一种井中微地震三分量旋转方法
【专利摘要】本发明提供了一种井中微地震三分量旋转方法，属于井中微地震三分量信号处理领域。所述方法首先输入X分量和Y分量，然后进行极值求解获得X方向方位角以及新的R分量和T分量；然后输入Z分量和R分量，再进行极值求解获得Z方向方位角以及新的P分量和S分量；最后，将P分量、S分量和T分量作为原来X分量、Y分量和Z分量的旋转结果。本发明不仅可以实现井中微地震X、Y、Z分量准确旋转，获得新的振幅一致性三分量P、S、T，而且还可以获得波传播与X分量方位角e、与Z分量方位角P等信息。另外，本发明方法受噪音影响较小，计算结果稳定，输入数据没有限制P波还是S波。
【专利说明】一种井中微地震三分量旋转方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于井中微地震三分量信号处理领域，具体涉及一种井中微地震三分量旋 转方法。
【背景技术】
[0002] 井中微地震压裂监测技术是近年来在低渗透油气藏压裂改造领域中的一项重要 新技术之一。该项技术通过布置在井中的三分量检波器，来监测油藏注水、注气、热驱及油 气采出等作业时引起地下应力场变化，导致岩层裂缝或错断所产生的地震波，通过微地震 资料处理，反演裂缝属性裂缝的几何形状和空间展布，进而监测油藏动态。
[0003] 常规地震三分量旋转是通过已经炮点位置与三分量检波器方位关系进行坐标换 算分解来实现，但是井中微地震不仅震源位置未知，而且三分量检波器水平分量方向具有 随机性，这给井中微地震旋转带来较大难度。因此，在室内资料处理中，在进行井中微地震 震源定位之前，必须首先准确计算出三分量检波器水平方位、垂直方位，对三分量数据进行 旋转处理。关于井中微地震三分量旋转算法文献较少，最近几年大多数研究是借助井间地 震VSP三分量旋转，通过井轨迹、三分量偏振关系建立原点坐标系、参考坐标系、旋转坐标 系等矩阵之间数学相乘来实现，如2010年刘忠亮提出的微地震监测中三分量检波器的定 位，但是该方法计算过程繁琐，对复杂斜井轨迹应用效率较低。
[0004] 目前国内外最常用成熟方法是矢端曲线法，其原理是：野外采集的微地震资料中， 从P波震源传到井下检波器的第一个直达P波，其质点运动方向和波的传播方向一致，都在 由震源和井确定的平面内，这种直达P波的偏振是线性的，它在水平面内的投影也是直线。 根据这一假设，就可以用直达波偏振方向在水平面内的投影作为参考，测出三分量检波器 观测时水平分量的相对方位，并将观测的水平分量信号转换到以直达P波偏振方向在水平 面内的投影为参考的一致坐标系统中。
[0005] 下面介绍矢端曲线方法实现两分量旋转计算公式。设两分量X、Y第i个样点振幅 值为（Xi，yi)，则该点瞬时能量Ei和瞬时方位θ i表示为：
【权利要求】
1. 一种井中微地震三分量旋转方法，其特征在于：所述方法首先输入X分量和Y分量， 然后进行极值求解获得X方向方位角以及新的R分量和Τ分量；然后输入Ζ分量和R分量， 再进行极值求解获得Ζ方向方位角以及新的Ρ分量和S分量；最后，将Ρ分量、S分量和Τ 分量作为原来X分量、Υ分量和Ζ分量的旋转结果。
2. 根据权利要求1所述的井中微地震三分量旋转方法，其特征在于：所述方法包括： 第一步，假设X方向方位角Θ，经坐标分解后Χ、Υ分量的能量差值函数为g(0)，即：
其中，Xi、yi分别表示X、Y分量振幅值，i为样点序号； 函数g(9)存在一个唯一的X方向方位角Θ%使得g(0)值达到最小，通过极值求解 求得所述唯一的X方向方位角Θ%
则此时X、Y分量坐标分解后的两分量为R分量、T分量，有：
第二步，假设Z方向方位角对Z分量、R分量坐标分解，能量差值函数为,即：
其中，Zi、氏分别表示Z、R分量振幅值，i为样点序号； 函数
存在一个唯一的Z方向方位角-\使得
值达到最小，通过极值求解求得所 述唯一的Z方向方位角
5
则此时Z、R分量坐标分解后的两分量为P分量、S分量，有：
至此实现了对井中微地震三分量X、Y、Z的旋转处理，获得了新的三分量P、S、T。
3. 根据权利要求2所述的井中微地震三分量旋转方法，其特征在于：所述第一步中所 述通过极值求解求得所述唯一的X方向方位角Θ ?是采用角度扫描法实现的，包括以下步 骤： 设初始角度Θ 〇,且Θ 〇 = 〇. 〇,角度扫描步长Λ Θ，且Λ Θ = 〇. 5 ; 令方位角θ」=θ〇+Λ 0*j，其中，j = 1，2,3，····，且要求θ」< 360; 当j = 1，2,3，...，计算所有能量差值函数g(ep :
将叫作为横坐标，g(Θ J作为纵坐标，建立叫与g(Θ J的离散关系图，从该离散关 系图上寻找g(ep的最大值对应的％，即为所求唯一的X方向方位角θ'
4.根据权利要求2所述的井中微地震三分量旋转方法，其特征在于：所述第二步中所 述通过极值求解求得所述唯一的ζ方向方位角<^是采用角度扫描法实现的，包括以下步 骤： 设初始角度
，且
，角度扫描步长
》且
； 令方位角
y其中，j = 1，2,3,....，且要求
; 当j = 1，2, 3,....，计算所有能量差值函数<
：
将作为横坐标，
作为纵坐标，建立
的离散关系图，从该离散关系图上 寻找
最大值对应汽为所求唯一的Z方向方位角
&
【文档编号】G01V1/28GK104216005SQ201310217920
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年6月3日 优先权日:2013年6月3日
【发明者】余波 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院