege keine oder nur wenige gestreute Wellen, die sich neben einem direkten Laufweg auch über indirekte Laufwege zwischen der mikroseismischen Quelle und einem Geophon oder Seismometer bzw. Hydrophon ausbreiten. Daraus ergibt sich eine insbesondere kürzere Signaldauer, weshalb die Anwendung der für sich genommen bekannten seismologischen Verfahrensweise nicht auf mikroseismische Daten übertragbar ist.From a microseismic point of view, there are no or only a few scattered waves due to short running distances, which, in addition to a direct route, also propagate via indirect pathways between the microseismic source and a geophone or seismometer or hydrophone. This results in a particularly shorter signal duration, which is why the application of the known seismological procedure is not transferable to microseismic data.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer seismischen Dämpfung basierend auf einem mikroseismischen Ereignis zu verbessern, insbesondere eine möglichst weitgehende Automatisierung zu ermöglichen.The object of the invention is to improve a method and an apparatus for determining a seismic damping based on a micro-seismic event, in particular to enable as extensive automation as possible.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. die Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.This object is achieved by the method having the features of
Bevorzugt wird demgemäß ein Verfahren zur Bestimmung einer seismischen Dämpfung basierend auf einem mikroseismischen Ereignis, indem eine Inversion unter Verwendung einer Vorwärtsrechnung auf mikroseismische aufgenommene Daten eines solchen mikroseismischen Ereignisses angewendet wird.Accordingly, preferred is a method of determining seismic damping based on a microseismic event by applying an inversion using forward calculation to microseismic acquired data of such a microseismic event.
Ausgenutzt wird zur Bestimmung der Dämpfung somit eine Verfahrensweise, bei der ein für sich genommen bekanntes seismologisches Verfahren zur Analyse mikroseismischer Daten verwendbar ist. Unter den aufgenommenen Daten werden insbesondere auch bereits zu einem früheren Zeitpunkt und mit ggfs. einer anderen Anordnung aufgenommene bzw. registrierte Seismogrammdaten verstanden, welche für die Verfahrensdurchführung von einem Speichermedium ausgelesen werden.Thus, to determine the attenuation, a procedure is used in which a seismological method known per se can be used to analyze microseismic data. Amongst the recorded data, seismogram data recorded or registered or registered with a possibly different arrangement is understood in particular, which are read out from a storage medium for carrying out the method.
Eine Ausgestaltung ist, dass die Inversion über ein Inversionszeitfenster auf die aufgenommenen Daten angewendet wird, wobei die Dauer des Inversionszeitfensters kürzer als 150 Sekunden, insbesondere kürzer als 100 Sekunden, insbesondere kürzer als 75 Sekunden, bevorzugt kürzer als 50 Sekunden ist und insbesondere eine Dauer des Inversionszeitfensters länger als 8 Sekunden, insbesondere länger als 9 Sekunden, bevorzugt länger als 10 Sekunden ist.One embodiment is that the inversion is applied to the recorded data via an inversion time window, wherein the duration of the inversion time window is shorter than 150 seconds, in particular shorter than 100 seconds, in particular shorter than 75 seconds, preferably shorter than 50 seconds and in particular a duration of Inversion time window longer than 8 seconds, especially longer than 9 seconds, preferably longer than 10 seconds.
Damit ist die Dauer so lang, dass ausreichend Daten des insbesondere gesamten S-Wellenzugs, welcher insbesondere die direkte S-Welle und insbesondere die S-Coda des Wellenzugs enthält, bzw. einer Einhüllenden der aufgenommenen Daten in die Inversion eingehen. Eine Einhüllende ist insbesondere bestimmbar als quadrierte Seismogrammspur und insbesondere die Summe der Einhüllenden der aufgezeichneten Komponenten. Die Verwendung der Einhüllenden bedeutet insbesondere, dass ein schlechtes Amplituden-Signal-Rausch-Verhältnis einer einzelnen Seismogramm-Komponente nicht zwangsläufig ein schlechtes Signal-Rausch-Verhältnis der Einhüllenden nach sich zieht. Z. B. wird die S-Welle vorrangig auf den Horizontal-Komponenten aufgezeichnet und die P-Welle auf der Vertikal-Komponente, jedoch nicht ausschließlich, weshalb die Summation vorteilhaft ist. Insbesondere ist diese Verfahrensweise für die seismologische Verfahrensweise vorteilhaft einsetzbar, da die hier bezeichnete Einhüllende linear proportional zur Energiedichteverteilung eines seismischen Ereignisses, insbesondere eines mikroseismischen Ereignisses SQ ist. Eine Startzeit des Inversionszeitfensters wird insbesondere durch die automatisch bestimmte Einsatzzeit der S-Phase festgelegt.Thus, the duration is so long that sufficient data of the particular entire S-wave train, which contains in particular the direct S-wave and in particular the S-coda of the wave train, or an envelope of the recorded data in the inversion. An envelope is in particular determinable as a squared seismogram track and in particular the sum of the envelopes of the recorded components. The use of the envelope means in particular that a poor amplitude Signal-to-noise ratio of a single seismogram component does not necessarily result in a poor signal-to-noise ratio of the envelope. For example, the S-wave is primarily recorded on the horizontal components and the P-wave on the vertical component, but not exclusively, which is why the summation is advantageous. In particular, this procedure can advantageously be used for the seismological procedure, since the envelope designated here is linearly proportional to the energy density distribution of a seismic event, in particular of a microseismic event SQ. A start time of the inversion time window is determined in particular by the automatically determined operating time of the S phase.
Eine Ausgestaltung ist, dass aus den aufgenommenen Daten ein Datenbereich verwendet wird, bei dem zumindest für einen Punkt der Einhüllenden ein Signal-Rausch-Verhältnis von 12, insbesondere von 14, bevorzugt von 16 überschritten wird.One embodiment is that from the recorded data, a data area is used in which a signal-to-noise ratio of 12, in particular 14, preferably 16, is exceeded for at least one point of the envelope.
Dadurch werden nur seismische Daten aufnehmende Stationen für die Inversion ausgewählt, deren Inversions-Zeitfenster bzw. deren aufgezeichneter S-Wellenzug eine deutlich ausgeprägte direkte S-Welle enthält. Insbesondere wird dadurch auch gewährleistet, dass die Einhüllende der direkten S-Welle und die Einhüllende der Coda des Wellenzugs bzw. der aufgenommenen Daten in ausreichend kontrastreichem Umfang in die Inversion eingehen.As a result, only seismic data receiving stations are selected for inversion whose inversion timeslot or their recorded S-wave train contains a distinct direct S-wave. In particular, this also ensures that the envelope of the direct S wave and the envelope of the coda of the wave train or of the recorded data are received in sufficiently high degree in the inversion.
Eine Ausgestaltung ist, dass aus den aufgenommenen Daten ein Datenbereich verwendet wird, in dem ein Signal-Rausch-Verhältnis der Einhüllenden von 4, insbesondere von 5, bevorzugt von 6 nicht unterschritten wird.One embodiment is that from the recorded data a data area is used in which a signal-to-noise ratio of the envelope of 4, in particular of 5, preferably of 6 is not fallen below.
Dadurch wird ein Datenbereich für das Inversionszeitfenster ausgewählt bzw. bestimmt, in dem ausreichend signifikante, insbesondere ausschließlich signifikante Anteile des insbesondere gesamten S-Wellenzugs in die Inversion eingehen. Eine Endzeit des Datenbereichs bzw. des Inversionszeitfensters wird gemäß einer Weiterbildung insbesondere auch dadurch festgelegt, dass über eine vorgebbare Zeitdauer von z. B. einigen wenigen Sekunden, insbesondere 1 Sekunde oder weniger bzw. über eine vorgebbare Anzahl von Abtastzeitpunkten dieses geforderte Signal-Rausch-Verhältnis unterschritten wird.As a result, a data range for the inversion time window is selected or determined in which sufficiently significant, in particular exclusively significant, portions of the particular entire S-wave train are included in the inversion. An end time of the data area or the inversion time window is determined according to a development in particular also by the fact that over a predetermined period of z. B. a few seconds, in particular 1 second or less or over a predetermined number of sampling times this required signal-to-noise ratio is exceeded.
Eine Ausgestaltung ist, dass zumindest eines von einer Startzeit oder einem Anfang und von einer Endzeit oder einem Ende des Inversions-Zeitfensters oder einer Coda der aufgenommenen Daten relativ zu einem Rauschpegel bestimmt wird, insbesondere relativ zu einem Rauschpegel vor einem Einsatz einer ersten primären Welle der aufgenommenen Daten des mikroseismischen Ereignisses bestimmt wird.An embodiment is that at least one of a start time or a start and an end time or an end of the inversion time window or a coda of the recorded data relative to a noise level is determined, particularly relative to a noise level before a first primary wave is used recorded data of the microseismic event is determined.
Eine Ausgestaltung ist, dass die Inversion individuell über zueinander verschiedene Frequenzbänder der aufgenommenen Daten durchgeführt wird, wobei die Frequenzbänder einander überlappend festgelegt werden, insbesondere zu 10- bis 30-prozentig, insbesondere zu 30- bis 50-prozentig, insbesondere zu 40- bis 60-prozentig, insbesondere zu 60- bis 80-prozentig überlappend festgelegt werden.One embodiment is that the inversion is carried out individually over mutually different frequency bands of the recorded data, wherein the frequency bands are defined overlapping each other, in particular at 10 to 30 percent, in particular 30 to 50 percent, in particular 40 to 60 percentage, in particular 60 to 80 percent overlapping.
Eine entsprechende Auswahl der Frequenzbänder und Filterung der aufgenommenen Daten bei der Bereitstellung der aufgenommenen Daten ermöglicht die individuelle Analyse verschiedener Frequenzbänder, was wiederum ermöglicht, die Frequenzabhängigkeit der Dämpfungsparameter genauer abzubilden. Bevorzugt wird somit erst eine Bestimmung der Dämpfungsparameter für die einzelnen Frequenzbänder durchgeführt, bevor eine Bestimmung der Frequenzabhängigkeit, insbesondere eine Anpassung einer Regressionsgeraden durchgeführt wird. Durch Berücksichtigung der Zeit- und Frequenzabhängigkeit (engl. time-frequency approach) in der Analyse der Energiedichteverteilung können zudem beide Dämpfungsmechanismen unabhängig voneinander quantifiziert werden.An appropriate selection of the frequency bands and filtering of the recorded data in the provision of the recorded data allows the individual analysis of different frequency bands, which in turn makes it possible to more accurately map the frequency dependence of the attenuation parameters. Thus, a determination of the attenuation parameters for the individual frequency bands is preferably first carried out before a determination of the frequency dependence, in particular an adaptation of a regression line, is carried out. By taking into account the time and frequency dependence (time-frequency approach) in the analysis of the energy density distribution, both damping mechanisms can be quantified independently of each other.
Eine Ausgestaltung ist, dass aus den aufgenommenen Daten nur Daten von Stationen verwendet werden, bei denen ein Stationsrauschpegel kleiner ist als ein Zweifaches eines mittleren Rauschpegels.One embodiment is that only data from stations in which a station noise level is less than twice an average noise level is used from the acquired data.
Eine Ausgestaltung ist, dass vor der Inversion eine Modellierung der aufgenommenen Daten mittels einer analytische Bestimmung einer Green'schen Funktion durchgeführt wird, insbesondere die Berechnung solcher Green'schen Funktionen für eine vorgebbare Schar von Streukoeffizienten durchgeführt wird.An embodiment is that prior to the inversion a modeling of the recorded data is carried out by means of an analytical determination of a Green's function, in particular the calculation of such Green's functions is carried out for a predeterminable set of scattering coefficients.
Eine Ausgestaltung ist, dass die Inversion auf einen S-Wellenzug der aufgenommenen Daten, insbesondere auf einen gesamten S-Wellenzug einschließlich einer direkten S-Welle und deren S-Coda der aufgenommenen Daten angewendet wird.One embodiment is that the inversion is applied to an S-wave train of the recorded data, in particular to an entire S-wave train including a direct S-wave and its S-coda of the recorded data.
Damit kommt in der Inversion nur ein Datenbereich bzw. ein Inversionszeitfenster zum Einsatz, in dem insbesondere alle für die Inversion relevanten und zur Bestimmung der Dämpfung notwendigen Informationen enthalten sind. Thus, only one data area or one inversion time window is used in the inversion, in which in particular all information relevant for the inversion and necessary for determining the attenuation is contained.
Bevorzugt wird demgemäß auch eine Vorrichtung zur Bestimmung einer seismischen Dämpfung basierend auf einem mikroseismischen Ereignis mit einer Aufnahmeeinrichtung zum Bereitstellen mikroseismischer Daten und mit einer Steuereinrichtung, die ausgelegt und/oder programmiert ist, ein solches Verfahren auf bereitgestellte mikroseismische Daten anzuwenden zum Bestimmen einer seismischen Dämpfung.Accordingly, there is also preferably provided a device for determining seismic damping based on a microseismic event with a receptacle for providing microseismic data, and a controller adapted and / or programmed to apply such method to provided microseismic data for determining seismic attenuation.
Ermöglicht wird so insbesondere der Einsatz der beschriebenen seismologischen Verfahrensweise auf Daten aus der Mikroseismik durch solche Methoden der Datenauswahl für die Inversion sowie durch den Einsatz einer solchen Signalverarbeitung der aufgenommenen Daten. Ermöglicht wird so insbesondere eine einfache Adaption einer Inversionsmethodik auf die Analyse mikroseismischer Daten zur Bestimmung der Dämpfungsparameter. Insbesondere werden speziell entwickelte Inversionskriterien, angepasst an die besonderen Gegebenheiten mikroseismischer Daten, und zweitens eine Inversion des insbesondere gesamten S-Wellenzugs unter Verwendung eines einzelnen Inversionszeitfensters sowie einer schnellen Vorwärtsrechnung verwendet.In particular, the use of the described seismological procedure on data from microseismics is made possible by such methods of data selection for inversion and by the use of such signal processing of the recorded data. In particular, a simple adaptation of an inversion methodology to the analysis of microseismic data to determine the attenuation parameters is made possible. In particular, specially developed inversion criteria, adapted to the particular conditions of microseismic data, and secondly an inversion of the particular entire S-wave train using a single inversion time window and a fast forward calculation are used.
Das Verfahren hat den nennenswerten Vorteil, dass keine Annahmen zum Bruchvorgang, zur oberflächennahen Standortverstärkung oder der Dämpfungsart gemacht werden müssen.The method has the notable advantage of not having to make assumptions about fracture, near-surface site enhancement, or the mode of attenuation.
Durch Design einer entsprechenden Filter-Datenbank wird die Frequenzabhängigkeit der Dämpfungsparameter in der Inversion direkt mitbestimmt.By designing a corresponding filter database, the frequency dependence of the attenuation parameters in the inversion is directly determined.
Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:An embodiment will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:
Optional kann als Aufnahmeeinrichtung auch ein Dateneingang der Steuereinrichtung
Wie beispielhaft dargestellt, ereignet sich das beispielhafte mikroseismische Ereignis SQ mit einer Herdentfernung r zu der Aufnahmeeinrichtung
Im weiteren zeitlichen Verlauf klingt die Amplitude des aufgezeichneten mikroseismischen Ereignisses ab, wobei fortwährend weitere insbesondere auch primäre und sekundäre Wellen eintreffen, die über nicht direkte Laufwege von dem Quellort zur Aufnahmeeinrichtung
Im unteren Abschnitt der Figur ist eine unter Verwendung dieser Seismogrammkomponente berechnete Einhüllende E über der Zeit t aufgetragen. Markierte Abschnitte bilden dabei ein Rauschfenster NW, welches vor dem ersten Einsatz der Primär- bzw. P-Welle P ermittelbar ist, ein sich für die Datenverarbeitung bewegendes Zeitfenster MTW und ein Inversion-Zeitfenster ITW. Das Inversion-Zeitfenster ITW hat einen zeitlichen Anfangswert als Startzeit tmin und einen zeitlichen Endwert als Endzeit tmax. Die Startzeit tmin beginnt bevorzugt mit dem Ersteinsatz der Sekundär- bzw. S-Welle S und die Endzeit tmax wird so ermittelt, dass ein für die Dämpfungsbestimmung ausreichender Anteil der Coda C verarbeitet wird. Insbesondere ist die Gesamtdauer des Inversion-Zeitfensters ITW kleiner als 100 s, also deutlich kleiner als bei einer Auswertung seismologischer Ereignisse mit Magnituden Mw größer 3 oder 4.In the lower part of the figure, an envelope E calculated using this seismogram component is plotted over time t. Marked sections form a noise window NW, which can be determined before the first use of the primary or P-wave P, a time window MTW moving for the data processing and an inversion time window ITW. The inversion time window ITW has an initial time value as start time t min and a time end value as end time t max . The start time t min preferably begins with the first use of the secondary or S wave S, and the end time t max is determined in such a way that a portion of the coda C sufficient for determining the attenuation is processed. In particular, the total duration of the inversion time window ITW is less than 100 s, ie significantly smaller than in an evaluation of seismological events with magnitudes M w greater than 3 or 4.
In einem ersten Schritt S1 werden Daten aufgenommen. Darunter ist ein Erfassen von Daten in Form eines Seismogramms verstehbar. Insbesondere ist darunter eine Aufnahme von derartigen bereits früher aufgenommenen Daten eines Seismogramms verstehbar, wobei die Daten bereits auf einem Speichermedium gespeichert sind und von dem Speichermedium zur Verarbeitung abgerufen und insbesondere in einen Arbeitsspeicher eines Prozessors der Steuereinrichtung
In einem zweiten Schritt wird eine Datenauswahl aus diesen Daten bzw. aus deren Einhüllender getroffen. Unter der Datenauswahl wird insbesondere verstanden, dass aus der Einhüllenden der Seismogrammdaten jeder einzelnen Station ein zeitlicher Ausschnitt der für das Inversionsverfahren zu verwendenden Daten ausgewählt wird. Dies ist durchführbar voll automatisiert durch z. B. die entsprechend eingerichtete Steuereinrichtung
Ein Kriterium der Datenauswahl ist, dass insbesondere zumindest für einen Punkt der Einhüllenden ein Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) von 12, insbesondere von 14, bevorzugt von 16 überschritten wird. Ein Kriterium der Datenauswahl ist, dass insbesondere ein minimales Signal-Rausch-Verhältnis von 4, insbesondere von 5, bevorzugt von 6 nicht unterschritten wird.A criterion of the data selection is that a signal-to-noise ratio (SNR) of 12, in particular of 14, preferably 16, is exceeded, in particular for at least one point of the envelope. A criterion of the data selection is that, in particular, a minimum signal-to-noise ratio of 4, in particular of 5, preferably of 6, is not undershot.
Ein Kriterium der Datenauswahl ist, dass insbesondere eine Dauer des Inversions-Zeitfensters ITW länger als 8 Sekunden, insbesondere länger als 9 Sekunden, bevorzugt länger als 10 Sekunden ist. Außerdem ist eine Dauer des Inversions-Zeitfensters ITW insbesondere kürzer als 100 Sekunden, insbesondere kürzer als 75 Sekunden, bevorzugt kürzer als 50 Sekunden.A criterion of the data selection is that in particular a duration of the inversion time window ITW is longer than 8 seconds, in particular longer than 9 seconds, preferably longer than 10 seconds. Furthermore is a duration of the inversion time window ITW in particular shorter than 100 seconds, in particular shorter than 75 seconds, preferably shorter than 50 seconds.
Ein Kriterium der Datenauswahl ist, dass insbesondere ein Stationsrauschpegel kleiner ist als ein Zweifaches eines mittleren Rauschpegels.A criterion of data selection is that, in particular, a station noise level is less than twice a mean noise level.
Im Rahmen der Datenauswahl oder auch voreingestellt werden bei der Inversion ein zu verwendender Frequenzbereich und zu verwendende Frequenzbänder festgelegt. Dabei werden die Frequenzbänder einander überlappend festgelegt.As part of the data selection or preset, the inversion determines a frequency range to be used and the frequency bands to be used. The frequency bands are defined overlapping each other.
In einem dritten Schritt S3 wird eine Modellierung, basierend auf den ermittelten Stationsparameters wie hypozentrale Entfernung r und Einsatzzeit der S-Phase durchgeführt. Dabei wird insbesondere eine analytische Berechnung der Green'schen Funktion für eine vorgebbare Schar von Streukoeffizienten durchgeführt.In a third step S3, modeling based on the determined station parameters such as hypocentral distance r and deployment time of the S-phase is performed. In particular, an analytical calculation of the Green's function is carried out for a predeterminable family of scattering coefficients.
In einem vierten Schritt S4 wird eine Inversion der ausgewählten Daten durchgeführt, wobei insbesondere eine Bestimmung der Inversionsparameter und insbesondere eine Bestimmung der Dämpfungsparameter für die einzelnen, einander überlappenden Frequenzbänder und anschließend eine Bestimmung der Frequenzabhängigkeit dieser Parameter mittels Regressionsgeraden durchgeführt wird.In a fourth step S4, an inversion of the selected data is performed, wherein in particular a determination of the inversion parameters and in particular a determination of the attenuation parameters for the individual, overlapping frequency bands and then a determination of the frequency dependence of these parameters is performed by means of regression lines.
Nachfolgend werden besonders bevorzugte Schritte eines solchen Verfahrens zur Dämpfungsbestimmung mittels Inversion von Einhüllenden, insbesondere Seismogrammeinhüllenden (engl. envelope inversion) in genaueren Einzelheiten beschrieben. Dieses Verfahren verfolgt einen stochastischen, zeit- und frequenzabhängigen Ansatz, der auf der sogenannten Energietransfertheorie (engl. Radiative Transfer Theory) beruht. Zur Bestimmung der Dämpfung wird der heterogene Untergrund als ein statistisches Zufallsmedium angesehen, und die Energieausbreitung mehrfach gestreuter seismischer Wellen in diesem Zufallsmedium betrachtet. Insbesondere wird dieser Prozess durch die Energietransfergleichung vollständig beschrieben. Die Inversion beruht auf der Anpassung theoretischer Kurven an eine beobachtete bzw. erfasste Energiedichteverteilung Eobs(f, t, r) der aufgenommenen Daten eines aufgezeichneten mikroseismischen Ereignisses. Eine gemessene Energiedichteverteilung Eobs(f, t, r) wird aus realen Seismogrammdaten durch die Berechnung der Einhüllenden (engl. envelope) der aufgezeichneten Geschwindigkeitsseismogramme ermittelt. Die Einhüllende ist insbesondere bestimmbar als geglättete Spur der quadrierten Seismogramme und insbesondere die Summe der Einhüllenden der aufgezeichneten Seismogrammkomponenten. Die Einhüllende ist dann insbesondere linear proportional zur gemessenen Energiedichte zur Zeit t und in der Entfernung r vom Quellort des mikroseismischen Ereignisses SQ. Eine theoretische Energiedichte Esyn(f, t, r) zu einer Zeit t und eine Herdentferung r wird folgendermaßen parametrisiert:
Die Gesamtdämpfung wird dann entsprechend Gleichung (1) berechnet. Hervorzuheben ist, das geeignete Verfahren zur Datenauswahl für die Inversion sowie eine Anwendung einer Kombination von als solchen für sich genommen bekannten Verfahren aus der Seismologie und der Signalverarbeitung verwendet werden, welche für die Adaption der Inversionsmethode auf die Analyse mikroseismischer Daten verwendet werden. Insbesondere werden die Anteile der intrinsischen Dämpfung Qi und der Streudämpfung Qs in der Energietransfertheorie unabhängig voneinander berücksichtigt.The total attenuation is then calculated according to equation (1). It should be emphasized that the appropriate method of data selection for inversion as well as an application of a combination of seismology and signal processing techniques known per se are used, which are used for the adaptation of the inversion method to the analysis of microseismic data. In particular, the components of the intrinsic damping Q i and the scattering damping Q s are taken into account independently of one another in the energy transfer theory.
Gegenüber seismologischen Verfahren für eine Analyse tektonischer Ereignisse haben mikroseismische Daten andere Charakteristika. Entsprechend werden bei der Dämpfungsbestimmung mikroseismischer Daten z. B. ein höherer Frequenzgehalt, ein geringes Signal-Rausch-Verhältnis und eine kürzere Signaldauer berücksichtigt. Nachfolgend wird eine entsprechende Verfahrensweise für eine Anwendung auf mikroseismische Daten beschrieben.Microseismic data have different characteristics from seismic techniques for analyzing tectonic events. Accordingly, in the determination of attenuation microseismic data z. As a higher frequency content, a low signal-to-noise ratio and a shorter signal duration considered. The following describes a corresponding procedure for application to microseismic data.
Bei dem Verfahrensschritt S2, der Datenauswahl, durchlaufen die aufgenommenen Daten, d. h. der mikroseismische Datensatz eine Filter-Datenbank, um die Daten in entsprechende Frequenzbänder zu unterteilen. Um die Frequenzabhängigkeit der Dämpfungsparameter genauer abzubilden, ist die Filterbank so konstruiert, dass die Frequenzbänder insbesondere eine 10- bis 30-prozentige, insbesondere eine 30- bis 50-prozentige, insbesondere eine 40- bis 60-prozentige, insbesondere eine 60- bis 80-prozentige, insbesondere eine 50-prozentige Überlappung aufweisen. Die beobachtete bzw. ermittelbare Energiedichteverteilung Eobs(f, t, r) des mikroseismischen Ereignisses zur Zeit t, Herdentfernung r und Frequenz f, insbesondere Mittenfrequenz des verwendeten Bandpass, ergibt sich aus den insbesondere drei Komponenten Geschwindigkeitsseismogramm u →(t, r) gemäß: wobei ρ0 eine Dichte des Ausbreitungsmediums ist, durch welches die mikroseismische Welle gelaufen ist. Die sogenannte Hilbert-Transformation H wird dabei bevorzugt verwendet, um glatte Kurven zu erzeugen, die wiederum besser zum Vergleich mit theoretischen Kurven geeignet sind.In method step S2, the data selection, the recorded data, ie the microseismic data set, passes through a filter database in order to subdivide the data into corresponding frequency bands. In order to more accurately map the frequency dependence of the attenuation parameters, the filter bank is constructed such that the frequency bands are in particular 10 to 30 percent, in particular 30 to 50 percent, in particular 40 to 60 percent, in particular 60 to 80 percent, in particular have a 50 percent overlap. The observed or determinable energy density distribution E obs (f, t, r) of the microseismic event at time t, range distance r and frequency f, in particular center frequency of the bandpass used, results from the particular three components speed seismogram u → (t, r) according to : where ρ 0 is a density of the propagation medium through which the microseismic wave has passed. The so-called Hilbert transform H is preferably used to generate smooth curves, which in turn are better suited for comparison with theoretical curves.
Für die Inversion werden durch die geeignete Auswahl des Inversions-Zeitfensters ITW die Daten des insbesondere gesamten S-Wellen-Seismogramms, einschließlich der inbesondere direkten S-Welle und insbesondere der Codawellen, verwendet. Das Ende der Coda C wird dabei mit Hilfe des Rauschpegels, gemessen im Rauschfenster NW vor dem P-Wellen-Einsatz, bestimmt. Um den speziellen Besonderheiten mikroseismischer Daten Rechnung zu tragen, werden die Inversionszeitfenster der Einhüllenden insbesondere nach den Kriterien gemäß Verfahrensschritt S2 ausgewählt.For the inversion, the appropriate selection of the inversion time window ITW uses the data of the particular entire S-wave seismogram, including in particular the direct S-wave and in particular the code waves. The end of the coda C is thereby determined with the aid of the noise level, measured in the noise window NW before the P-wave insert. In order to take account of the special features of microseismic data, the inversion time windows of the envelopes are selected in particular according to the criteria according to method step S2.
Beispielhaft ausgewählt werden ein maximales SNR in zumindest einem Punkt größer als 16, ein minimales SNR insbesondere zur Bestimmung des S-Coda Endes größer als 6, die Fensterlänge des Inversions-Zeitfensters ITW größer 10 Sekunden und der Stationsrauschpegel (engl. individual noise level) kleiner als zweimal dem mittleren Rauschpegel. Ein solcher Rauschpegel wird insbesondere als Mittelwert über alle Stationen, mit denen die aufgenommenen Daten des mikroseismischen Ereignisses aufgezeichnet wurden, bestimmt, wobei die Berechnung insbesondere in jedem Frequenzband einzeln durchführbar ist.By way of example, a maximum SNR in at least one point greater than 16, a minimum SNR, in particular for determining the S-coda end greater than 6, the window length of the inversion time window ITW greater than 10 seconds and the station noise level (English individual noise level) smaller as twice the mean noise level. Such a noise level is determined, in particular, as an average over all stations with which the recorded data of the microseismic event were recorded, wherein the calculation can be carried out individually, in particular in each frequency band.
Die Startzeit tmin des Inversions-Zeitfensters ITW wird insbesondere auf den Zeitpunkt des Ersteinsatzes der direkten S-Welle S oder davor, insbesondere wenige Millisekunden davor festgelegt. Die Endzeit tmax des Inversionszeitfensters ITW wird entsprechend abhängig von dem vorgebbaren, minimalen Signal-Rausch-Verhältnis in Relation zu dem ermittelten Wert im Bereich des Rauschfensters NW berechnet.The start time t min of the inversion time window ITW is determined in particular on the time of the first use of the direct S wave S or before, in particular a few milliseconds before. The end time t max of the inversion time window ITW is correspondingly calculated as a function of the predefinable, minimum signal-to-noise ratio in relation to the determined value in the region of the noise window NW.
Die gemäß Verfahrensschritt S3 durchgeführte Modellierung (engl. forward modeling) besteht insbesondere aus einer Bestimmung einer Green'schen Funktion G(t, r) der Energiedichteverteilung, welches insbesondere eine Lösung der Energietransfergleichung ist, und ist mit unterschiedlichen Verfahren, z. B. Monte-Carlo- oder Finite-Differenzen-Simulation, in Abhängigkeit von der erforderlichen Komplexität des resultierenden Untergrundmodells durchführbar. Um eine schnelle Einsatzmöglichkeit zu gewährleisten, wird insbesondere ein analytisches Näherungsverfahren für die Green'sche Funktion G(t, r) in den Modellierungsalgorithmus implementiert: wobei δ(t) und H(x) die Dirac'sche Deltafunktion sowie die Heaviside-Funktion bezeichnen. Entsprechende Kurven der Green'schen Funktion sind beispielhaft für eine Schar von 3 beliebig ausgewählten Streukoeffizienten in
Die gemäß Verfahrensschritt S3 durchgeführte Inversion verwendet insbesondere ein Inversionsproblem, welches mit der gleichzeitigen Bestimmung des Quellterms S, des Streukoeffizienten g*, des Absorptionsparameters b und der Standortfaktoren Rj für alle Stationen j, mit denen das mikroseismische Ereigniss SQ aufgezeichnet wurde, überbestimmt ist. Daher wird im ersten Teil der Inversion Rj(f) = 1 angenommen und anschließend werden die verbleibenden Größen S, g* und b für jedes Frequenzband einzeln bestimmt. Der Kern der Inversion besteht insbesondere aus einer linearen Regression und einer Fehlerminimierung nach der Methode der kleinsten Quadrate. Zur Linearisierung des Inversionsproblems wird der natürliche Logarithmus auf Gleichung (3) angewandt: The inversion performed according to method step S3 in particular uses an inversion problem which is over-determined with the simultaneous determination of the source term S, the scattering coefficient g *, the absorption parameter b and the location factors R j for all stations j with which the microseismic event SQ was recorded. Therefore, in the first part of inversion, R j (f) = 1 is assumed and then the remaining quantities S, g * and b are determined individually for each frequency band. In particular, the core of inversion consists of linear regression and least squares error minimization. To linearize the inversion problem, the natural logarithm is applied to equation (3):
Durch eine insbesondere automatisierte Anpassung einer Ausgleichs- bzw. Regressionsgeraden ld, welche beispielhaft in
Für die Anwendung eines stochastischen Verfahrens in der Seismologie ist die Bildung eines Scharmittels (engl. ensemble average) erforderlich, welcher definiert ist als Mittelwert über verschiedene Realisierungen des Ausbreitungsmediums der mikroseismischen Welle. Da für die Inversion nur reale Daten einer einzigen Realisierung vorliegen, wird im Inversionsalgorithmus das Scharmittel durch einen zeitlichen Mittelwert insbesondere gemäß dem sogenannten ergodischen Prinzip ersetzt.For the application of a stochastic method in seismology, the formation of an ensemble average is required, which is defined as an average over various realizations of the propagation medium of the microseismic wave. Since there are only real data for a single realization for the inversion, in the inversion algorithm the share is replaced by a time average, in particular according to the so-called ergodic principle.
Abschließend ist in einem zusätzlichen Schritt die Standortverstärkung Rj(f) als mittlere Abweichung zwischen gemessener und invertierter Energiedichte an Station j bestimmbar.Finally, in an additional step, the location gain R j (f) can be determined as mean deviation between measured and inverted energy density at station j.
Eine Realisierbarkeit dieses Verfahrens ist anhand der Auswertung eines mikroseismischen Datensatzes mit einer maximalen Magnitude Mw ≤ 1 demonstrierbar. Die beispielhaft verwendeten Daten wurden während der hydraulischen Stimulation an der KTB (Kontinentales Tiefbohrprogramm) im Jahr 2000 registriert. Unter Verwendung der beschriebenen Inversionsmethode ist eine sehr gute Übereinstimmung zwischen theoretischer und beobachteter Energiedichteverteilung erreichbar, welche bespielhaft in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Aufnahmeeinrichtungrecording device
- 22
- Steuereinrichtungcontrol device
- A(f, r)A (f, r)
- beobachtetes Amplitudenspektrumobserved amplitude spectrum
- bb
- Absorptionsparameterabsorption parameter
- CC
- CodaCoda
- D(r)D (r)
- geometrische Dämpfunggeometric damping
- dwdw
- direkter Laufwegdirect route
- Ee
- Einhüllendeenvelope
- Eobs(f, t, r)E obs (f, t, r)
- beobachtete Energiedichteverteilung eines mikroseismischen Ereignissesobserved energy density distribution of a microseismic event
- Esyn(f, t, r)E syn (f, t, r)
- theoretische Energiedichtetheoretical energy density
- ff
- Frequenz, insbesondere Mittenfrequenz des verwendeten BandpassFrequency, in particular center frequency of the bandpass used
- fc f c
- Eckfrequenzcorner frequency
- g* g *
- Streukoeffizientscattering coefficient
- G(t, r)G (t, r)
- Green'sche FunktionGreen's function
- HH
- Hilbert-TransformationHilbert transform
- H(x)H (x)
- Heaviside-FunktionHeaviside function
- I(t, f)I (t, f)
- Anteil der intrinsischen DämpfungProportion of intrinsic damping
- ITWITW
- Inversions-ZeitfensterInversion time window
- iwiw
- indirekter Laufwegindirect route
- ldld
- Ausgleichs- bzw. RegressionsgeradeEqualization or regression line
- M(f)M (f)
- Quellspektrumsource spectrum
- M0 M 0
- seismisches Momentseismic moment
- Mw M w
- Momenten-Magnitude, insbesondere Magnitude eines seismischen EreignissesMoments of magnitude, in particular magnitude of a seismic event
- MTWMTW
- sich bewegendes Zeitfenstermoving time window
- nn
- Frequenzabhängigkeit des Q-ModellsFrequency dependence of the Q model
- NWnorthwest
- Rauschfensternoise window
- PP
- primäre Welleprimary wave
- Qi Q i
- intrinsische Dämpfungintrinsic damping
- Qs Q s
- Streudämpfungscattering attenuation
- Q0 Q 0
- Q-Wert bei 1 HzQ value at 1 Hz
- Qt Q t
- scheinbare Dämpfung bzw. Gesamtdämpfungapparent damping or total damping
- rr
- Herdentfernung, insbesondere hypozentrale EntfernungStove removal, especially hypo-centric removal
- Rj(f)R j (f)
- StandortverstärkungsfaktorLocation gain
- tt
- ZeitTime
- tmax t max
- Endzeit des InversionszeitfenstersEnd time of the inversion time window
- tmin min
- Startzeit des InversionszeitfenstersStart time of the inversion time window
- SS
- sekundäre Wellesecondary wave
- S(f)S (f)
- Z(f)Quellterm der theoretischen EnergiedichteZ (f) Source term of the theoretical energy density
- SQSQ
- mikroseismisches Ereignismicroseismic event
- u →(t, r)u → (t, r)
- 3-Komponente Geschwindigkeitsseismogramm, insbesondere bandpass-gefiltert3-component speed seismogram, in particular bandpass-filtered
- ui(t, r)u i (t, r)
- Einzelkomponente des Geschwindigkeitsseismogramms, z. B. Z-Komponente, insbesondere bandpass-gefiltertSingle component of the velocity seismogram, e.g. B. Z component, in particular bandpass filtered
- vv
- mittlere Wellengeschwindigkeitmean shaft speed
- ZZ
- Z-Komponente eines SeismogrammsZ component of a seismogram
- γγ
- Abfall des AmplitudenspektrumsDrop in the amplitude spectrum
- ρ0 ρ 0
- Dichte des AusbreitungsmediumsDensity of the propagation medium
- δ(t)δ (t)
- Dirac'sche DeltafunktionDirac delta function
- ψψ
- Abstrahlcharakteristikradiation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
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US20050190649A1 (en) * | 2003-12-29 | 2005-09-01 | Westerngeco L.L.C. | Method for monitoring seismic events |
US20120116680A1 (en) * | 2010-11-08 | 2012-05-10 | Saudi Arabian Oil Company | Microseismic source location estimation method with high resolution using green's functions |
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