Rock bridge slice element method in slope stability analysis based on multi-scale geological structure mapping

The searching method of failure surface which consists of complex geological structures in high and steep rock slopes was studied. Based on computer simulation technology and Monte-Carlo method, three dimensional multi-scale geological structures such as engineering scale and statistical scale structures of the slope were simulated. The searching method of failure route which consists of joints and rock bridges was determined via simulation annealing method by considering the shear strength of joints or rock bridges in one supposed route. When shear strengths of all the supposed routes were computed, the least shear strength route was considered failure route. Then, the inclined slice of joint slices and rock bridge slices were separated according to the position of joints and rock bridges. For the rock bridge slices, by distinguishing the failure model, the force direction to the next slice was defined. Finally, the limit equilibrium equations for every slice were established, and the slope stability factor was obtained. One practical example indicates that the discussed method is more closely to the real condition.

基于微震监测的深部下分层巷道掘进围岩破坏特征研究

针对分层采场内掘进巷道利用微震有效实施围岩破坏监测的难题,以淮南矿区潘二煤矿12221下分层掘进工作面为工程背景,开展了下分层开采巷道掘进微震监测研究,提出了相应的随掘微震监测方法,分析了分层开采条件下巷道掘进围岩破坏特征。结果表明,以所提出的等距交错往复式随掘方法搭建微震监测系统能够实现对现场破裂信号的有效拾取,巷道掘进过程中微震事件以地质结构为界线呈现阶段性分布特征,也验证了方法的合理性;同时,受上分层采动影响下的巷道围岩破坏呈现蝴蝶形分布(10 m),在掘进巷道两帮围岩的肩颈位置呈现出较大范围的破坏(15~20 m)。研究结果可望为微震监测技术应用及巷道围岩支护提供一定指导。

基于自训练的多标签岩矿石薄片分类方法

岩矿石薄片识别是一项专业性要求极高的任务,人工识别常出现不可避免的主观错误,且效率极低。深度学习图像识别技术是可以高效进行岩矿石薄片识别的方法,但训练深度学习模型需要大量标注数据,因此如何高效利用有限标注数据具有重要意义。通过采用多标签分类方法,在有标签数据集上先训练一个分类器,然后使用该分类器为大量无标注的岩矿石薄片生成伪标签,最后使用有标签的训练数据和所有无标签数据重新训练模型。结果表明,采用多标签分类方法识别岩矿石薄片结构及矿物是可行的,同时使用半监督学习方法训练模型,在不进行大量人工标注的情况下,可提高该模型的泛化能力。

基于层一致性平均教师模型的半监督岩石薄片图像分类

传统的岩石薄片图像分类依赖于大量人工标记的图像样本,这种方式受制于标记人员的经验和能力,且无法通过不断增加的未标记岩石薄片图像样本实现分类能力的可扩展式增强。该文提出的在平均教师(mean teacher, MT)模型的基础上,通过在无监督损失中添加层一致性正则化项的方式约束师生模型的层次结构,实现对未标记数据信息的有效利用。消融实验和层一致性平均教师(hierarchy consistency mean teacher, HCMT)模型对比实验结果表明,层一致性正则化方法利用了未标记数据的有效信息,提升了MT模型的分类效果,使得HCMT模型可以在半标记数据集中获得如全标记数据集相似的分类能力。该实验表明,半监督学习模型利用大量未标记岩石薄片图像数据可以提升模型分类的能力。

基于深度学习的砂岩组分显微图像识别

识别砂岩中的石英、长石和岩屑对判断沉积环境具有重要意义,但传统的人工识别方法存在主观性强、对经验依赖程度高等问题。利用深度学习、卷积神经网络等技术构建了一种基于Faster R-CNN目标检测算法的砂岩显微组分图像识别方法,实现了正交偏光下对薄片图像中石英、长石、岩屑3种组分的智能识别,3种组分平均识别准确率为89.28%。为了验证模型的可靠性,实验对比了不同算法和特征提取网络,结果表明:Faster R-CNN目标检测算法的识别效果优于YOLOv3、YOLOv4、YOLOv5s,ResNet50特征提取网络的表现效果优于VGG16。采用ResNet50特征提取网络的Faster R-CNN目标检测模型优势显著,它可以更好满足岩石薄片的识别要求,为传统的人工方法提供智能化技术方案。

Study on the Igneous Rock Seismic Facies in Yingmai 32 Blocks

The western part of north Tarim Uplift underwent multi-stage tectonic movement and multiple stages of magmatism. Igneous rocks are associated with carbonate and buried deep. The seismic response characteristics of igneous rocks are similar in many respects to the seismic response characteristics of karst, making the identification and prediction of igneous rocks more difficult. This study compares the seismic reflection characteristics of igneous rocks. Set up three types of igneous rock seismic facies model penetration type, fracture type and central type. And it concluded that a time-slice, coherence analysis, analysis of the seismic properties of the layers and the method of three-dimensional engraving to identify the igneous rocks. This method has been applied to the identification and prediction of carbonate rock buried and hill igneous rocks in the north Tarim basin YingMaiLi region and has achieved good results.

岩石薄片全视域多维数字化图像采集技术研发及应用

针对目前老井库存岩石薄片老化、丢失,无法实现数字化图像共享以及新井现场岩石薄片应用浅表化等问题,研发了岩石薄片全视域多维数字化图像采集技术,实现了对岩石薄片的广域、多维度地质特征识别及同屏多人协同研讨,增强了对岩石薄片内特殊矿物、孔隙、裂缝等特征认识的统一性、准确性。全视域多维数字化岩石薄片图像所反映的地质特征较传统岩石薄片更加丰富,岩性特征识别更加准确,更有利于支撑地质沉积与成岩演化研究。该技术的研发与应用,不仅实现了早期老井库存岩石薄片的数字化存储,同时有利于现场勘探中储层的快速评价,从而为油田勘探开发的数字化建设提供了有力支撑。

特厚煤层下分层回撤通道围岩稳定性分析

针对特厚煤层下分层工作面末采期间回撤通道围岩控制难题,以大柳塔煤矿活鸡兔井1-2特厚煤层为研究背景,通过数值模拟及现场实测的方法,对末采期间回撤通道围岩应力及塑性区演化分布展开研究,提出围岩控制方案并成功应用。结果表明,特厚煤层下分层工作面过上分层采空区末采贯通前,下分层回撤通道围岩垂直应力场略微增大,工作面前方剩余煤柱塑性屈服,回撤通道围岩塑性区基本不发生再扩展;至末采贯通时,回撤通道区段煤柱帮围岩垂直应力集中程度显著增大,工作面及回撤通道围岩塑性区扩展剧烈,围岩变形破坏较为严重,易导致矿井动力灾害发生。根据末采期间工作面及回撤通道围岩塑性区分布,确定回撤通道采用支护(锚杆索+网+钢带)-改性(注浆)的协同控制方案,现场应用取得良好效果。

南秦岭勉略构造带中堂沟火山岩地球化学特征及其地质意义

通过对分布于勉略构造带中段三岔子西侧中堂沟地区的火山岩进行详实的野外地质剖面调查,发现其为一套绿片岩相浅变质火山岩,岩石组合以变安山岩为主,含有少量的变玄武岩和变英安岩,主体为钙碱性系列。岩石地球化学研究表明3类岩石均具有轻稀土富集型稀土配分曲线,并显示弱的Eu负异常;微量元素方面,岩石普遍富集大离子亲石元素Cs、Rb、Ba,亏损高场强元素Nb、Ta,相对亏损P、Ti,不活动微量元素Zr、Hf、Tb、Y等既无明显的相对亏损也无显著的相对富集。在La-La/Nb、Nb-Nb/Th和La/Yb-Sc/Ni等环境判别图解中,变玄武岩和变安山岩样品点均落在岛弧火山岩范围内,并结合其岩石组合特征指示该套火山岩应形成于大陆边缘弧(活动陆缘)环境。其中变玄武岩和变安山岩岩浆起源于楔形地幔的部分熔融,且有陆壳物质的参与;变英安岩的形成则与壳源物质的部分熔融有关。

基于粒子群优化的岩石薄片三维图像重建

基于2维图像的砂岩3维结构重建中,确定3维结构的自相关函数分布是一个难题。基于傅里叶变换的重建方法利用经验公式确定重建3维结构的自相关函数,但重建结果的误差较大。该文提出以3维结构的自相关分布作为粒子的位置,以3维结构与2维图像统计特征的误差作为粒子的适应度,用粒子群优化确定重建问题的最优解。与基于傅里叶变换重建算法相比,该方法得到的重建结果统计特征与2维图像的相似度明显提高。与经典的模拟退火重建算法相比,达到相同的重建效果,基于粒子群优化的重建方法具有更高的效率,具有良好的实际应用价值。

利用分频地震属性进行古风化壳岩溶储层预测--以千米桥潜山凝析气田为例

古风化壳岩溶储层的主要储集空间是长期暴露及淡水溶蚀作用形成的有效缝洞空间,其岩性特别是灰岩的基质孔隙度总体很低,储层的渗流通道主要依靠裂缝,因此以灰岩为基础的古风化壳岩溶储层的有效储集空间主要是大中型溶洞以及相互沟通的裂缝系统,而以白云岩为基础形成的古风化壳岩溶储层则表现出较高的基质孔隙及渗透率,其中的缝洞系统特别是大中型溶洞则没有灰岩古风化壳岩溶储层那样发育,时而会出现粘土含量相对较高、油气产量不稳定的情况。为了有效区分裂缝储层和粘土含量的响应特征,分析了振幅统计类、复地震道统计类以及相关统计类10余种地震属性的特征,并与已钻井的各种动、静态资料进行了对比,发现低频异常与含气储集层渗透率较高有关,高频振幅异常通常提示粘土含量较高。该方法在千桥潜山凝析气田的古风化壳岩溶储层预测中取得了很好的效果。

圆板状岩样破坏过程中的渗透特性实验研究

利用一种自行设计的附加渗透试验装置,在MTS815.02岩石力学伺服试验系统上完成了圆板状岩样破坏过程中的渗透特性试验,得到了圆板状岩样渗透率、渗透压差、渗流速度与轴向荷载的关系,并对试验结果进行了分析和讨论。研究表明:1)岩样在渗透的同时发生弯曲变形,岩样的渗透率与其受力状态密切相关,当达到峰值载荷时,渗透率急剧增大,由此验证了突水是伴随着结构破坏的渗流失稳过程;2)岩样在破坏过程中,当轴向载荷达到峰值时,岩样两端压力差急剧减小;3)岩样两端压力差保持0.2MPa,轴向荷载达到峰值时,增压器活塞位移急剧增大,即渗流速度突然变大;4)冲剪破坏为圆板状岩样的主要破坏形式。

地震属性在英买力地区火成岩描述中的应用

塔里木盆地古生界火成岩十分发育,但由于埋藏深,厚度、岩性、产状横向变化大,再加上地表地质条件较差。地震资料的信噪比较低,因此,火成岩识别比较困难。为此,在塔里木盆地英买力地区,利用三维地震资料开展了地震属性分析技术识别火成岩方法研究。在英买力地区,火成岩与碳酸盐岩为共生状态,两种地层的速度十分接近,用常规速度分析方法难以将它们区分。利用地震相分析方法对火成岩的地震相进行了划分,在地震剖面上火成岩具有板状、弧状、蘑菇状、丘状等特征；利用地震振幅属性对火成岩的反射特征进行了分析,在地震剖面上火成岩的内幕反射表现为弱振幅；综合利用分频技术以及相干数据体和三维地震资料的时间切片对火成岩的地震响应特征和平面分布特征进行了描述。对英买力地区火成岩的形态和空间展布规律进行了预测,建立了火成岩发育模式。

基于随机森林的K-近邻算法划分火成岩岩性

针对火成岩油气藏火成岩岩性划分难,岩性划分准确率受薄片鉴定样本数量影响大的问题,利用随机森林(RF)算法分析不同的测井曲线与火成岩岩性相关性,再利用K-近邻(KNN)算法划分小样本薄片鉴定情况下的火成岩岩性。将研究成果应用于川西地区二叠系火成岩地层,结果表明:测井曲线与岩性相关程度从高到低依次为GR、R_(t)、DEN、CNL、AC;KNN算法划分火成岩岩性,k取值受分类数量和训练样本数量2个因素控制,样本数量较小时后者影响程度大于前者;k为3时,24个火成岩训练样本(5种岩性)KNN法回判准确率为87.5%,14个火成岩(5种岩性)测试样本测试准确率为92.5%。对比图版划分火成岩岩性,KNN算法受人为影响小,参数调节简便。该研究对小样本情况下火成岩岩性划分有重要指导意义。

地震沉积学在D区的初步应用

地震沉积学是在岩性油气藏勘探开发实践过程中,继地震地层学和层序地层学之后,逐渐发展起来的一门新兴的边缘交叉学科,是层序地层学,沉积学,地震储层预测技术在岩性油气藏预测中相互渗透、相互结合的产物。这里结合实例探讨了实用地震沉积学若干关键技术,如最小等时研究单元,岩相物理分析,相控下的沉积微相分析等,为相控储层预测提供了理论和技术保证。

分层开采底板岩体渗透性变化的试验研究

华北煤田石炭二叠纪煤系地层底部存在着含水丰富的奥陶纪石灰岩 .开采实践表明 ,一旦煤层与奥灰之间的隔水层内存在地质构造或煤层开采引起底板岩体破坏 ,可能会在煤层和含水层之间形成导水带 ,从而诱发突水 .介绍了分层开采对底板岩石渗透性影响的试验成果 ,并进行了详尽的分析 ,获得了分层开采对煤层底板岩体渗透性的影响规律 .

基于深度信念网络的岩石粒度分类

为提高地质研究中石粒度分析的识别精度,提出一种基于深度信念网络的分类方法,该方法通过深度信念网络模型自动提取图像特征、构建分类器,实现基于薄片图像的岩石粒度自动识别。使用来自鄂尔多斯某油田区域的4 800张岩石图像对深度信念网络进行训练,用其中1 200张岩石图像测试模型的准确性达到了94.75%。理论与实验综合分析结果表明,使用深度信念网络对岩石图像进行粒度分类能够得到更加准确、高效的分类结果。

基于SinGAN的岩石薄片图像超分辨率重建

岩石薄片图像对研究石油地质特性以及油气勘探都有重要的意义。由于各种因素的限制,获取到的岩石薄片图像经常会出现分辨率较低的情况,一定程度上限制了研究者对其细节信息的掌握。而一般的神经网络超分辨率算法都需要大量的数据作为训练集,为了提升岩石薄片图像超分辨率重建算法纹理细节信息还原能力,本文利用单图像生成式对抗网络,不需输入大量数据集,对岩石薄片图像进行超分辨率重建。采用鄂尔多斯某油区岩石铸体薄片图像进行训练,通过峰值信噪比(Peak Signal to Noise Ratio,SSNR)和结构相似性(Structural Similarity,SSIM)评价指标进行模型评价,实验结果表明:该方法超分辨率处理的图像在视觉效果和评价指标上均具有良好的效果。

阿克库勒凸起于奇地区YQ3井奥陶系碳酸盐岩油气成藏研究

于奇地区是塔河油区外围重要的油气勘探地区.以成藏理论为指导,应用荧光薄片及流体包裹体分析等技术和方法,综合研究分析了于奇地区YQ3井区中下奥陶统鹰山组碳酸盐岩油气成藏条件及成藏主控因素.研究结果表明,YQ3井区鹰山组储层类型为洞穴型、裂缝-孔洞复合型和裂缝型,洞穴、溶蚀孔隙和中小型裂缝普遍发育,但洞穴充填相当严重;区域封盖和直接封盖能力较好,但海西晚期构造运动对本井区油气保存影响较大;至少发生了4次油气注入成藏期,即海西晚期、燕山期、喜山早期和喜山中期,其中最重要的油气注入成藏期为海西晚期和喜山期;油气藏形成主要受到3种因素的控制,即油气源区是控制本井区油气分布和富集的主要因素,盖层等保存条件是控制本井区油气分布和富集的关键因素,有效储集体发育程度是控制本井区油气分布和富集的重要因素.

综合地震属性分析在JZS油气田太古界变质岩潜山储层预测中的应用

裂缝性变质岩储层的研究理论、方法与孔隙型砂岩储层有明显不同,主要在于变质岩大部分原生孔隙为次生的构造裂缝所代替,此类裂缝不仅是储集空间,也是油气的渗流通道。由于潜山变质岩储层埋藏深、构造复杂,地震资料品质差,给储层解释和预测带来较大的难度。本文在已有技术的基础上,总结出一套有效的裂缝性变质岩潜山储层预测技术,主要包括:精细沿层方差体切片技术、基于叠前地震数据体的频谱成像分析技术、构造应力场分析技术和吸收衰减属性分析技术等,其中以方差体切片使用效果最明显。利用此套技术对JZS油气田太古界潜山储层中裂缝性储集层发育情况和含油气性进行了预测。预测结果与钻井结果吻合很好,表明该套技术具有较好的应用前景。