微震源的定位方法和装置

摘要

本发明公开了一种微震源定位方法和装置，其中方法包括：根据射孔(与微震事件处于同一个压裂段)极化角和微震极化角获取射孔源与微震源之间的相对方位角；获取射孔源的位置信息和检波器的位置信息，根据射孔源的位置信息、检波器的位置信息、初至时刻和预设的关系模型确定射孔P波信号传播的速度模型；根据检波器的位置信息、微震P波和S波初至时刻、速度模型、预设的关系模型和相对方位角，在预设搜索条件下确定微震源的位置。本发明提供的微震源的定位方法和装置，通过射孔极化角和微震极化角确定射孔源与微震源之间的相对方位角，并以相对方位角作为约束条件，可以搜索确定微震源的位置，可减小反演微震源位置时带来的定位偏差。

权利要求

1.一种微震源的定位方法，其特征在于，包括：

获取射孔源发出的射孔信号，并在射孔信号中提取所述射孔P波信号到达检波器的初至时刻；

获取微震源发出的微震信号，并在微震信号中提取所述微震P波信号到达检波器的初至时刻和微震S波信号到达检波器的初至时刻；

根据所述射孔P波信号确定射孔极化角；

根据所述微震P波信号确定微震极化角；

根据所述射孔极化角和微震极化角获取射孔源与微震源之间的相对方位角；获取射孔源的位置信息和检波器的位置信息，根据所述射孔源的位置信息、检波器的位置信息、射孔P波初至时刻和预设的关系模型确定P波信号的速度模型，其中，预设的关系模型是位置信息、初至时刻以及P波传播速度之间的关系模型；

根据检波器的位置信息、微震P波和微震S波的初至时刻、速度模型、预设的关系模型和相对方位角，在预设搜索条件下确定微震源的位置；

其中，所述根据检波器的位置信息、微震P波和微震S波的初至时刻、速度模型、预设的关系模型和相对方位角，在预设搜索条件下确定微震源的位置包括：根据所述检波器的位置信息、在预设空间范围内设定搜索的初始微震源的位置坐标，所述预设空间范围是根据相对方位角确定的；

将检波器的位置信息和所述初始微震源的位置信息代入所述预设的关系模型，以获取微震源的位置对应的P波和S波理论初至时刻；

若微震P波对应的理论初至时刻与微震P波对应的初至时刻的差值的平方与微震S波对应的理论初至时刻及微震S波对应的初至时刻的差值的平方的和小于或等于预设阈值，则确定所述初始微震源的位置为目标微震源的位置；

若理论初至时刻所述平方的和大于预设阈值，则在所述预设空间范围内重新确定初始微震源的位置，直至搜索得到所述理论初至时刻平方的和小于或等于预设阈值对应的目标微震源。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用长短时窗方法提取所述射孔P波信号到达检波器的初至时刻，具体包括：获取所述射孔P波信号在第一预设长度的时间窗内的第一平均能量值；

在所述第一预设长度的时间窗内沿时间轴滑动第二预设长度的时间窗，并获取所述射孔P波信号在第二预设长度的时间窗内的第二平均能量值，其中，所述第二预设长度的时间窗的长度小于所述第一预设长度的时间窗的长度；

根据所述第二平均能量值和所述第一平均能量值的比值确定所述射孔P波信号的初至时刻。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述射孔P波信号包括东西向，南北向分量信号；

所述根据所述射孔P波信号确定所述射孔源的极化角包括：选取射孔P波信号在射孔初至时刻后预设时间长度内的东西向，南北向分量信号；

根据所述东西向，南北向分量信号计算两个方向信号的协方差矩阵；

根据所述协方差矩阵中的元素确定所述射孔极化角；

ui(t)，uj(t)：射孔信号两个水平分量，θ：为射孔极化角，

cij：协方差矩阵元素，

T：射孔周期。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述速度模型为层状速度模型。

5.一种微震源的定位装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取射孔源发出的射孔信号，并在射孔信号中提取所述射孔P波信号到达检波器的初至时刻；

所述获取模块还用于获取微震源发出的微震信号，并在微震信号中提取所述微震P波信号到达检波器的初至时刻和微震S波信号到达检波器的初至时刻；

极化角确定模块，用于根据所述射孔P波信号确定射孔极化角；

所述极化角确定模块还用于根据所述微震P波信号确定微震极化角；

所述极化角确定模块还用于根据所述射孔极化角和微震极化角获取射孔源与微震源之间的相对方位角；

定位模块，用于根据检波器的位置信息、微震P波和微震S波的初至时刻、速度模型、预设的关系模型和相对方位角，在预设搜索条件下确定微震源的位置；

其中，所述定位模块具体用于根据所述检波器的位置信息、在预设空间范围内设定搜索的初始微震源的位置信息，所述预设空间范围是根据相对方位角确定的；

将检波器的位置信息和所述初始微震源的位置信息代入所述预设的关系模型，以获取微震源的位置对应的P波和S波理论初至时刻；

若微震P波对应的理论初至时刻与微震P波对应的初至时刻的差值的平方与微震S波对应的理论初至时刻及微震S波对应的初至时刻的差值的平方的和小于或等于预设阈值，则确定所述初始微震源的位置为目标微震源的位置；

若理论初至时刻所述平方的和大于预设阈值，则在所述预设空间范围内重新确定初始微震源的位置，直至搜索得到所述理论初至时刻平方的和小于或等于预设阈值对应的目标微震源。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述获取模块具体用于获取所述射孔P波信号在第一预设长度的时间窗内的第一平均能量值；

在所述第一预设长度的时间窗内沿时间轴滑动第二预设长度的时间窗，并获取所述射孔P波信号在第二预设长度的时间窗内的第二平均能量值，其中，所述第二预设长度的时间窗的长度小于所述第一预设长度的时间窗的长度；

根据所述第二平均能量值和所述第一平均能量值的比值确定所述射孔P波信号的初至时刻。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述射孔P波信号包括东西分量信号、南北分量信号和垂向分量信号；相应的，极化角确定模块具体用于：选取射孔P波信号在射孔初至时刻后预设时间长度内的东西向，南北向分量信号；

根据所述东西向，南北向分量信号计算两个方向信号的协方差矩阵；

根据所述协方差矩阵中的元素确定所述射孔极化角；

其中，

ui(t)，uj(t)：射孔信号两个水平分量，θ：为射孔极化角，

cij：协方差矩阵元素，

T：射孔周期。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述速度模型确定模块确定的所述速度模型为层状速度模型。

说明书

微震源的定位方法和装置

技术领域

[0001] 本发明涉及油气勘探领域，尤其涉及一种微震源的定位方法和装置。

背景技术

[0002] 水力压裂是一项有广泛应用前景的油气井增产措施，水力压裂法是目前开采天然气的主要形式，主要采用大量掺入化学物质的液体灌入页岩层进行液压碎裂以释放天然气。

[0003] 水力压裂过程中，地下产生裂缝的同时释放出一些震级较小的地震事件，对这些地震事件进行精确快速的定位进而反演出裂缝的形态特征以便对压力效果进行评价，对后期的产量评估和开采提供决策依据。

[0004] 图1为现有技术中的定位地震事件的原理示意图，如图1所示，原点O为井场坐标系的原点，P1点为微震事件的发出点，即微震源，由于P1点和O点之间存在压裂液，会导致P1点的地震波信号在P1点至O点的传播过程中产生所示的传播路径的弯曲，因此，在反演P1点位置时，即定位震源位置时，会由于传播路径的弯曲而将微震源反演至P1’点，因而会产生β角度的定位偏差，此时产生的误差较大。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种微震源的定位方法和装置，用以解决现有技术中在确定微震源位置时，产生的定位误差较大的问题。

[0006] 本发明一方面提供了一种微震源的定位方法，包括：

[0007] 获取射孔源发出的射孔信号，并在射孔信号中提取所述射孔P波信号到达检波器的初至时刻；

[0008] 获取微震源发出的微震信号，并在微震信号中提取所述微震P波信号到达检波器的初至时刻和微震S波信号到达检波器的初至时刻；

[0009] 根据所述射孔P波信号确定射孔极化角；

[0010] 根据所述微震P波信号确定微震极化角；

[0011] 根据所述射孔极化角和微震极化角获取射孔源与微震源之间的相对方位角；获取射孔源的位置信息和检波器的位置信息，根据所述射孔源的位置信息、检波器的位置信息、射孔P波初至时刻和预设的关系模型确定P波信号的速度模型，其中，预设的关系模型是位置信息、初至时刻以及P波传播速度之间的关系模型；

[0012] 根据检波器的位置信息、所述微震P波和微震S波的初至时刻、速度模型、预设的关系模型和相对方位角，在预设搜索条件下确定微震源的位置。

[0013] 本发明另外一方面提供一种微震源定位装置，包括：

[0014] 获取模块，用于获取射孔源发出的射孔信号，并在射孔信号中提取所述射孔P波信号到达检波器的初至时刻；

[0015] 所述获取模块还用于获取微震源发出的微震信号，并在微震信号中提取所述微震P波信号到达检波器的初至时刻和微震S波信号到达检波器的初至时刻；

[0016] 极化角确定模块，用于根据所述射孔P波信号确定射孔极化角；

[0017] 所述极化角确定模块还用于根据所述微震P波信号确定微震极化角；

[0018] 所述极化角确定模块还用于根据所述射孔极化角和微震极化角获取射孔源与微震源之间的相对方位角；

[0019] 定位模块，用于根据检波器的位置信息、微震P波和微震S波的初至时刻、速度模型、预设的关系模型和相对方位角，在预设搜索条件下确定微震源的位置。

[0020] 本发明提供的微震源的定位方法和装置，通过射孔极化角和微震极化角确定射孔源与微震源之间的相对方位角，并以相对方位角作为约束条件，可以搜索确定微震源的位置，可以减小现有技术中在反演微震源位置时带来的定位偏差。

附图说明

[0021] 图1为现有技术中的定位地震事件的原理示意图；

[0022] 图2为本发明实施例一提供的微震源的定位方法的流程示意图；

[0023] 图3为本发明实施例一提供的确定相对极化角的示意图；

[0024] 图4为本发明实施例一提供的地下介质的层状结构；

[0025] 图5为本发明实施例二提供的微震源的定位方法的流程示意图；

[0026] 图6为本发明实施例二提供的第一预设长度的时间窗和第二预设时间窗的示意图；

[0027] 图7为本发明实施例三提供的微震源的定位装置的结构示意图；

[0028] 图8为本发明实施例三提供的微震源的定位方法的流程示意图。

具体实施方式

[0029] 实施例一

[0030] 本实施例提供一种微震源的定位方法，这里所描述的方法和过程可以包含在硬件模块或装置中。这些模块或装置可以包括但不限于：专用集成电路(ASIC)芯片、现场可编程门阵列(FPGA)、在特定时刻执行特定软件模块或一段代码的专用或共享处理器、和/或现在已知或今后开发的其它可编程逻辑器件。当所述硬件模块或装置被激活时，它们执行包括在其中的方法和过程。

[0031] 图2为本发明实施例一提供的微震源的定位方法的流程示意图，如图2所示，该微震源的定位方法包括：

[0032] 步骤101，获取射孔源发出的射孔信号，并在射孔信号中提取射孔P波信号到达检波器的初至时刻。

[0033] 步骤102，获取微震源发出的微震信号，并在微震信号中提取微震P波信号到达检波器的初至时刻。

[0034] 其中，射孔信号指的是射孔枪发出的声波信号被转换成电信号后的信号，射孔枪一般被设置在射孔源处。

[0035] 具体的，射孔信号和微震源发出的微震信号可以通过检波器检测并获取到，进而本实施例的执行主体获取检波器检测到的射孔信号和微震信号。

[0036] 射孔信号和微震信号被获取到的先后顺序并不加以限定，可以将两个事件看做在时间上相互独立的事件，即可以先获取到射孔信号，后获取微震信号，也可以先获取到微震信号，进而获取射孔信号。当然，也可以二者也可以被同时获取。

[0037] 步骤103，根据射孔P波信号确定射孔极化角。

[0038] 步骤104，根据微震P波信号确定微震极化角。

[0039] 一种优选的实施方式中，获取射孔源发出的射孔信号，在射孔信号中提取射孔P波信号到达检波器的初至时刻。提取射孔S波信号到达检波器的初至时刻。

[0040] 确定射孔极化角和微震极化角采用的方法相同，当然也可以不相同的方法分别确定射孔极化角和微震极化角。具体的，可以采用现有技术中披露的确定极化角的方法进行实现，在此不再赘述。

[0041] 步骤105，根据射孔极化角和微震极化角获取射孔源与微震源之间的相对方位角。

[0042] 具体的，是根据射孔极化角和微震极化角的差值确定相对方位角。图3为本发明实施例一提供的确定相对极化角的示意图。

[0043] 如图3所示，其中B1为射孔源所在位置，B2为微震源所在位置，由于有压裂液的存在，因而射孔信号和微震信号的传播路径均为如虚线所示的弯曲路径，根据射孔的极化角反演射孔源所在的位置为B1’,根据微震源的极化角反演微震源所在的位置为B2’,由于射孔源位置和微震源的位置较近，传播路径也相似，因而可以将反演得到射孔源的位置B1’与反演得到的微震源位置B2’与坐标系原点O之间的夹角μ近似为射孔源与微震源之间的相对方位角。

[0044] 其中，坐标系的原点O可以建立在检波器上，即可以以检波器为坐标原点。当然，也可以建立在其他位置。

[0045] 步骤106，获取射孔源的位置信息和检波器的位置信息，根据射孔源的位置信息、检波器的位置信息、射孔P波初至时刻和预设的关系模型确定所述射孔P波信号在地下介质的层状速度模型，其中，预设的关系模型是位置信息、初至时刻以及P波传播速度之间的关系模型。

[0046] 如果已获取射孔S波信号初至时刻，则射孔S波也采用同样的方法可以确定出一个射孔S波信号在地下介质的层状速度模型。否则，以预设的P波波速与S波波速比值从P波速度模型确定S波速度模型。其中，射孔信号指的是射孔枪发出的声波信号被转换成电信号后的信号，射孔枪一般被设置在射孔源处。

[0047] 步骤107，根据检波器的位置信息、微震P波和微震S波的初至时刻、速度模型、预设的关系模型和相对方位角，在预设搜索条件下确定微震源的位置。

[0048] 图4为本发明实施例一提供的地下介质的层状结构，如图4所示，由于地下介质包括不同的介质层，因此，在不同的介质层深度，P波的传播速度会产生变化，因此，优选的，速度模型为层状的速度模型，即P波的速度是一个关于深度的函数，速度模型为：v＝V(Z),其中，v为P波的传播速度，Z为P波传播的深度，V为P波传播的深度与传播速度之间的函数关系。在图4中，坐标轴所指向的方向即为传播的深度方向。

[0049] 其中，S波确定地下介质的层状结构时，也可以采用上述的方法，可以将S波的传播速度带入上述公式中的v，S波传播的深度带入上述公式中的Z，S波传播的深度与传播速度之间的函数带入上述公式中的V，根据上述方法确定层状模型，在此不再赘述。

[0050] 本实施例以直角坐标系，坐标原点与检波器不重合为例进行说明。举例来说，若微震源的位置坐标为(Xm,Ym,Zm)，射孔源的位置坐标为(Xp,Yp,Zp)，检波器位置坐标为(Xr,Yr,Zr)，从微震源发出的微震P波信号到达检波器的初至时刻为 从射孔源发出的射孔P波信号到达检波器的初至时刻为 射孔P信号在地下速度模型为v＝V(Z)。

[0051] 由于射孔源的位置坐标(Xp,Yp,Zp)、检波器的位置坐标(Xr,Yr,Zr)均可以获取得到，若射孔源的位置坐标(Xp,Yp,Zp)、检波器的位置坐标(Xr,Yr,Zr)以及射孔P波信号的初至时刻 满足预设的关系模型： 则可以根据预设模型，求解获取得到P波信号在地下介质的层状速度模型v＝V(Z)。

[0052] 由于同为P波，因而射孔P波信号在地下介质传播的速度与微震P信号在地下介质的深度方向传播的速度相同，进而微震P波信号在地下介质的层状速度模型可以采用由射孔P波信号获取得到的速度模型v＝V(Z)。

[0053] S波信号在底下介质的层状速度模型也可以采用上述相同的方式，在此不再赘述。

[0054] 进一步的，在确定射孔源与微震源之间的相对方位角μ之后，由于射孔源的位置和检波器的位置均是已知的，若已知微震P波和微震S波信号在地下介质中速度模型，则根据预设的关系模型，则可以确定微震源的位置。

[0055] 本实施例提供的微震源的定位方法，通过射孔极化角和微震极化角确定射孔源与微震源之间的相对方位角，并以相对方位角作为约束条件，可以搜索确定微震源的位置，可以减小现有技术中在反演微震源位置时带来的定位偏差。

[0056] 实施例二

[0057] 本实施例在实施例一的基础上，本实施例对上述实施例中的步骤101做进一步的解释说明。图6为本发明实施例二提供的微震源的定位方法的流程示意图，如图6所示，该方法包括：

[0058] 一般来说，射孔P波信号和微震P波信号均包括东西分量信号、南北分量信号。

[0059] 南北分量信号，即图3中X轴的方向，垂向分量信号为图3中Z轴的方向，东西分量信号为图3中Y轴的方向。

[0060] 可选的，可以选取射孔P波信号的东西分量信号来确定初至时刻，当然，在确定微震P波信号的初至时刻时，也可以选取微震P波信号的东西分量信号来确定微震初至时刻。

[0061] 步骤1011，获取射孔P波信号在第一预设长度的时间窗内的第一平均能量值。

[0062] 其中，图5为本发明实施例二提供的第一预设长度的时间窗和第二预设时间窗的示意图，如图5所示，图5中的横轴为时间轴。

[0063] 具体的，在射孔枪发出的声波信号的时刻开始，获取射孔P波信号第一预设长度的时间窗1内的第一平均能量值。其中，第一平均能量值是根据射孔P波信号的振幅进行确定的。

[0064] 步骤1012，在第一预设长度的时间窗1内沿时间轴滑动第二预设长度的时间窗2，并获取射孔P波信号在第二预设长度的时间窗内的第二平均能量值，其中，第二预设长度的时间窗的长度小于第一预设长度的时间窗的长度。

[0065] 步骤1013，根据第二平均能量值和第一平均能量值的比值确定射孔P波信号的初至时刻。

[0066] 具体的，当在第一预设长度的时间窗1内滑动第二预设长度的时间窗2时，在不断滑动的过程中，可以获取多个第二平均能量值。通过第二平均能量值除以第一平均能量值获取能量比，在多个能量比中选取最大的能量比对应的第二预设长度的时间窗所对应的时刻，以该时刻作为初至时刻。

[0067] 其中，第二预设长度的时间窗2所对应的时刻，可以为第二预设长度的时间窗2所对应的在前时刻，即图5中第二预设长度的时间窗2左侧的一端所对应的时刻，当然，也可以为第二预设长度的时间窗2右侧的一端所对应的时刻。当然，还可以有其他的方式根据第二预设长度的时间窗2的长度来确定初至时刻，在此不再赘述。

[0068] 另外，第一预设长度的时间窗的长度可以根据射孔枪发出的声波信号的时刻以及射孔枪距离检波器的距离进行设置，可以初步的确定射孔P波信号到达检波器的初至时刻的时间范围。

[0069] 步骤102，获取微震源发出的微震信号，并在微震信号中提取微震P波信号到达检波器的初至时刻和微震S波信号到达检波器的初至时刻。

[0070] 其中，在微震P波信号中提取微震初至时刻与在射孔P波信号中取射初至时刻的方法相同。

[0071] 具体的，获取微震P波信号在第三预设长度的时间窗内的第三平均能量值；在第三预设长度的时间窗内沿时间轴滑动第四预设长度的时间窗，并获取微震P波信号在第四预设长度的时间窗内的第四平均能量值，其中，第四预设长度的时间窗的长度小于第三预设长度的时间窗的长度。

[0072] 根据第四平均能量值和第三平均能量值的比值确定微震P波信号的初至时刻。

[0073] 其中，第三预设长度的时间窗的长度与第一预设长度的时间窗的长度[0074] 步骤103，根据射孔P波信号确定射孔极化角。

[0075] 其中，根据射孔P波信号确定射孔极化角具体包括：

[0076] 步骤1031，选取射孔P波信号在射孔初至时刻后预设时间长度内的东西分量信号、南北分量信号。

[0077] 步骤1032，根据东西分量信号、南北分量信号计算两个分量信号的协方差矩阵。

[0078] 步骤1033，协方差矩阵中的元素确定射孔极化角。

[0079] 步骤104，根据微震P波信号确定微震极化角。

[0080] 具体的，

[0081]

[0082] ui(t)，uj(t)：射孔信号两个水平分量，

[0083] θ：为射孔极化角，

[0084] cij：协方差矩阵元素，

[0085] T：射孔周期。

[0086] 其中，根据微震P波信号确定微震极化角的方法与确定射孔极化角的方法类似，即选取微震P波信号在微震初至时刻后预设时间长度内的东西分量信号、南北分量信号，进一步的，根据该东西分量信号、南北分量信号计算两个分量信号的协方差矩阵，根据协方差矩阵中的元素确定微震极化角。

[0087] 步骤105，根据射孔极化角和微震极化角获取射孔源与微震源之间的相对方位角。

[0088] 步骤106，获取射孔源的位置信息和检波器的位置信息，根据射孔源的位置信息、检波器的位置信息、射孔初至时刻和预设的关系模型确定射孔P波信号在地下介质的层状速度模型，其中，预设的关系模型是位置信息、初至时刻以及P波传播速度之间的关系模型。

[0089] 步骤107，根据检波器的位置信息、微震P波和微震S波的初至时刻、速度模型、预设的关系模型和相对方位角，在预设搜索条件下确定微震源的位置。

[0090] 具体的，在确定射孔P波信号在地下速度模型v＝V(Z)后，将速度模型v＝V(Z)、检波器的位置坐标(Xr,Yr,Zr)以及微震P波信号的初至时刻 以及微震S波信号的初至时刻代入预设的关系模型F中，可以根据 确定微震源的位置坐标与微震初至时刻 之间的关联关系以及微震源的位置坐标与微震初至时刻 之间的关联关系。

[0091] 由于与微震初至时刻 对应的微震源的位置坐标可能有多个，因而，可以以相对方位角作为约束，对在相对方位角内的且满足微震初至时刻为 的微震源的位置坐标进行搜索。

[0092] 根据检波器的位置信息、在预设空间范围内设定搜索的初始微震源的位置坐标(Xm0,Ym0,Zm0)，其中，预设空间范围是根据相对方位角确定的。

[0093] 将检波器的位置坐标(Xr,Yr,Zr)和初始微震源的位置坐标(Xm0,Ym0,Zm0)(Xn0,Yn0,Zn0)分别代入预设的关系模型F，以获取初始微震源的位置对应的理论初至时刻即根据确定

[0094] 若微震P波的理论初至时刻 与微震P波初至时刻 的差值的平方、与微震S波的理论初至时刻 与微震S波初至时刻 差值的平方之和小于或等于第一预设阈值，即则确定初始微震源的位置为目标微震源的位置，其中l为第一预设阈值。

[0095] 上述理论初至时刻平方的和大于预设阈值,即 则在预设空间范围内重新确定初始微震源的位置，直至搜索得到上述理论初至时刻平方的和小于或等于预设阈值对应的目标微震源。

[0096] 其中，需要的说明的是，若检波器为多个，则通过各个检波器理论初至时刻 与各检波器理论初至时刻相对应的微震初至时刻 差值的平方的和小于或等于第二预设阈值作为约束条件，即 在预设空间范围内重新确定初始微震源的位置，直至搜索得到各检波器的理论初至时刻与初至时刻的差值的平方的和小于或等于第二预设阈值对应的目标微震源，其中，i为检波器的序号，λ为第二预设阈值。

[0097] 本实施例提供的微震源的定位方法，通过射孔极化角和微震极化角确定射孔源与微震源之间的相对方位角，并以相对方位角作为约束条件，可以搜索确定微震源的位置，可以减小现有技术中在反演微震源位置时带来的定位偏差。

[0098] 实施例三

[0099] 本实施例提供一种微震源的定位装置，用于执行上述实施例一和实施例二中的微震源的定位方法，其中，图7为本发明实施例三提供的微震源的定位装置的结构示意图，如图7所示，该微震源的定位装置包括：获取模块71、极化角确定模块72、速度模型确定模块73和定位模块74。

[0100] 获取模块71，用于获取射孔源发出的射孔信号，并在射孔信号中提取射孔P波信号到达检波器的初至时刻。

[0101] 获取模块71还用于获取微震源发出的微震信号，并在微震信号中提取微震P波信号到达检波器的初至时刻和微震S波信号到达检波器的初至时刻。

[0102] 极化角确定模块72与获取模块71连接，用于根据射孔P波信号确定射孔极化角；

[0103] 极化角确定模块72还用于根据微震P波信号确定微震极化角；

[0104] 极化角确定模块72还用于根据射孔极化角和微震极化角获取射孔源与微震源之间的相对方位角。

[0105] 速度模型确定模块73，用于获取射孔源的位置信息和检波器的位置信息，根据射孔源的位置信息、检波器的位置信息、射孔初至时刻和预设的关系模型确定P波信号在地下介质的层状速度模型，其中，预设的关系模型是位置信息、初至时刻以及P波传播速度之间的关系模型。

[0106] 优选的，速度模型确定模块73确定的所述速度模型为层状速度模型。

[0107] 定位模块74分别与极化角确定模块72以及速度模型确定模块73连接，用于根据检波器的位置信息、微震P波和微震S波的初至时刻、速度模型、预设的关系模型和相对方位角，在预设搜索条件下确定微震源的位置。

[0108] 具体的，获取模块71、极化角确定模块72、速度模型确定模块73和定位模块74的执行过程可以参照上述实施例一中的方法，在此不再赘述。

[0109] 本实施例提供的微震源的定位装置，极化角确定模块72通过射孔极化角和微震极化角确定射孔源与微震源之间的相对方位角，定位模块74以相对方位角作为约束条件，可以搜索确定微震源的位置，可以减小现有技术中在反演微震源位置时带来的定位偏差。

[0110] 实施例四

[0111] 本实施例在上述实施例三的基础上，对于微震源的定位装置做进一步的补充和解释说明。

[0112] 如图7所示，获取模块71提取所述射孔P波信号到达检波器的初至时刻具体是获取所述射孔P波信号在第一预设长度的时间窗内的第一平均能量值，并在第一预设长度的时间窗内沿时间轴滑动第二预设长度的时间窗，并获取射孔P波信号在第二预设长度的时间窗内的第二平均能量值，其中，第二预设长度的时间窗的长度小于所述第一预设长度的时间窗的长度，最后根据第二平均能量值和第一平均能量值的比值确定所述射孔P波信号的初至时刻。

[0113] 可选的，射孔P波信号包括东西分量信号、南北分量信号；相应的，极化角确定模块72具体用于：选取射孔P波信号在射孔初至时刻后预设时间长度内的东西分量信号、南北分量信号，根据东西分量信号、南北分量信号计算两个分量信号的协方差矩阵，根据协方差矩阵中的元素确定射孔极化角。

[0114] 具体的，

[0115]

[0116] ui(t)，uj(t)：射孔信号两个水平分量，

[0117] θ：为射孔极化角，

[0118] cij：协方差矩阵元素，

[0119] T：射孔周期。

[0120] 定位模块74具体用于根据所述检波器的位置信息、在预设空间范围内设定搜索的初始微震源的位置坐标，所述预设空间范围是根据相对方位角确定的；

[0121] 将检波器的位置信息和所述初始微震源的位置信息代入所述预设的关系模型，以获取微震源的位置对应的P波和S波理论初至时刻；

[0122] 若微震P波对应的理论初至时刻与微震P波对应的初至时刻的差值的平方、与S波对应的理论初至时刻及S波对应的微震初至时刻的差值的平方、的和，即平方的和小于或等于预设阈值，则确定所述初始微震源的位置为目标微震源的位置；

[0123] 若理论初至时刻所述平方的和大于预设阈值，则在所述预设空间范围内重新确定初始微震源的位置，直至搜索得到所述理论初至时刻平方的和小于或等于预设阈值对应的目标微震源。

[0124] 本实施例所提供的微震源的定位装置中获取模块71、极化角确定模块72、速度模型确定模块73和定位模块74的执行过程可以参照实施例二，在此不再赘述。

[0125] 本实施例提供的微震源的定位装置，极化角确定模块72通过射孔极化角和微震极化角确定射孔源与微震源之间的相对方位角，定位模块74以相对方位角作为约束条件，可以搜索确定微震源的位置，可以减小现有技术中在反演微震源位置时带来的定位偏差。

[0126] 实施例五

[0127] 本实施例还提供一种微震源的定位方法，在上述实施例一和实施例二的基础上，如图8所示，该方法包括：

[0128] 步骤801，获取射孔P波信号在第一预设长度的时间窗内的第一平均能量值。

[0129] 步骤802，在第一预设长度的时间窗1内沿时间轴滑动第二预设长度的时间窗2，并获取射孔P波信号在第二预设长度的时间窗内的第二平均能量值，其中，第二预设长度的时间窗的长度小于第一预设长度的时间窗的长度。

[0130] 步骤803，根据第二平均能量值和第一平均能量值的比值确定射孔P波信号的初至时刻。

[0131] 步骤804，获取射孔源的位置信息和检波器的位置信息，根据射孔源的位置信息、检波器的位置信息、射孔初至时刻和预设的关系模型确定P波信号在地下介质的层状速度模型，其中，预设的关系模型是位置信息、初至时刻以及P波传播速度之间的关系模型；

[0132] 如果已获取S波信号初至时刻，则射孔S波也采用同样的方法可以确定出一个S波信号在地下介质的层状速度模型。否则，以预设的P波波速与S波波速比值从P波速度模型确定S波速度模型。

[0133] 步骤805，获取微震源发出的微震信号，并在微震信号中提取微震P、S波信号到达检波器的微震初至时刻。

[0134] 步骤806，取射孔P波信号在射孔初至时刻后预设时间长度内的东西分量信号、南北分量信号。

[0135] 步骤807，根据东西分量信号、南北分量信号计算两个分量信号的协方差矩阵。

[0136] 步骤808，协方差矩阵中的元素确定射孔极化角。

[0137] 步骤809，根据微震P波信号确定微震极化角。

[0138] 步骤810，根据射孔极化角和微震极化角获取射孔源与微震源之间的相对方位角。

[0139] 步骤811，根据检波器的位置信息、微震P波和微震S波的初至时刻、速度模型、关系模型和相对方位角，在预设搜索条件下确定微震源的位置。

[0140] 每个步骤的具体实施方式可以参照实施一与实施例二，在此不再赘述。

[0141] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术乘客应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。