震源空间成像技术在玛湖地区低信噪比微地震处理中的应用

探讨准噶尔盆地玛湖地区不同信噪比微地震信号处理技术的适应性,为压裂改造提供技术支撑。从玛湖地区微地震信号识别的影响因素分析入手,找出微地震信号成像的技术瓶颈,针对玛湖地区低信噪比微地震信号,提出了采用震源空间成像微地震处理技术。结果表明波形振幅偏移叠加的震源空间成像技术得到的微地震事件结果与实钻井产液剖面具有较高的吻合度,微地震事件计算出的压裂改造体积与钻井的生产情况契合度高,微地震事件密度和水力裂缝长度与弹性模量呈正相关。处理结果不仅实现了研究区低信噪比信号的准确定位,而且实现了对压裂改造效果的有效评估。     

非零井源距VSP多分量地震资料逆时偏移

上行波叠前深度偏移是提高非零井源距VSP地震资料成像精度的主要途径之一。从二维各向同性介质中的弹性波动方程出发,在交错网格空间中推导了弹性波场逆时延拓的高精度有限差分算子,给出了弹性波场逆时延拓的最佳匹配层吸收边界条件,从时间一致性准则出发,通过求解程函方程获取VSP地震资料逆时偏移的成像条件,在此基础上实现了非零井源距VSP多分量地震资料联合逆时深度偏移。理论模型与实际资料均得到了高质量的成像结果。     

基于成像算子优化的微震逆时定位方法

针对目前微震逆时定位成像存在的问题,提出一种优化后的成像算子,对模型数据进行抗噪性、误差速度以及检波器分布和数量进行测试,并提出采用峰度值作为定位成像结果的评价标准.结果表明,优化后的成像条件在定位能量聚焦程度和成像分辨率上都得到了提升,对含速度误差和含噪微震数据都有较好的成像结果,并且对检波器的分布和数量有较好的适应...     

基于波形互相关的微地震事件自动识别及初至拾取

根据具有相似震源位置及破裂机理的微地震事件通常在地震记录上表现出相似波形特征的原理, 提出一种基于波形互相关的微地震事件自动识别及初至拾取方法。首先, 通过计算道间互相关函数, 对微地震记录进行时差校正; 然后, 通过计算道间相似系数的方法识别连续地震记录中的微地震事件。在完成事件识别的同时, 对时差校正后的多道记录进行叠加, 并采用STA/LTA方法对叠加道进行初至拾取, 结合各道间的时差信息即可获得各道微地震事件的初至到时。为了检验所提方法的可行性和有效性, 分别对模型数据和实际资料进行处理,结果表明利用所提方法可以在有效地识别微地震事件的同时, 得到较为准确的初至拾取结果。     

Schmidt和Angel结构的龙虾眼X射线成像系统性能对比研究

Schmidt型和Angel型的X射线成像系统通过仿生龙虾眼睛微通道结构实现全反射聚焦成像,相比传统的X射线成像方式,具有大视场、高空间分辨率和能量获取能力。研究两个龙虾眼基础结构模型,根据X射线掠入射反射理论,分析对比了Angel和Schmidt结构光线入射焦面时的分布和空间分辨率,并用tracepro软件建立模型仿真验证了两种结构龙虾眼在聚焦和成像时的接收光/发射光、最大值/十字臂、最大值/本底、十字臂/本底多个性能参数。理论分析和仿真结果表明,当龙虾眼透镜焦距较长和通道长宽比大约为50时,由于多次反射时的聚焦及成像,Schmidt模型比Angel模型的信噪比等主要参数高,空间分辨率低;当龙虾眼透镜焦距较短和通道长宽比大约为10时,由于单次反射时的聚焦及成像,Schmidt模型比Angel模型的信噪比等主要参数低,空间分辨率几乎一样。     

地震偏移成像分辨率的定量分析

在理论分析的基础上,对地震偏移成像分辨率的定量分析过程进行了数值模拟实验。结果表明,影响偏移成像水平分辨率的主要参数是介质速度、地震子波主频和偏移处理的孔径角。在实验分析的基础上,给出了叠前、叠后偏移成像水平分辨率的经验公式。分析表明,加大孔径角是提高偏移成像分辨率的最有效途径,特别是当孔径角值从15°加大到45°时,分辨率迅速提高;在偏移噪音允许的前提下,偏移处理应尽量选用45°的大孔径角,至少应选择30°的孔径角。该经验公式虽然是在均匀介质条件下建立的,但同样适用于水平层状介质。在实际应用中,由于聚焦孔径角加大,观测系统范围也必须相应加大,否则经验公式失效。     

汶川地震序列震源机制解研究

利用2008年5月12日至8月7日包括国家地震台网、 地方区域地震台网和流动地震台网在内的1023个地震台站及IRIS台站的数字地震波形记录资料, 读取P波初动极性, 并采用改进的格点尝试法对汶川地震序列震源机制解进行求解, 给出121个4.0级以上质量可靠的震源机制解。根据求解结果发现: 汶川Ms 8.0级主震P波初动解为纯逆冲型; 汶川余震序列震源机制解绝大部分是逆冲型或走滑型地震, 并具有分段分布特征; 其P轴方位有两个优势分布方向: 北西西?南东东向和北东东?南西西向。     

水力压裂微地震反演方法综述

微地震反演是根据微地震监测数据反演推测震源位置、发震时刻、真震级、震源初始振幅、震源机制以及介质参数等信息,进而完成微地震监测主要任务的重要途径。为通过对微地震反演技术的研究,获取更精确的微地震信息,进而提升对储层压裂评价的可靠性、降低开发成本以及提高油气采收率,从微地震震源定位、震源机制以及多参数联合反演3个方面对微地震反演进行综述。回顾了近年来微地震反演技术的研究进展,分析了各种反演方法的原理与优缺点,总结了各种反演技术的改进以及应用情况,展望了未来的研究思路和发展方向,为今后微地震反演技术进一步发展提供参考借鉴。     

地震偏移成像分辨率的定量分析

在理论分析的基础上,对地震偏移成像分辨率的定量分析过程进行了数值模拟实验.结果表明,影响偏移成像水平分辨率的主要参数是介质速度、地震子波主频和偏移处理的孔径角.在实验分析的基础上,给出了叠前、叠后偏移成像水平分辨率的经验公式.分析表明,加大孔径角是提高偏移成像分辨率的最有效途径,特别是当孔径角值从15°加大到45°时,分辨率迅速提高; 在偏移噪音允许的前提下,偏移处理应尽量选用45°的大孔径角,至少应选择30°的孔径角.该经验公式虽然是在均匀介质条件下建立的,但同样适用于水平层状介质.在实际应用中,由于聚焦孔径角加大,观测系统范围也必须相应加大,否则经验公式失效.     

基于波形聚类分析的微地震监测事件类型判别及应用

以不同类型微地震监测事件在波形相似性上的差异为基础, 结合发生位置、走时规律和偏振方向等方面的特征, 提出一种基于波形聚类分析的微地震监测事件类型判别方法。首先使用常规的微地震事件识别算法, 快速地得到待分类的疑似事件; 然后进行波形聚类分析, 结合事件的属性特征, 实现对不同类型微地震事件及噪声事件的分类和判别。分类结果可用于波形模板匹配, 识别同类的低信噪比微地震事件; 还可将所有同类事件作为一个整体, 采用全局优化手段提高初至拾取的精度。     

基于三阶累积量一维切片的微地震信号时延估计

由于微地震有效信号易受环境噪声的干扰,严重影响时延估计值获取的准确性.基于此,提出了基于三阶累积量一维切片的方法进行微地震信号时延估计.首先计算信号的三阶自累积量和互累积量,为减少运算量满足野外实时要求取其一维切片,最终通过准则函数求取时延值.相对于传统的互相关方法,该方法对相关性未知的高斯噪声具有不敏感的特点,对相关高斯噪声有更强的抑制能力.仿真结果表明,在添加信噪比为-5~15dB的随机高斯噪声和相关高斯噪声时,其时延检测概率和均方根误差优于互相关方法.在实际资料应用中,对实际微地震噪声进行了概率分布统计分析,并且基于井地联合监测方式,选取井中信号作为参考道对地面资料进行时延值的求取.仿真和实际资料处理验证了该方法的有效性和实用性.     

对微地震监测的最大挑战：目标特性不明

不明确监测目标的特性对微地震监测的技术路线,甚至每一细节影响极大。由于观测点与目标由固体远隔,微地震监测和检验的可靠性比监测隐形航空器和航海器还要艰难。微地震最重要的两个特性是微小且通常是剪切破裂或具有剪切破裂成分,这与爆炸或天然大震甚至地方小震有重大差别。微地震监测的中心任务是使用三分量的地震台网,在仪器研制、数据采集、去噪、计算与解释中,尽力获得和提高有效信噪比。当前微地震监测最关键的是可行可靠的数据采集,尤其在地面。讨论并列举了其他挑战,尤其是井中邻近监测的可靠性。     

深埋隧洞不同掘进方式下即时型岩爆微震对比分析

对某水电站引水洞和施工排水洞钻爆法及TBM开挖段的施工过程进行连续性实时微震监测,将即时型岩爆孕育及发生过程中获得的微震信息进行了对比分析.结果表明:深埋硬岩地下隧洞即时型岩爆的孕育及发生过程中,微震事件在空间位置上从初始的不规则零散分布不断向岩爆区域集合,并且数量不断增加;累计微震释放能以及塑性体积的平均微震释放能均不断增大,TBM开挖过程中岩体能量释放要大于钻爆法开挖;TBM开挖强烈岩爆发生前有轻微~中等岩爆伴随发生并且随着岩爆的孕育过程而逐渐递增,而钻爆法开挖不具有这一现象.     

机器人并行实时采集系统的设计与实现

针对具有被动关节的机器人系统,采用并行处理技术,设计实现了高速实时数据采集系统,该系统可以完成机器人系统的数据采集、数据处理、数据存储、图形显示和交互式控制等功能.实验结果证明本采集系统满足了机器人实时控制的需要,有利于机器人完成高精度操作任务.     

影响微震震源定位精度的主要因素分析

 微震震源坐标是微震监测最基本和最重要的参数之一,定位精度的高低直接影响着微震分析的结果。研究分析了微震震源定位精度的影响因素,台站误差,速度误差及由优化算法带来的误差。采用优化算法确定震源的坐标及震源事件的发生时间时,不同算法求解的源坐标值相差很大,为此,如何选取合理的优化算法意义重大。将麦夸特法(LM)、简面体爬山法(SM)、准牛顿法(QN)、最大继承法(MIO)、自组织群移法(SOMA)、麦夸特法与全局优化算法(LM-GO)、简面体爬山法与全局优化算法(SM-GO)、准牛顿法与全局优化算法(QN-GO)、最大继承法与全局优化算法(MIO-GO)应用到震源定位中,分析不同算法对震源定位精度的影响。研究发现单纯使用MIO、QN、LM很容易陷入局部最优值,选用时应慎重,联合使用全局最优算法可以显著提高定位精度。SOMA、SM-GO、MIO-GO、LM-GO计算结果较为稳定,定位精度高,建议在声发射源与震源定位时优先选用。     

矿山注浆帷幕渗水通道形成过程

根据张马屯铁矿注浆帷幕漏水实例及排水试验结果,通过帷幕及其周围岩体破裂诱发的微震活动研究了渗水通道的形成过程.结果表明:渗水通道的发展主要受采矿活动与帷幕间距离的影响,采矿活动周期性接近与远离帷幕引起帷幕及其周围岩体受力状态的阶段性变化导致渗水通道上微震活动呈现出交替的活跃与沉寂.渗水通道的形成、发展伴随着大量微震活动,利用微震监测方法可分析渗水通道的形成过程及形成原因,确定潜在渗水通道的空间位置,所以微震监测方法是一种极具发展前景的注浆帷幕稳定性监测方法.     

基于HHT的微震信号分析

利用希尔伯特-黄变换(HHT)中经验模态分解(EMD)法,对武钢金山店铁矿微震监测信号进行分解,得到满足一定条件的IMF分量,再对其进行希尔伯特变换,得到能量谱图,通过对波形和谱图的分析,实现微震震源的提取及分类。     

矿山微地震活动时空分布

利用最短距离聚类法对某矿山微地震活动的时空分布进行了分析,结合现场采掘计划,有效识别了井下地压活动区．通过建立各活动区内微震参数时间序列曲线,研究了局部围岩的应力变形规律,探讨了岩体失稳的前兆规律．结果表明：研究期间井下各微震聚集区相互孤立,采掘活动不会引起大范围的地压活动;微震累计事件数及累计能量时间序列曲线出现由平静突然增大时表征了岩体内累积应变能的突然释放,预示围岩稳定性的劣化．根据研究结果,最终建立了基于微震监测技术井下岩体稳定性研究的一般模式．