[发明专利]一种纵横波解耦的高精度微震定位方法

说明书

本发明公开了一种纵横波解耦的高精度微震定位方法，先建立纵横波解耦形式的准速度应力方程，然后采集两组地震数据，分成第一反传震源数据和第二反传震源数据，然后分别将两组地震数据采用有限差分算法求解建立的纵横波解耦形式的准速度应力方程，其中有限差分算法求解过程中使用的差分模板为时间四阶空间任意偶数阶差分模板，获得第一反传波场数据和第二反传波场数据，最后将第一反传波场数据和第二反传波场数据采用波场互相关计算，最终定位出本次微震事件的位置及其微震震级；本发明无需事先对地震数据进行纵横波分离，即能有效提高地震波场偏移定位的精度。

技术领域

本发明涉及一种逆时偏移定位方法，尤其涉及一种纵横波解耦的高精度微震定位方法，属于矿产资源勘探技术领域。

背景技术

微地震定位方法是微地震监测技术的关键，可用于监测煤矿开采中顶底板破坏情况，对突水等灾害事故的预警与防治至关重要。基于波形的偏移定位方法是现阶段兴起的一类新型震源定位方法，其中逆时偏移的定位法无需拾取震相到时，它通过微地震波场按时间反转和特定震源成像条件，从而获得震源位置和发震时刻。此类方法无需拾取微震事件的初至，并且具有较好的抗噪声能力，在煤矿微震定位中有着很好的应用前景。

波场逆时延拓和成像条件是微震逆时成像的关键。目前现有的逆时偏移定位方法存在如下的不足：1.目前偏移定位中的波场延拓方法采用主流的有限差分模拟方法，此类方法尽管在空间上可以实现高精度差分近似，但是在时间离散精度近二阶精度，严重影响着地震波场的模拟精度；即使通过很小的时间步长离散可以克服时间频散的问题，但是对于三维定位来说，仍然存在计算量资源耗费大，计算效率低的问题。2.常规偏移定位需要首先对数据进行纵横波分离，然后采用不同的速度模型进行偏移定位，但是对地震数据直接进行纵横波分离目前的效果并不好，进而导致后续的偏移定位的精度较差。

因此，如何提供一种方法，无需事先对地震数据进行纵横波分离，就能够有效提高地震波场偏移定位的精度，是本领域技术人员亟需解决的技术难题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种纵横波解耦的高精度微震定位方法，无需事先对地震数据进行纵横波分离，即能有效提高地震波场偏移定位的精度。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种纵横波解耦的高精度微震定位方法，具体步骤为：

步骤一、在煤层工作面一侧的巷道内相互等间距呈一排布设多个检波器，在煤层工作面远离切眼处向煤层和围岩中实施斜向钻孔并布置相互等间距呈一排布设多个检波器，两排检波器均通过连接主线与采集基站及采集主机连接，使检波器、采集基站及采集主机形成L型地震观测系统；当煤层工作面内发生一次微震事件后，通过L型地震观测系统实时接收各个检波器采集的震源数据；

步骤二、建立纵横波解耦形式的准速度应力方程：

其中：ρ为密度；α和β分别为P波速和S波速；v_x、v_y和v_z分别为x、y和z方向的质点振动的速度分量；τ₁₁₁、τ_111x、τ_111y、τ_111z、τ₁₂、τ₁₃和τ₂₃分别为质点沿着七个不同方向振动的应力分量；为一阶时间微分算子；/和/为与纵波相关的质点沿着x、y和z方向振动的速度分量，/和/为与横波相关的质点沿着x、y和z方向振动的速度分量，/分别为与纵波和横波相关的空间方向求导算子；

步骤三、将步骤一同一次采集的地震数据进行分组，处于同一排的各个检波器采集的地震数据作为一组，共形成两组数据；将任意一组数据确定为第一反传震源数据，另一组确定为第二反传震源数据；