一种三分量微地震数据有效事件识别方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种三分量微地震数据有效事件识别方法及系统，其中，该方法包括：获取三分量微地震数据；将所述三分量微地震数据分解为数据段，每一个所述数据段内包含相对应的三分量信号数据，计算每一分量信号的时频谱图；从所述三分量信号的目标频率中筛选出有效频带，并基于所述有效频带，分别计算所述三分量信号的基于有效频带的限定相位相关(POC)系数；对所述三分量信号的POC系数进行综合分析，识别所获取的三分量微地震数据是否为有效事件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地球物理领域水力压裂诱发微地震监控
，特别涉及一种三分 量微地震数据有效事件识别方法及系统。
技术介绍
目前，由于水力压裂产生的微地震的震级能量较小，并且采集环境受到噪音的影 响，微地震数据记录信噪比低，导致有效事件很难识拾取。然而，微地震的震相识别、拾取却 又是进行微地震震源定位和微地震震源机制反演分析的重要步骤。 -般情况下，业内较常用的是时间域长短时均值比方法（STA/LTA法），或者是根 据到时信号能量而构建的时间序列互相关方法。 就STA/LTA法而言，其通常应用于天然地震，但由于微地震数据通常信噪比较低， 将导致该方法灵敏度较差，造成拾取错误或者无法拾取。而互相关方法则完全基于数据的 振幅信息，因此在较强背景噪音条件下将导致互相关系数失真。
技术实现思路
有鉴于此，为解决上述技术问题，本专利技术提出一种三分量微地震数据有效事件识 别方法及系统，能够快速提取有效信息，准确识别有效事件。 -方面，本专利技术提出一种三分量微地震数据有效事件识别方法，该方法包括： 获取三分量微地震数据； 将所述三分量微地震数据分解为数据段，每一个所述数据段内包含相对应的三分 量信号数据，计算每一分量信号的时频谱图； 从所述三分量信号的目标频率中筛选出有效频带，并基于所述有效频带，分别计 算所述三分量信号的基于有效频带的限定相位相关（P0C)系数； 对所述三分量信号的P0C系数进行综合分析，识别所获取的三分量微地震数据是 否为有效事件。 可选地，在一些实施例中，上述三分量微地震数据有效事件识别方法还包括：根据 识别出的有效事件，对所述微地震的震源进行定位和/或对所述微地震的震源机制进行反 演分析。 可选地，在一些实施例中，所述对三分量信号的P0C系数进行综合分析，识别所获 取的三分量微地震数据是否为有效事件的步骤进一步包括： 判断所述三分量信号的P0C系数是否同时达到预先设置的阈值，如果所述三分量 信号的P0C系数没有达到所述阈值，则所述三分量微地震数据为背景噪音； 如果所述三分量信号的P0C系数同时达到所述阈值，则所述三分量微地震数据为 有效事件。 可选地，在一些实施例中，所述计算每一分量信号的时频谱图的步骤进一步包 括： 利用魏格纳分布的方法，求取所述每一分量信号的时频谱图tf1:^其中，X1为所述三分量信号，i= 1，2,3 ;τ为时间延迟，&为时间方向坐标，N2为频率方向坐标；时频谱图的大小为N1 = 0，...，2MJPN2=0，...，2M2〇 可选地，在一些实施例中，所述从三分量信号的目标频率中筛选出有效频带的步 骤进一步包括： 建立一个所述有效频带的选择函数Mask; 获取所述时频谱频带范围，其中，0彡MM#丽2彡12;并根据设置的所 述有效频带的筛选条件，得到： 其中，所述有效频带的时频谱图项仁(&，队）=(N^rg^MasbMask取值为1时 表示筛选出需要保留的频带成分;Mask取值为0时则表示剔除不需要保留的频带成分。 可选地，在一些实施例中，所述基于所述有效频带，分别计算所述三分量信号的 P0C系数进一步包括： 分别计算所述三分量信号中，两两分量信号基于所述有效频带的P0C系数；其中 12、13、23分别代表第1和第2分量、第1和第3分量、以及第2和第3分量的相关系数，所 述三分量信号通过所述P〇C系数相互联合约束；其中，所述基于有效频带的P〇C系数的计算 方法包括： 1)计算所述有效频带的时频谱图ΑΟνn2)和n2)的傅里叶图像Fjjdk2) 和F2(ki，k2);其中，叫为转换后的时间方向坐标且ni= -Mi，…，M1;n2为转换后的频率方 向坐标转换且n2=-M2，."，M2; 2)计算得到ΑΟνn2)和以叫，n2)的傅里叶图像的互相关谱覉其中，F2 (1^，k2)的共辄； 3)计算P0C系数冷￥巧）,其为所述互相关的二维逆傅里叶变换。 另一方面，为实现上述三分量微地震数据有效事件识别方法，本专利技术还提出一种 三分量微地震数据有效事件识别系统，该系统包括： 数据分解模块，用于将所获取的三分量微地震数据分解为数据段，每一个所述数 据段内包含相对应的三分量信号数据； 频谱计算模块，用于计算每一分量信号的时频谱图； 频率筛选模块，用于从所述三分量信号的目标频率中筛选出有效频带； 系数计算模块，用于分别计算基于所述有效频带的所述三分量信号的基于有效频 带的限定相位相关（P0C)系数； 约束分析模块，用于对所述三分量信号的P0C系数进行综合分析，识别所获取的 三分量微地震数据是否为有效事件。 可选地，在一些实施例中，上述三分量微地震数据有效事件识别系统还包括： 震源定位模块，用于根据识别出的有效事件定位所述微地震的震源；和/或，机制 反演模块，用于根据识别出的有效事件对所述微地震的震源机制进行反演分析。 可选地，在一些实施例中，所述约束分析模块进一步包括： 判断单元，用于判断所述三分量信号的P0C系数是否同时达到预先设置的阈值； 分析单元，用于根据所述判断单元的判断结果，利用所述P0C系数对所述三分量 信号进行相互联合约束分析； 输出单元，用于输出所述分析单元的分析结果。 可选地，在一些实施例中，所述频谱计算模块进一步用于：利用魏格纳分布的方 法，求取所述每一分量信号的时频谱图tf1:中，Xi为所述三分量信号，i= 1，2, 3 ;τ为时间延迟，为时间方向坐标，N2为频率方向坐 标；时频谱图的大小为N1= 0，"·，2Μ^N2= 0，"·，2Μ2;和/或，所述系数计算模块进一 步用于：分别计算所述三分量信号中，两两分量信号基于所述有效频带的P0C系数；其中， 所述三分量信号通过所述P0C系数相互联合约束。 相对于现有技术，本专利技术各实施例具有以下优点： 本专利技术各实施例基于信号的频率和相位信息，对信噪比较低的数据进行进一步提 取有效信息，并采用有效频率方法能够对目标频率进行筛选，从而使整个系数的指示作用 更加明确。 本专利技术实施例的更多特点和优势将在之后的【具体实施方式】予以说明。【附图说明】 构成本专利技术实施例一部分的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，本专利技术 的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的微地震的数据识别分析方法流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的微地震的数据识别分析方法中记录的含有有效事件 的微地震三分量数据；图3为本专利技术实施例提供的微地震的数据识别分析方法中含有有效事件的微地 震记录片段； 图4a_4c分别为本专利技术实施例中三分量对应的时频谱图；图5a_5c分别为本专利技术实施例中计算的基于有效频带的P0C系数。【具体实施方式】 下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本专利技术保护的范围。 需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术实施例及实施例中的特征可以相互组 合。 下面结合附图，对本专利技术的各实施例作进一步说明： 方法实施例 为实现快速提取微地震的有效信息，本实施例提出一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三分量微地震数据有效事件识别方法，其特征在于，包括：获取三分量微地震数据；将所述三分量微地震数据分解为数据段，每一个所述数据段内包含相对应的三分量信号数据，计算每一分量信号的时频谱图；从所述三分量信号的目标频率中筛选出有效频带，并基于所述有效频带，分别计算所述三分量信号的基于有效频带的限定相位相关(POC)系数；对所述三分量信号的POC系数进行综合分析，识别所获取的三分量微地震数据是否为有效事件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王一博，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11