[发明专利]一种微地震地面监测速度模型校正算法

摘要

本发明公开了一种微地震地面监测速度模型校正算法，由于目前已有构建方法仅对地层中各层速度不确定性进行了分析，并没有考虑到各层位置不确定性，导致最终射孔定位结果存在一定系统误差的问题。本发明在基于振幅叠加微地震速度模型构建方法基础上，提出通过扩大解空间的方法提高射孔重定位精度，即在极快速模拟退火方法过程中同时考虑地层中各层速度的不确定性和各层层位的不确定性。经试验结果证明，与现有方法相比，该方法能够更加准确地将射孔事件重定位至其真实值处，并能有效提高射孔点附近微地震事件定位可信度。

主权项

1.一种微地震地面监测速度模型校正算法，具体步骤如下：a、在地面布置n个检波器，并以射孔点位置作为中心点定义目标区域；b、根据定位精度需要将目标区域划分成若干网格尺寸大小相同的体元；c、根据测井曲线建立初始速度模型并读取n个检波器所获取的n道地震波资料；d、采用震幅叠加方法定位射孔体元，并获得能量聚焦值最大的网格体元中心点坐标及相应能量聚焦值E；e、以速度值和层位值作为不确定因素，采用极快速模拟退火法对目标层进行调整；f、对射孔事件进行重定位，如果定位误差不满足定位要求，还需进行回火处理调整速度模型，直到定位误差足够小为止；g、是否满足射孔精度要求：是；h、结束；其中，步骤e所述的模拟退火具体步骤为：第一步，根据测井曲线获得初始速度模型向量V,V＝[V_p1,V_p2,V_p3,...,V_pn]及初始层位模型向量H，H＝[H₁,H₂,H₃,...,H_m‑1]，其中，V_pi为第i层P波速度，H_j为第j个层界面深度坐标；第二步，计算目标函数E(V),具体计算方法如下：在测井数据中，选择任意一道作为参考道M，采用射线追踪的方法求取其它各道相对于该参考道的理论走时差Δt^cal：Δt^cal＝[t₁‑t_M,t₂‑t_M,...,t_N‑t_M]                     (4)式(4)中，t₁，t₂，……，t_N为测井数据中除参考道外其他各道的理论走时，t_M为参考道的理论走时；根据该理论走时差对各道检波器获得的射孔记录波形进行逆时偏移叠加，目标函数的数学表达式如下：其中A为第i个体元在第j时刻的震幅大小，第i个体元的中心点坐标为(x_i,y_i,z_i)，M为检波器个数，N为时窗长度；第三步，计算模拟退火初始温度T₀，获取初始温度的解决方法如下：先给初始温度一个很小的正值，然后不断乘以一个恒大于1的数，直到满足对任何模型的接受概率接近于1为止；其中，V₀为初始速度模型，V₁为第一次迭代模型结果；第四步，进行模拟退火降温计算，极快速模拟退火降温公式如下：T_k＝T₀exp(‑ck^1/2N)                       (7)其中k为迭代次数，T₀为初始退火温度，c为给定常数用来调整算法退火温度，这里c＝0.5；N为需要调整速度的层数；在进行模拟退火计算过程中，还需调整速度模型向量V和层位模型向量H，具体公式为：V_i^k+1＝V_i^k+x*(V_i^max‑V_i^min)                     (8)其中，与为各层速度的最大最小边界值，其中与为各层位最大最小边界值；其中sgn为符号函数，x为随机变量，取值范围在[‑1,1]之间；μ∈[0,1]；产生x表达式为：每次迭代计算模拟退火接受概率计算如下：当E(V′)≥E(V)时，V′替代V作为当前最优解，当E(V′)＜E(V)时,以概率V′为迭代计算过程中的速度模型；替代当前最优解，其中T_k为第k次迭代时的温度值；最后以E(V)>E作为本次模拟退火运算叠代终止条件。