CN104597504A - 一种高效率的微地震震源定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效率的微地震震源定位方法，具体步骤如下：在压裂井附近的监测井中，事先放置好多个可接收P、S波的检波器，压裂井微地震产生的P、S波，以地层为介质达到监测井后，被检波器收集起来；对检波器进行采样，将P、S波模拟信号，转化为计算机可识别、显示的数字信号，记录在二进制文件中；使用地震波处理软件主动读取这些二进制文件，以获取计算震源位置所必须的P、S波数据，包括达到时间、振幅等参数，然后按照微地震震源定位算法，快速、高效计算并确定破裂发生在压裂井的位置。本发明具有效率高、精度高、误差小等优点。

Description

一种高效率的微地震震源定位方法

技术领域

    本发明涉及一种高效率的微地震震源定位方法,应用于微地震震源定位领域。

背景技术

油气井因增加产量的需要，进行水力压裂，当水压大于地层应力时，地层会产生破裂，进而诱发微地震，产生地震波，主要是P波及S波，现有的微地震震源定位方法方案为四维时空域上的小窗格的搜素技术，该技术需要在思维空间内遍历所有的搜素区域，搜素效率低，同时该技术还依赖于小窗格的宽度，搜索精度不高，另外该技术依赖于机器硬件的配置和小窗格的宽度，因此定位误差偏大。

发明内容

为解决现有技术方案的缺陷，本发明公开了一种效率高、精度高、误差小的高效率的微地震震源定位方法。

本发明公开了一种高效率的微地震震源定位方法，具体步骤如下：

步骤一：在压裂井附近的监测井中，事先放置好多个可接收P、S波的检波器，压裂井微地震产生的P、S波，以地层为介质达到监测井后，被检波器收集起来；

步骤二：对检波器进行采样，将P、S波模拟信号，转化为计算机可识别、显示的数字信号，记录在二进制文件中；

步骤三：使用地震波处理软件主动读取这些二进制文件，以获取计算震源位置所必须的P、S波数据，包括达到时间、振幅等参数，然后按照微地震震源定位算法，快速、高效计算并确定破裂发生在压裂井的位置。

本发明所述的一种高效率的微地震震源定位方法中步骤三所述的微地震震源定位算法具体如下：

对于目标函数                                                

可行域X为非空集合，目标为找到

其中 ；

具体说明如下：

1.初始化

   输入进化参数：种群规模N，交叉概率Pc，交叉因子F∈（0,1），进化代数G，自变量的上下界，在震源定位中，种群规模就是在初始化的震源位置解集合中解的个数，一般种群规模设为20，交叉概率设为0.9，交叉因子设为0.5，进化代数设为1000~2000；

随机初始种群：

其中每一个X（0）代表一个初始化的震源位置解(x,y,z,t)包括三维空间坐标和发震时刻四个维度；

2.评价

    计算 

根据震源位置解的参数，根据这个参数反推得各个检波器上的波形的P波和S波的初至到时，根据到时候的波形振幅值，得到关于这个位置解的一个评价值，评价值越高，则说明位置解越靠近真实的震源位置；

3.繁殖重组

     对种群中的每个个体  ，随机生成三个互不相同的随机整数     随机整数

其中n表示震源位置解的维度，在本方法中，n=4.

 

对震源位置解（x,y,z,t）中的每一个维度，根据上述策略产生子代，由X(0)产生X（1），后续以此类推；

4.选择

对每一个子代，根据评价函数，如产生的子代评价函数更优，则用子代代替它对应的父代，如果子代评价函数并不更优，则用父代直接继承到子代；

如果  满足终止条件（达到最大进化代数）就输出具有最优个体，如果不满足终止条件，就返回第二步，继续评价并重组。

本发明所述的一种高效率的微地震震源定位方法，采用基本微分进化方法，基本微分进化方法适用于无约束连续变量的全局优化问题，包括线性规划、非线性规划、非光滑优化，扩展后的为划分进化方法还可以求解离散变量问题和约束优化问题，免除了四维空间的全区域搜素，定位效率高，没有了小窗格的离散空间，而是连续空间的搜素，定位精度高，破除了小窗格的离散空间和时间的误差，定位误差小。

附图说明

图1为本发明一种高效率的微地震震源定位方法的流程框图。

具体实施方式

如图1所示，本发明公开了一种高效率的微地震震源定位方法，具体步骤如下：

步骤一：在压裂井附近的监测井中，事先放置好多个可接收P、S波的检波器，压裂井微地震产生的P、S波，以地层为介质达到监测井后，被检波器收集起来；

步骤二：对检波器进行采样，将P、S波模拟信号，转化为计算机可识别、显示的数字信号，记录在二进制文件中；

步骤三：使用地震波处理软件主动读取这些二进制文件，以获取计算震源位置所必须的P、S波数据，包括达到时间、振幅等参数，然后按照微地震震源定位算法，快速、高效计算并确定破裂发生在压裂井的位置。

本发明所述的一种高效率的微地震震源定位方法中步骤三所述的微地震震源定位算法具体如下：

对于目标函数 

可行域X为非空集合，目标为找到

其中 ；

具体说明如下：

1.初始化

   输入进化参数：种群规模N，交叉概率Pc，交叉因子F∈（0,1），进化代数G，自变量的上下界，在震源定位中，种群规模就是在初始化的震源位置解集合中解的个数，一般种群规模设为20，交叉概率设为0.9，交叉因子设为0.5，进化代数设为1000~2000；

随机初始种群：

其中每一个X（0）代表一个初始化的震源位置解(x,y,z,t)包括三维空间坐标和发震时刻四个维度；

2.评价

    计算 

根据震源位置解的参数，根据这个参数反推得各个检波器上的波形的P波和S波的初至到时，根据到时候的波形振幅值，得到关于这个位置解的一个评价值，评价值越高，则说明位置解越靠近真实的震源位置；

3.繁殖重组

     对种群中的每个个体  ，随机生成三个互不相同的随机整数     随机整数

其中n表示震源位置解的维度，在本方法中，n=4.

 

对震源位置解（x,y,z,t）中的每一个维度，根据上述策略产生子代，由X(0)产生X（1），后续以此类推；

4.选择

对每一个子代，根据评价函数，如产生的子代评价函数更优，则用子代代替它对应的父代，如果子代评价函数并不更优，则用父代直接继承到子代；

如果  满足终止条件（达到最大进化代数）就输出具有最优个体，如果不满足终止条件，就返回第二步，继续评价并重组。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (2)

1.一种高效率的微地震震源定位方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一：在压裂井附近的监测井中，事先放置好多个可接收P、S波的检波器，压裂井微地震产生的P、S波，以地层为介质达到监测井后，被检波器收集起来；

步骤二：对检波器进行采样，将P、S波模拟信号，转化为计算机可识别、显示的数字信号，记录在二进制文件中；

步骤三：使用地震波处理软件主动读取这些二进制文件，以获取计算震源位置所必须的P、S波数据，包括达到时间、振幅等参数，然后按照微地震震源定位算法，快速、高效计算并确定破裂发生在压裂井的位置。

2.根据权利要求1所述的一种高效率的微地震震源定位方法，其特征在于：步骤三所述的微地震震源定位算法具体如下：

对于目标函数 

可行域X为非空集合，目标为找到

其中 ；

具体说明如下：

（1）初始化

   输入进化参数：种群规模N，交叉概率Pc，交叉因子F∈（0,1），进化代数G，自变量的上下界，在震源定位中，种群规模就是在初始化的震源位置解集合中解的个数，一般种群规模设为20，交叉概率设为0.9，交叉因子设为0.5，进化代数设为1000~2000；

随机初始种群：

其中每一个X（0）代表一个初始化的震源位置解(x,y,z,t)包括三维空间坐标和发震时刻四个维度；

（2）评价

    计算 

根据震源位置解的参数，根据这个参数反推得各个检波器上的波形的P波和S波的初至到时，根据到时候的波形振幅值，得到关于这个位置解的一个评价值，评价值越高，则说明位置解越靠近真实的震源位置；

（3）繁殖重组

     对种群中的每个个体  ，随机生成三个互不相同的随机整数     随机整数

其中n表示震源位置解的维度，在本方法中，n=4.

 

对震源位置解（x,y,z,t）中的每一个维度，根据上述策略产生子代，由X(0)产生X（1），后续以此类推；

（4）选择

对每一个子代，根据评价函数，如产生的子代评价函数更优，则用子代代替它对应的父代，如果子代评价函数并不更优，则用父代直接继承到子代；

如果  满足终止条件（达到最大进化代数）就输出具有最优个体，如果不满足终止条件，就返回第二步，继续评价并重组。