微地震事件矩震级的确定方法及装置

摘要

本发明公开了一种微地震事件矩震级的确定方法及装置，该方法包括：对检波器采集的纵横波进行傅里叶变换，确定微地震事件的主频率；根据检波器采集的纵横波的时差数据，确定微地震事件的传播路径和传播时长；根据检波器采集的纵横波的最大振幅值、微地震事件的主频率，以及微地震事件的传播时长，确定微地震事件岩石破裂处的纵横波的最大振幅值；根据微地震事件岩石破裂处的纵横波的最大振幅值、微地震事件的传播路径、岩石密度，以及检波器采集的纵横波传播速度，确定微地震事件的地震矩；根据微地震事件的地震矩，确定微地震事件的矩震级，本发明可以提高微地震事件矩震级的计算精度。

说明书

技术领域

本发明涉及微地震事件技术领域，特别涉及一种微地震事件矩震级的确定方法及装置。

背景技术

里氏震级是美国地震学家里克特(Charles Francis Richter)和古登堡(BenoGutenberg)于1935年提出的一种震级标度，是根据离震中一定距离所观测到的地震波幅度和周期，计算震源处地震的大小，但由于里氏震级的饱和溢出现象，难以度量大于8级地震或小于0级的微地震。

地层断裂可以假设是由于受到一对大小相等方向相反的力偶矩作用的结果，地震矩从力学角度反映了地震错动的能量大小，矩震级能够较好的刻画天然地震释放的能量。通常可以用地震波谱的综合反演求得，或通过地震的破裂特征(地震断层规模、震源深度、错动量及岩石力学性质等)求得。然而，水力压裂等诱发岩石破裂的微地震事件发生在地表以下几千米深度的地层，其破裂面和位错量较小，使得现有的地震计测量方式得到微地震事件的矩震级的准确性较低。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供一种微地震事件矩震级的确定方法，用于提高微地震事件矩震级的计算精度，该方法包括：

对检波器采集的纵横波进行傅里叶变换，确定微地震事件的主频率；

根据检波器采集的纵横波的时差数据，确定微地震事件的传播路径和传播时长；

根据检波器采集的纵横波的最大振幅值、微地震事件的主频率，以及微地震事件的传播时长，确定微地震事件岩石破裂处的纵横波的最大振幅值；

根据微地震事件岩石破裂处的纵横波的最大振幅值、微地震事件的传播路径、岩石密度，以及检波器采集的纵横波传播速度，确定微地震事件的地震矩；

根据微地震事件的地震矩，确定微地震事件的矩震级。

本发明实施例提供一种微地震事件矩震级的确定装置，用于提高微地震事件矩震级的计算精度，该装置包括：

主频率确定模块，用于对检波器采集的纵横波进行傅里叶变换，确定微地震事件的主频率；

传播路径和传播时长确定模块，用于根据检波器采集的纵横波的时差数据，确定微地震事件的传播路径和传播时长；

最大幅值确定模块，用于根据检波器采集的纵横波的最大振幅值、微地震事件的主频率，以及微地震事件的传播时长，确定微地震事件岩石破裂处的纵横波的最大振幅值；

地震矩确定模块，用于根据微地震事件岩石破裂处的纵横波的最大振幅值、微地震事件的传播路径、岩石密度，以及检波器采集的纵横波传播速度，确定微地震事件的地震矩；

矩震级确定模块，用于根据微地震事件的地震矩，确定微地震事件的矩震级。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述微地震事件矩震级的确定方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有执行上述微地震事件矩震级的确定方法的计算机程序。

本发明实施例通过：对检波器采集的纵横波进行傅里叶变换，确定微地震事件的主频率；根据检波器采集的纵横波的时差数据，确定微地震事件的传播路径和传播时长；根据检波器采集的纵横波的最大振幅值、微地震事件的主频率，以及微地震事件的传播时长，确定微地震事件岩石破裂处的纵横波的最大振幅值，从而通过对检波器采集的纵横波进行傅里叶变换以及时差数据的计算，实现了根据检波器采集的纵横波的最大振幅值推算微地震事件岩石破裂处的纵横波的最大振幅值，得到准确性较高的微地震事件岩石破裂处的纵横波的最大振幅值；根据微地震事件岩石破裂处的纵横波的最大振幅值、微地震事件的传播路径、岩石密度，以及检波器采集的纵横波传播速度，确定微地震事件的地震矩；根据微地震事件的地震矩，确定微地震事件的矩震级，能够基于微地震事件岩石破裂处纵横波的最大振幅值确定微地震事件的矩震级，提高微地震事件矩震级的计算精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例中微地震事件矩震级的确定方法流程的示意图；

图2为图1中步骤102具体流程的示意图；

图3为本发明实施例中微地震事件矩震级的确定装置结构的示意图；

图4为本发明实施例中微地震事件矩震级的确定装置另一结构的示意图；

图5为本发明实施例中具体实施例流程的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本领域技术技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、方法或计算机程序产品。因此，本发明公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。

为了解决现有的地震计测量方式得到微地震事件的矩震级的准确性较低的技术问题，本发明实施例提供一种微地震事件矩震级的确定方法，用于提高微地震事件矩震级的计算精度，图1为本发明实施例中微地震事件矩震级的确定方法流程的示意图，如图1所示，该方法包括：

步骤101：对检波器采集的纵横波进行傅里叶变换，确定微地震事件的主频率；

步骤102：根据检波器采集的纵横波的时差数据，确定微地震事件的传播路径和传播时长；

步骤103：根据检波器采集的纵横波的最大振幅值、微地震事件的主频率，以及微地震事件的传播时长，确定微地震事件岩石破裂处的纵横波的最大振幅值；

步骤104：根据微地震事件岩石破裂处的纵横波的最大振幅值、微地震事件的传播路径、岩石密度，以及检波器采集的纵横波传播速度，确定微地震事件的地震矩；

步骤105：根据微地震事件的地震矩，确定微地震事件的矩震级。

如图1所示，本发明实施例通过：对检波器采集的纵横波进行傅里叶变换，确定微地震事件的主频率；根据检波器采集的纵横波的时差数据，确定微地震事件的传播路径和传播时长；根据检波器采集的纵横波的最大振幅值、微地震事件的主频率，以及微地震事件的传播时长，确定微地震事件岩石破裂处的纵横波的最大振幅值，从而通过对检波器采集的纵横波进行傅里叶变换以及时差数据的计算，实现了根据检波器采集的纵横波的最大振幅值推算微地震事件岩石破裂处的纵横波的最大振幅值，得到准确性较高的微地震事件岩石破裂处的纵横波的最大振幅值；根据微地震事件岩石破裂处的纵横波的最大振幅值、微地震事件的传播路径、岩石密度，以及检波器采集的纵横波传播速度，确定微地震事件的地震矩；根据微地震事件的地震矩，确定微地震事件的矩震级，能够基于微地震事件岩石破裂处纵横波的最大振幅值确定微地震事件的矩震级，提高微地震事件矩震级的计算精度。

在一个实施例中，在步骤101对检波器采集的纵横波进行傅里叶变换之前，还包括：

对检波器采集的纵横波，筛选信噪比大于预设阈值的纵横波；

步骤101中，在对检波器采集的纵横波进行傅里叶变换，包括：

对筛选后的信噪比大于预设阈值的纵横波进行傅里叶变换。

具体实施时，为了求取相对准确的微地震矩震级，可以首先从检波器采集的纵横波中筛选出波形清晰、能量强且信噪比大于5(信噪比低，误差大)的纵横波，在后续的各个步骤中，都是基于筛选后的纵横波进行相关计算的，步骤101中可以对筛选后的纵横波进行傅里叶变换，得到微地震事件的主频率f

图2为图1中步骤102具体流程的示意图，如图2所示，在一个实施例中，步骤102可以包括：

步骤201：根据检波器采集的纵横波的时差数据，基于纵波相位极化旋转或网格扫描，确定微地震事件的空间位置；

步骤202：根据微地震事件的空间位置，确定微地震事件的传播路径和传播时长。

具体实施时，步骤102中，可以根据检波器采集的纵横波的时差数据，基于纵波相位极化旋转或网格扫描等方法定位微地震事件的空间位置，然后根据微地震事件的空间位置，基于速度模型和折射定理计算微地震事件传播路径r和传播时间t。

在一个实施例中，步骤103可以包括：

按照如下公式(1)确定微地震事件岩石破裂处的纵横波的最大振幅值：

式中，

具体实施时，步骤103中，可以首先读取检波器记录的微地震事件真值，查询检波器的敏感度和增益参数，计算检波器接收到的纵横波的最大振幅值A

在一个实施例中，步骤104可以包括：

按照如下公式(2)确定微地震事件的地震矩：

式中，M

具体实施时，步骤104中，可以基于上述公式(2)，根据微地震事件岩石破裂处的纵横波的最大振幅值、岩石密度、检波器采集的纵横波传播速度、微地震事件的传播路径，以及震源辐射特征值，计算微地震事件的地震矩，其中，岩石密度和震源辐射特征值为已知参数，震源辐射特性以剪切应力为主时，U

在一个实施例中，步骤105可以包括：

按照如下公式(3)确定微地震事件的矩震级：

式中，M

具体实施时，可以基于上述公式(3)，根据微地震事件的矩震级计算微地震事件的地震矩，这样就能够基于微地震事件岩石破裂处纵横波的最大振幅值确定微地震事件的矩震级，提高微地震事件矩震级的计算精度。

在一个实施例中，该方法还包括：

基于多个检波器采集的纵横波，确定微地震事件的多个矩震级；

将多个矩震级的平均值确定为微地震事件的目标矩震级。

具体实施时，为了减少误差，可以基于各个检波器的纵横波的振幅和频率，重复执行上述步骤101至105，计算微地震事件的多个矩震级，然后求取多个矩震级的平均值，将该平均值确定为微地震事件的最终矩震级，进一步提高了微地震事件的矩震级的精度。

应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种微地震事件矩震级的确定装置，如下面的实施例。由于微地震事件矩震级的确定装置解决问题的原理与微地震事件矩震级的确定方法相似，因此装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

本发明实施例提供一种微地震事件矩震级的确定装置，用于提高微地震事件矩震级的计算精度，图3为本发明实施例中微地震事件矩震级的确定装置结构的示意图，如图3所示，该装置包括：

主频率确定模块01，用于对检波器采集的纵横波进行傅里叶变换，确定微地震事件的主频率；

传播路径和传播时长确定模块02，用于根据检波器采集的纵横波的时差数据，确定微地震事件的传播路径和传播时长；

最大幅值确定模块03，用于根据检波器采集的纵横波的最大振幅值、微地震事件的主频率，以及微地震事件的传播时长，确定微地震事件岩石破裂处的纵横波的最大振幅值；

地震矩确定模块04，用于根据微地震事件岩石破裂处的纵横波的最大振幅值、微地震事件的传播路径、岩石密度，以及检波器采集的纵横波传播速度，确定微地震事件的地震矩；

矩震级确定模块05，用于根据微地震事件的地震矩，确定微地震事件的矩震级。

在一个实施例中，传播路径和传播时长确定模块02具体用于：

根据检波器采集的纵横波的时差数据，基于纵波相位极化旋转或网格扫描，确定微地震事件的空间位置；

根据微地震事件的空间位置，确定微地震事件的传播路径和传播时长。

在一个实施例中，最大幅值确定模块03具体用于：按照如下方式确定微地震事件岩石破裂处的纵横波的最大振幅值：

式中，

在一个实施例中，地震矩确定模块04具体用于：按照如下方式确定微地震事件的地震矩：

式中，M

在一个实施例中，矩震级确定模块05具体用于：按照如下方式确定微地震事件的矩震级：

式中，M

图4为本发明实施例中微地震事件矩震级的确定装置另一结构的示意图，如图4所示，在一个实施例中，该装置还包括：筛选模块06，用于：

在对检波器采集的纵横波进行傅里叶变换之前，

对检波器采集的纵横波，筛选信噪比大于预设阈值的纵横波；

主频率确定模块01具体用于：

对筛选后的信噪比大于预设阈值的纵横波进行傅里叶变换。

如图4所示，在一个实施例中，该装置还包括：目标矩震级确定模块07，用于：

基于多个检波器采集的纵横波，确定微地震事件的多个矩震级；

将多个矩震级的平均值确定为微地震事件的目标矩震级。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述微地震事件矩震级的确定方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有执行上述微地震事件矩震级的确定方法的计算机程序。

下面举一个具体的例子，以便于理解本发明如何实施。

图5为本发明实施例中具体实施例流程的示意图，如图5所示，包括如下步骤：

第一步：首先从检波器采集的纵横波中筛选出波形清晰，能量强且信噪比大于5(信噪比低，误差大)的纵横波；

第二步：对筛选后的纵横波进行傅里叶变换，得到微地震事件的主频率f

第三步：根据检波器采集的纵横波的时差数据，基于纵波相位极化旋转或网格扫描等方法定位微地震事件的空间位置；

第四步：根据微地震事件的空间位置，基于速度模型和折射定理计算微地震事件传播路径r和传播时间t；

第五步：获取检波器接收到的纵横波的最大振幅值A

第六步：基于上述公式(2)，计算微地震事件的地震矩；

第七步：基于上述公式(3)，根据微地震事件的矩震级计算微地震事件的地震矩；

第八步：基于各个检波器的纵横波的振幅和频率，重复执行上述第一步至第七步，计算微地震事件的多个矩震级；

第九步：求取多个矩震级的平均值，将该平均值确定为微地震事件的最终矩震级。

综上所述，本发明实施例通过：对检波器采集的纵横波进行傅里叶变换，确定微地震事件的主频率；根据检波器采集的纵横波的时差数据，确定微地震事件的传播路径和传播时长；根据检波器采集的纵横波的最大振幅值、微地震事件的主频率，以及微地震事件的传播时长，确定微地震事件岩石破裂处的纵横波的最大振幅值，从而通过对检波器采集的纵横波进行傅里叶变换以及时差数据的计算，实现了根据检波器采集的纵横波的最大振幅值推算微地震事件岩石破裂处的纵横波的最大振幅值，得到准确性较高的微地震事件岩石破裂处的纵横波的最大振幅值；根据微地震事件岩石破裂处的纵横波的最大振幅值、微地震事件的传播路径、岩石密度，以及检波器采集的纵横波传播速度，确定微地震事件的地震矩；根据微地震事件的地震矩，确定微地震事件的矩震级，能够基于微地震事件岩石破裂处纵横波的最大振幅值确定微地震事件的矩震级，提高微地震事件矩震级的计算精度。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。