[发明专利]一种FAST-AIC法微地震信号拾取方法

摘要

本发明公开了一种基于FAST‑AIC法的微地震信号初至自动拾取方法：先根据水力压裂射孔信号与微地震信号传播路径相似，走时信息相近，提出了一种微地震事件识别新方法；利用水力压裂检波器布阵方式及单道信号局部极值在微地震触发时刻附近设计精确时窗；用Curvelet变换对精确时窗内数据滤波；通过FAST‑AIC算法在精确时窗内进行初至拾取。FAST‑AIC算法是将传统AIC算法优化、变换，求取离散实数序列的算术和、平方和的线性组合形式,减少重复计算,极大地提高计算效率。采用新方法对模拟数据和实际水力压裂微地震监测数据进行初至拾取，验证新方法的可行性和正确性。同时与常规微地震方法初至拾取结果对比，证明提出的新方法较常规方法具有明显的优越性。

主权项

1.一种FAST‑AIC法的微地震信号初至自动拾取方法，其特征在于，包括以下步骤：A、输入微地震监测数据以及射孔信号；B、人工拾取每条测线上检波器记录的射孔信号初至时刻，设置每条测线靠近射孔点的检波器记录信号为参考道，计算射孔信号初至时差文件Δti，即使每条测线上检波器记录的射孔信号初至时刻与该条测线上参考道的初至时刻的差值；C、利用射孔信号初至时差文件Δti校正微地震数据；D、将校正后的多道微地震数据叠加获得一个模型道M(i)；E、对模型道M(i)做希尔伯特(Hilbert)变换求取能量瞬时包络E(i)；其中为模型道M(i)的Hilbert变换F、采用STA/LTA法基于模型道能量包络E(i)识别微地震事件，当STA/LTA比值超过阈值Thr时，认为检测到微地震事件，并且此时对应的时刻Ti记为微地震触发时刻，STA/LTA法定义如下：其中，Ei代表微地震信号，m表示短时窗长度，n表示长时窗长度,N表示微地震数据长度,Thr为根据实际数据调节的经验值；G、采用检波器布阵方式在触发时刻Ti处设计初步时窗；H、根据初步时窗内各道信号最大值确定精确时窗；I、利用离散Curvelet变化对时窗有效区域进行多尺度分解，将不同频率的信号剥离开；J、采用FAST‑AIC法算法在精确时窗内进行准确初至拾取；所述的FAST‑AIC法是将AIC公式(9)变换为求取离散实数序列的算术和、平方和的线性组合形式的FAST‑AIC公式(13)所示:AIC(k)＝k×lg(Var(x[1,k]))+(N‑k‑1)lg(Var(x[k+1,N]))      (9)将公式(9)变换为求取离散实数序列的算术和、平方和的线性组合形式得到公式(10)和公式(11)，其中并且设当微地震数据长度N固定时,sm即为定值，因此:设因此：式中x_i为微地震数据，k的取值对应x_i中采样点，N为微地震数据长度，采用(13)式计算的优点是,当微地震数据长度N固定时，sm、为定值，只需要计算一次，不随时窗分界点k的移动而改变；当k移动到新的位置时，只需计算新的sk1,sk2,并且在计算sk1,sk2的过程中不必重复计算时窗内所有点的值,只须在上一个时窗值的基础上，加上新进入时窗采样点的值或值的平方即可，大大减少计算量。