基于多波多分量信息的微地震定位方法研究
发布时间：2025-05-04 21:44
微地震监测技术广泛应用于非常规油气开采,是目前评价压裂效果最有效的手段。本文系统地研究了与微地震监测相关的正演理论、三分量数据处理技术,以及声源定位方法,并且通过物理模拟实验校验和比较了不同的微地震声源定位方法。本文正演部分首先基于标准交错网格有限差分技术模拟了剪切破裂声源的波场特征,并将数值模拟结果与声源理论相对比,验证了有限差分双力偶模型的合理性。然后研究了两种射线追踪方法:一种是专供于水平层状介质的两点射线法,另一种是基于点式扩张的快速行进法(FMM)。通过算例检验可知,两点射线法计算速度快,可以得到地震波的传播时间和传播路径,但该方法仅适用于水平层状介质;快速行进法适应性强,即便是应用于极端的球形介质模型依然具有极好的收敛性,但该方法只能计算走时场,不能得到传播路径。两种方法应用于同一模型时,走时场计算结果最大差距不超过80μs。论文预处理部分研究了微地震监测所涉及的各种波形数据处理技术和一些特殊物理量的计算方法。首先根据不同噪声的特征研究了对应的滤波方法,如FIR带通滤波器(组)、陷波器、LMS自适应滤波等。三分量检波器已广泛应用于微地震监测,本文基于奇异值分解算法实现了一种稳...
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
创新点
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 初期试验(1970年代)
1.1.2 多井监测试验(1980年代)
1.1.3 多站点监测试验(19921995)
1.1.4 棉花谷试验(19971999)
1.1.5 当前状况(2000年以后)
1.2 定位算法研究现状及文献综述
1.2.1 基于到时的定位方法
1.2.2 基于偏移的定位方法
1.2.3 目前微地震定位存在的不足
1.3 本文主要研究内容
第2章 微地震监测的正演研究
2.1 有限差分方法
2.1.1 波动方程
2.1.2 差分算子
2.1.3 吸收边界
2.1.4 声源模拟
2.2 射线追踪方法
2.2.1 水平层状介质中两点射线法
2.2.2 快速行进法
2.3 数值模拟算例及对比分析
2.3.1 有限差分实例分析
2.3.2 射线追踪实例分析
第3章 微地震多分量信号处理方法研究
3.0 微地震监测数据处理方案
3.1 滤波
3.1.1 有限冲激响应滤波器
3.1.2 陷波器
3.1.3 LMS自适应滤波
3.1.4 极低频趋势项干扰清除
3.1.5 应用实例
3.2 地震波偏振分析
3.2.1 基本思路
3.2.2 计算方法及算例
3.3 检波器姿态校正
3.3.1 基本思路
3.3.2 180°不确定性问题
3.3.3 计算步骤
3.3.4 实例
3.4 自由界面入射波反射波分离
3.4.1 理论分析
3.4.2 正演模拟及计算结果对比
3.4.3 入射波与反射波分离
3.5 三分量波形综合幅度
3.5.1 经典长短时窗能量比
3.5.2 三分量数据综合能量比
3.5.3 应用实例
第4章 微地震定位方法研究
4.1 基本原理
4.1.1 开窗
4.1.2 纵横波综合相似度
4.1.3 综合幅度因子
4.1.4 加权相似度
4.1.5 井下应用
4.2 方法性能分析
4.2.1 正演模型
4.2.2 误差分析
4.2.3 信噪比的影响
4.3 三维数据综合测试
4.3.1 模型
4.3.2 改变观测阵列的规模和位置
4.3.3 改变源与观测阵列之间的距离
4.4 本章小结
第5章 微地震监测的物理模拟实验及结果分析
5.1 实验方案
5.1.1 实验目的
5.1.2 实验设备与样品
5.1.3 实验步骤及测试内容
5.1.4 实验数据
5.2 数据处理及声源定位
5.3 实验结论与误差分析
5.4 本章小结
第6章 结论
6.1 主要结论
6.2 讨论与展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果
学位论文数据集
本文编号：4042850
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
创新点
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 初期试验(1970年代)
1.1.2 多井监测试验(1980年代)
1.1.3 多站点监测试验(19921995)
1.1.4 棉花谷试验(19971999)
1.1.5 当前状况(2000年以后)
1.2 定位算法研究现状及文献综述
1.2.1 基于到时的定位方法
1.2.2 基于偏移的定位方法
1.2.3 目前微地震定位存在的不足
1.3 本文主要研究内容
第2章 微地震监测的正演研究
2.1 有限差分方法
2.1.1 波动方程
2.1.2 差分算子
2.1.3 吸收边界
2.1.4 声源模拟
2.2 射线追踪方法
2.2.1 水平层状介质中两点射线法
2.2.2 快速行进法
2.3 数值模拟算例及对比分析
2.3.1 有限差分实例分析
2.3.2 射线追踪实例分析
第3章 微地震多分量信号处理方法研究
3.0 微地震监测数据处理方案
3.1 滤波
3.1.1 有限冲激响应滤波器
3.1.2 陷波器
3.1.3 LMS自适应滤波
3.1.4 极低频趋势项干扰清除
3.1.5 应用实例
3.2 地震波偏振分析
3.2.1 基本思路
3.2.2 计算方法及算例
3.3 检波器姿态校正
3.3.1 基本思路
3.3.2 180°不确定性问题
3.3.3 计算步骤
3.3.4 实例
3.4 自由界面入射波反射波分离
3.4.1 理论分析
3.4.2 正演模拟及计算结果对比
3.4.3 入射波与反射波分离
3.5 三分量波形综合幅度
3.5.1 经典长短时窗能量比
3.5.2 三分量数据综合能量比
3.5.3 应用实例
第4章 微地震定位方法研究
4.1 基本原理
4.1.1 开窗
4.1.2 纵横波综合相似度
4.1.3 综合幅度因子
4.1.4 加权相似度
4.1.5 井下应用
4.2 方法性能分析
4.2.1 正演模型
4.2.2 误差分析
4.2.3 信噪比的影响
4.3 三维数据综合测试
4.3.1 模型
4.3.2 改变观测阵列的规模和位置
4.3.3 改变源与观测阵列之间的距离
4.4 本章小结
第5章 微地震监测的物理模拟实验及结果分析
5.1 实验方案
5.1.1 实验目的
5.1.2 实验设备与样品
5.1.3 实验步骤及测试内容
5.1.4 实验数据
5.2 数据处理及声源定位
5.3 实验结论与误差分析
5.4 本章小结
第6章 结论
6.1 主要结论
6.2 讨论与展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果
学位论文数据集
本文编号：4042850
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