[发明专利]构建微地震监测速度模型的方法

说明书

技术领域

本发明总体来说涉及非常规油气开发的微地震监测技术，更具体地讲，涉及一种基于地表记录中提取的相关信息来构建速度模型的方法。

背景技术

压裂改造是提高非常规油气采收率的关键技术。目前，通过研究压裂改造过程中岩石破裂产生的微地震是监测压裂改造效果的主要技术。利用微地震还可以指导、优化压裂改造，降低对自然环境的污染以及降低诱发地震灾害。井下观测是微地震监测的主要手段，但是，井下观测成本太高，不利于大范围普遍应用。而地表监测的成本较低，使得地表微地震监测成为近几年新兴的微地震监测方式。

速度模型是地震定位的重要先决条件，目前常用的微地震速度模型构建主要有两种方式：一种是根据射孔位置来计算地震波传播的平均速度。这种构建速度模型的方式将地下假设为是一个均匀的介质(即，地下是由同一介质构成)，其计算出的地震波传播的平均速度仅有一个值(即，得到匀速速度模型)。另一种是利用测井资料获得地震波传播的层状速度模型。这种构建速度模型的方式将地下划分为多个地层，假设每个地层具有相同的介质，地震波传播在每个地层中具有相同的速度，因此基于这种方式获得的速度模型是一个关于速度的一维数组(即，水平层状速度模型)。

以上两种方式将地下设想为各向同性介质或横向同性介质，而工区内地震波传播的速度主要受到地层的各向异性影响，因此现有的微地震速度模型构建方式与实际地质结构存在很大的误差，从而导致微地震定位精度不准确。

发明内容

本发明的目的是提出一种构建微地震监测速度模型的方法，以解决现有的速度模型无法真实地反映实际地质结构而导致微地震定位精度差的技术问题。

本发明的一方面提供一种构建微地震监测速度模型的方法，所述方法包括：(a)选取工区内的多个检波器，并获取与所述多个检波器中的每个检波器对应的初至时间；(b)基于射孔点的坐标和所述多个检波器中的每个检波器的坐标，计算所述多个检波器中的每个检波器与射孔点之间地震波的传播距离；(c)对工区的井内速度进行处理，估计出地震波的初始平均速度；(d)基于地震波的初始平均速度、所述多个检波器中的每个检波器相对于射孔点的空间径向夹角、射孔点的坐标和当前的约束参数矩阵，得到所述多个检波器中的每个检波器接收的地震波的平均速度；(e)基于所述地震波的平均速度和所述地震波的传播距离，得到所述多个检波器中的每个检波器接收的地震波的正演走时；(f)从所述多个检波器中选取两组检波器，并计算所述两组检波器之间的初至时间的时差与所述两组检波器之间接收的地震波的正演走时的时差的差值，以得到与所述两组检波器对应的地震波正演走时的时差的残差；(g)基于所述两组检波器接收的地震波的正演走时和当前的约束参数矩阵，得到与所述两组检波器对应的偏导数矩阵；(h)基于所述偏导数矩阵和所述地震波正演走时的时差的残差，得到约束参数的差值矩阵；(i)在约束参数的差值矩阵满足约束条件时，执行步骤(j)：输出速度模型。

可选地，步骤(i)可包括：(i1)计算约束参数的差值矩阵的二范数的平方，并将所述二范数的平方与设定值做比较；(i2)当所述二范数的平方大于设定值时，将当前的约束参数矩阵与约束参数的差值矩阵相加，以更新当前的约束参数矩阵，并返回执行步骤(d)；(i3)当所述二范数的平方不大于设定值时，执行步骤(j)。

可选地，步骤(c)可包括：基于测井曲线来估计地震波的初始平均速度，或者依据经验来人为设定地震波的初始平均速度。

可选地，步骤(d)中，可利用下面的公式计算地震波的平均速度，

其中，为n个检波器中的第r个检波器接收的地震波的平均速度，r∈[1,n]，n为所述多个检波器的数量，为地震波的初始平均速度，X,Y,Z为射孔点的坐标，θ_r为n个检波器中的第r个检波器相对于射孔点的空间径向夹角，m_l为由约束参数形成的矩阵，m_l＝[m₁,m₂,m₃,m₄,m₅,m₆,m₇,m₈]^T，该矩阵中的每个元素对应于一个约束参数。