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微地震监测,或称无源地震监测,是指利用布置在注水井周围的检波器,连续记录因注水压裂、油气开采等因素导致地下岩层开裂而产生的信号,从而监测储层流体运动或者水力压裂效果情况的方法。地面微地震资料信噪比低、各种干扰发育特别是地表及浅地表干扰复杂,因此地面微地震资料处理和有用信号提取是地面微地震监测的关键问题。进行地面微地震资料处理方法的研究,对于地面微地震监测有着十分重要的意义。
首先分析了实际地面微地震资料有用信号、噪音特点,总结了地面微地震资料中有效信号的频率和能量特征,并对噪声类型和特征进行了总结和分析。为研究处理方法奠定了基础,同时研究设计了地面微地震资料的处理流程。
针对地面微地震浅地表干扰问题,研究了适用于地面微地震监测的静校正方法。并从初至拾取、速度模型建立校正等细节问题入手,进行地面微地震静校正方法研究,成功地解决了地面微地震监测中的静校正问题。为后续去噪处理创造了条件,并有效地提高了微地震资料的信噪比。
地面微地震资料的噪声压制是处理关键问题。根据地面微地震的采集方式,在研究了常规F-K滤波处理在地面微地震资料处理中的应用后。根据不同检波器有效信号视速度变化不同的特点,创新性地研究了自适应F-K方法,从方法设计、参数选取等细节方面进行了详细研究。该方法利用给定的速度模型和地面微地震事件发生范围的先验信息,根据不同的数据道在频率波数域找出依数据道变化的滤波区域。通过模型和实际数据验证,该方法的较好地解决了不同检波器有效信号视速度复杂变化情况下地面微地震资料的有用信号的提取问题。
针对F-K滤波无法解决的“蚯蚓化”问题,研究了自动追踪SVD方法去除地面微地震资料中的相干噪声。该方法在自动扫描相干噪声方向和小窗口处理结合的基础上,能够有效去除线性或双曲状相干噪声。添加的相关判定的准则和小波分频处理使自动追踪SVD去噪方法在有效去除包含在数据中的相干噪声的同时能够保护有效信号信息。
余弦函数自相关法在不需要人为确定单频干扰频率、相位、振幅的情况下,利用单频干扰自相关函数仍具有单频性的特点可以自动识别单频干扰存在并通过在受噪声污染数据道中减去模拟出的单频噪声来达到去除地面微地震资料中工业干扰和钻井噪声等单频干扰的目的。
分频中值压制滤波方法能够自动识别出强能量噪声所出现的地震道和时间段,对微地震数据进行时变、空变的处理。
针对信噪比极低、处理后仍无法检测出的地面微地震资料弱有效信号,研究了基于波形相关叠加准则的扫描叠加检测方法。通过对实际数据的处理,成功检测出了在地面微地震资料中常规方法无法检测出的弱有效信号。
通过对模型的试算以及实际资料的处理,可以表明本文研究的地面微地震处理方法能够有效地解决低信噪比地面微地震资料的处理问题。