[发明专利]基于光纤传感器的井下微地震求解方法、装置及系统

说明书

本发明提供了一种基于分布式光纤传感器的井下微地震求解方法、装置及系统，其中方法包括：获取分布式光纤声波传感器的空间位置；选取特征分布式光纤声波传感器的位置；计算微地震位置空间数据；采用克里金(Kriging)插值法迭代计算微地震震源的空间位置；根据多个微地震震源的空间位置选取最精准的微地震震源位置。

技术领域

本发明涉及分布式光纤传感器技术的应用领域，尤其涉及基于分布式光纤传感器的井下微地震求解方法、装置及系统。

背景技术

微地震事件是在压裂过程被诱发的，能够帮助确定断层的生长。微震可能产生的原因一般基于井下压裂监测、地震勘探作业、油气田开发等。微地震事件的定位同样也能表现岩层的效果和破裂区域的介质物理性质。同时还可以用微地震事件来监测追踪压裂液的变化或迁移、油藏体积的变化。精确的事件定位能用来修正速度模型，研究微地震的震源机制。通常，地震波按传播方式分为三种类型：纵波、横波和面波。纵波是推进波，地壳中传播速度为5.5～7千米/秒，最先到达震中，又称P波，它使地面发生上下振动，破坏性较弱。横波是剪切波，在地壳中的传播速度为3.2～4.0千米/秒，第二个到达震中，又称S波，它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。面波又称L波，是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波。普通电子三分量地震检波器是一款用于测量地层的P波和S波波速的仪器设备。它由以下三部件构成：三分量地震检波器，用于使系统有效和钻孔壁受压接触的装置，和内部集成了供气管的电缆。在检波器部件中，采用了动圈式的检波器，由一个垂向和两个水平向分量组成。使系统有效和钻孔壁受压接触的装置，采用了加压、膨胀、扩展检波器外橡胶管的方法，使检波器可以良好的受压接触孔壁。此外，内部集成了供气管的电缆，可以用于从检波器传输信号，也用于供给空气，给橡胶管提供压力并使其膨胀。设备的特点是：对PS测井非常有效、尺寸上非常轻便(手持)、易于操作。通常三分量检波器通常为10～30级之间，获得的地震数据点极为有限。此外，这种方法需要介入人工分析过程，由于目前大部分压力监测效果分析及VSP测试等项目目前都采用现场实时记录数据，保存大量的历史数据平均一次几十个G的数据量，而后进行人工智能分析，最终产生数据结果，地震数据量巨大，人工分析难度非常大，事后进行人工分析的方式，耗费时间和大量的人力物力，同一组数据不同团队解释的结果。

微地震监测技术的关键是精确确定震源的空间位置，目前微地震定位方法主要有纵横波时差法、纵波时差法、Geiger修正法、绕射叠加法等，这些都是基于地震波的旅行时而确定的。要获得好的定位结果，传统意义上的定位方法常常要基于较精确的速度模型和准确的旅行时间。但是这些条件并不容易获得，因为通常微地震数据的信噪比很差，并且介质的复杂程度很高。

此外，微地震数据中包含了很多干扰信号，直接影响分析的准确性。虽然已经有很多干扰信号的处理方法，例如，使用数字信号处理中的快速Fourier变换和最优滤波器的设计方法，对采集到的地震数据进行频谱分析和滤波处理，去除干扰并最大限度地保留有用的频率成份，并使信号无失真，提高了震相分析的准确度。然而，一般微地震震源定位方法的精度差，偏差10米至几十米不等，定位不准，离散距离大，造成后期处理起来效果差。

光纤光栅的原理是：利用掺杂光纤的光敏性，在一根单模掺杂光纤上，通过工艺方法使外界入射的光子和纤芯内的掺杂粒子相互作用导致纤芯折射率沿纤轴方向周期性或非周期性的永久性变化，在纤芯内形成空间相位光栅。纤芯的折射率沿光纤的轴向呈现周期性或非周期性分布，且每个光栅面与光纤轴向垂直。现有技术中也有利用光纤分布式传感器的信噪比高，灵敏度高，信号强度高，有利于判断的特点进行地震探测的技术方案，然而，由于光纤传感器采用的是单点传感器，只能接收到P波，S波，反应速度慢，无三分量的概念，所以数据处理方式也和传统电子方式不同。

发明内容

本申请实施方式的目的是提供一种基于分布式光纤传感器的井下微地震求解方法、装置及系统，采用光纤准分布式声波传感器微地震分析方法以及基于准分布式声波探测传感器基础上的计算方法，提供适合多传感器的高密度计算，提高声波传感器探测距离范围以及微地震定位的计算精度。