索步长非常重要，以均衡运算成本和成像结果的准确性图波波和绕射叠加的成像结果振幅均化处理图不同的发震时刻监测理论模型包括个震源和个检波器，震源子波为雷克子波，中心频率为，震源位臵为检波器间距为分布在垂直井中速度模型为水平层状各向同性介质，大小为，两个分界面的深度分别为和，本文采用维有限差分算法计算震源到检波器的波场，图是正演的波形包括和分量，横坐标代表记录到的走时，纵坐标代表检波器序号，从图中可以清晰地看到波和波的初至，且波的能量比波强很多为了提高计算效率，先用射线追踪法计算目标区域内的所有网格点到检波器的走时表，网格间距为图全干涉成像方法示的加权弹性波干涉成像法，利用互相关提取检波器之间的走时差可以避免搜索发震时刻本文在等的基础上，增加了检波器道集自相关提取的走时差来提高震源成像精度，表达式为式中，代表第个检波器和第个检波器的波形互相关道集，包含了种走时差信息，即波和波走时差，波走时差，波走时差以及波和波走时差，如图所示由于井下监测时波信号强于波，图显示的互相关记录中波走时差难以识别，因此本文将波走时差权重赋予零，只使用其他种走时差信息进行定位公式中的是第个检波器的波形自相关记录，包含震源在该检波器上全干涉成像的微地震定位方法调查分析地球物理学论文成像两种方法的基本原理然后采用个井下监测的理论模型分析了种方法的成像特点发震时刻误差对绕射叠加定位结果的影响采用蒙特卡洛随机方法添加噪音进而研究每种方法定位结果的不确定性最后，将种方法应用到单井监测的水力压裂实际数据中基本原理绕射叠加绕射叠加思想是根据成像点到接收点的理论走时叠加波形中相关的信息，该方法首先把研究区域细分成很多网格点，每个网格点都可能是震源位臵，然后用射线追踪计算每个网格点到检波器的理论走时，最后根据理论走时计算每个网格点的叠加能量作为成像值，公式为位方法主要基于绕射叠加或者克希霍夫叠加，依据成像点到接收点的理论走时叠加波形中相关的信息，绕射叠加使用波和波的波形信息进行成像时需要搜索震源的发震时刻，所有时间切片中能量最大的切片对应的时间被认为是该地震的发震时刻，该切片中能量最强的网格点为震源位臵然而搜索发震时刻会耗费大量的时间，且发震时刻的误差也会影响最后的定位精度等借鉴地震干涉成像的思想对震源进行定位，利用波形互相关提取的走时差信息可避免搜索发震时刻，同时根据微地震井下监测数据的特点对不同的走时差信息进行测井之间的距离般不大于，可以采用单井或多井监测系统微地震监测方法般通过微震事件的分布来监测压裂区域裂缝的发育情况和几何形状，评价压裂效果，因此获得准确的震源位臵是微地震监测的基础，目前常用的定位方法有很多种毛庆辉等，比如基于概率统计的贝叶斯方法，基于走时的反演方法，及基于波形的定位方法王晨龙等王璐琛等摘要基于偏移成像的微地震定位方法由于可避免走时拾取误差以及可实现自动化定位等优点被广泛应用绕射叠加方法将能量沿走时曲线聚焦到空间网格点上，进行成像时需要搜索发震时刻干涉成像方法利用互相关提取的走时差信息可避免搜索发震时刻，但定位结果受数据信噪比的影响较大为了进步提高干涉成像法的定位精度，本文提出种同时使用互相关和自相关道集的全干涉成像方法，增加的自相关道集提取的走时差可降低震源检波器方向的定位误差，提高定位精度单井监测的理论测试和实际数据的研究结果表明，全干涉成像的定位精度高于仅使用互相关道集的干涉成像方法，息，提高了计算效率，但是在高噪声水平下沿着震源检波器方向易出现高能量的伪震源添加了走时差的全干涉成像方法能够有效地降低震源检波器方向的定位误差理论模型测试和实际数据结果表明全干涉成像方法可以提供准确的震源位臵，同时避免了搜索发震时刻，可以广泛地应用于微地震单井监测图单井监测到的分量数据和分量互相关道集以及分量自相关道集图绕射叠加方法中发震时刻的搜索过程图不同方法的定位结果图第个微震事件振幅均化的成像结果参考文献梁北援，沈琛，冷传波等地球物理学进展，毛庆辉，王鹏，曾隽地球物理学进展，王晨龙，程玖兵搜索效率以及的采样率，第步的搜索范围将以为中心左右展开，范围为到，步长减小为以提高发震时刻搜索精度通过对比成像结果的幅值，可计算出当发震时刻为时对应的叠加能量最大图为两次搜索过程中不同的发震时刻对应的成像切面的最大振幅值，黑色实心点为每次搜索时最优的发震时刻从压裂段选取个微震事件进行定位首先使用图中提取的速度模型计算每个网格点到检波器的走时表，然后采用种方法分别成像，最后从成像剖面中选取叠加能量最大的点确定为震源位臵种方法在单井监测时只能得到维的定位结果，可使用提供的方位角信息将维定位结果转化到维数据中，该套数据由东方地球物理公司提供在进行定位之前需建立个速度模型，图中灰色实线为声波测井曲线，从中提取个包括波和波的层速度模型黑色实线检波器分布深度范围为，间距为为监测到的个微震事件的分量波形图，分量上可以同时看到波和波，而和分量上的波信号较强，波信号较弱，因此我们选择分量做波形自相关提取走时差分量波形自相关和分量数据波形互相关的结果如图所示，其中互相关道集包含条记录而自相关道集包含条记录图测井曲线以及提取的速度模型包括波和波角形代表检波器的深度坐标在使用绕射叠加方图可以看出绕射叠加法的误差分布成条带状，而干涉成像方法的误差分布成椭圆形相比于绕射叠加方法，加权干涉成像方法的定位误差随着噪声水平的加大而明显增加，尤其在沿着震源检波器方向，因此加权干涉成像方法的抗噪能力较弱而全干涉成像方法中添加的走时差信息可以降低震源检波器方向的定位误差，尤其在和的高噪声水平下，相比于加权干涉成像方法提高了定位精度另外，从和噪声水平下的定位结果分析，两种干涉成像方法的精确度均高于绕射叠加方法，本文猜测这是由于绕射叠加方法使用个数据定位时，干涉成像方法利用互相关可以得到个数据，而全干涉全干涉成像的微地震定位方法调查分析地球物理学论文尹陈等地球物理学报，王璐琛，常旭，王博地球物理学报，王向腾，倪道，周勇等以年月日朝鲜事件为例地球物理学报，赵博雄，王忠仁，刘瑞等地球物理学进展，朱亚东洋，王金磊，孙峰等地球物理学报，田宵，张雄，张华，麻昌英，戴梦雪，储仿东全干涉成像的微地震定位方法研究地球物理学报，基金江西省防震减灾与工程地质灾害探测工程研究中心开放基金资助项目国家自然科学基金江西省教育厅科学技术研究项目东华理工大学博士启动基金，联合资助全干涉成像的微地震定位方法调查分析地球物理学论文息，在震源检波器方向上增加了约束，使得叠加能量最终落在了较为合理的位臵上，计算效率来看，绕射叠加方法耗时约，加权干涉成像方法耗时约，全干涉成像法耗时约可以降低伪震源的干扰，提供更合理的定位结果，同时计算效率高于绕射叠加方法结论本文深入探讨了绕射叠加方法，加权干涉成像方法和本文提出的全干涉成像方法在微地震单井监测中的应用绕射叠加方法直接使用波和波进行成像的同时需要搜索发震时刻，计算效率低且发震时刻误差会增加定位结果的不确定性加权干涉成像方法利用波形互相关提取了事件在不同检波器的走时差信成像，结果如图所示图为走时差的成像结果，与等基于拾取的网格搜索方法中走时差的走时残差分布相似图为加权干涉成像结果，可以看出该方法很好的将能量聚焦在真实的震源附近图为全干涉成像方法的成像结果，即将走时差图和加权干涉图的成像结果相乘图对比了加权干涉和全干涉成像结果沿着和方向图的能量值，两种方法的能量值均做了均化处理由于走时差的成像结果主要分布在垂直于震源检波器方向，相比于加权干涉成像方法，全干涉成像方法可以降低震源检波器方向上伪震源的能量，而垂直于震源检波器方向上空间，如图所示，图中绿色点，蓝色点和红色点分别代表绕射叠加，加权干涉和全干涉成像法的定位结果，黑色点为提供的基于走时的网格搜索方法的定位结果结果表明种方法得到的事件分布很相似，基本都聚集在压裂井黑色实线的附近，因此从整体上来说，种方法的定位结果是合理的但注意到加权干涉成像在第个地震事件上的定位结果图中箭头所指的和其他两种方法的结果相差很大图给出了第个地震的加权干涉和全干涉的维成像结果，可以看到加权干涉成像结果在，处出现了个比合理位臵能量更强的伪震源，从而导致定位结果的偏差由于全干涉成像方法添加了走时差时，波成像使用分量的数据而波成像使用和分量的数据正如小节中讨论的，由于发震时刻未知，绕射叠加方法需要搜索发震时刻野外数据采集时检波器记录到的波形图是连续的，数据处理时需要进行事件检测并对原始记录图进行截断，因此发震时刻的搜索需要考虑正负值发震时刻为负值说明在事件记录截断后的零时刻之前事件就已经发生了实际数据的发震时刻搜索步长般为个采样率为了节省搜索时间，本文采用先粗略，再精细的搜索方式第步的搜索范围为，步长为，不同发震时刻对应的成像结果如图所示结果表明当发震时刻为时，对应切面的叠加能量最强考虑可以使用个数据，数据量的增加可以定程度地提高成像精度图波形自相关的结果分量检波器之间波形互相关的结果分量图走时差加权弹性波干涉成像方法以及全干涉成像方法振幅均化的成像结果沿着图中和方向和的振幅值均化后的对比结果图次蒙特卡洛模拟随机噪声对原始波形分别添加最高振幅的以及的高斯随机噪声蓝色红色和绿色分别代表加权干涉成像，全干涉成像和绕射叠加方法的定位结果其中黑色加号为真实的震源位臵单井监测的实际数据本节把上述讨论的种方法应用到单井监测的水力压裂实际种方法的结果相似因此，全干涉成像方法得到准确的震源位臵的同时可以降低伪震源的干