基于机器学习微震目录构建与被动源地震层析成像的张集煤矿注浆治理效果评价

断层注浆治理是预防煤层下方含水层突水的重要手段,但注浆治理效果评价难度大、成本高,相关领域的研究较少。为此我们提出了一种经济有效的方法,该方法利用矿方已有的实时微震监测系统对煤矿注浆治理效果进行评价。我们的处理流程主要包括深度神经网络(DNN)震相自动拾取、网格搜索定位和双差地震层析成像,并将其应用于安徽淮南张集煤矿1613A工作面注浆治理评价中。利用1613A工作面2020年9月的微震事件反演了工作面附近区域的地震波速结构。结果表明,采动过程中注浆治理区域受到较大扰动,发育了大量微地震事件,在工作面底板以下50 m区域范围内,地震纵波波速高达4.3km/s,这一高波速表明注浆治理效果较好。此外通过开展检测版模型分辨率测试,表明在我们关注区域的地震波速结果具有较高的可靠性。因此采用基于深度学习的微震目录构建和被动源地震层析成像技术可以对注浆效果进行较好的评价。

被动源反射地震勘探研究进展

被动源反射地震勘探作为一种低成本且环保的方法,能够获得比被动源面波勘探方法更高分辨率的反射地震剖面,近年来越来越受到人们的关注.被动源反射成像技术面临着诸多挑战,例如背景噪声场主要受控于面波能量,反射体波信号弱且不易提取;地下实际震源数量有限且分布不均匀,地震干涉重构的虚拟炮集信噪比低;大量检波器长时间观测的海量数据计算和存储瓶颈等.随着便携式节点地震仪和高性能计算的快速发展,被动源反射地震勘探不仅在方法研究方面取得不少进展,而且在地下矿产勘查、碳封存动态监测等方面都有实际应用.本文首先简要回顾地震干涉法的发展历程和如何利用不同地震干涉方法构建虚拟炮集,然后较为详细地介绍从面波主导的背景噪声记录中甄别和提取有效反射信号,以及被动源原始数据预处理、虚拟炮集多次波压制和直接偏移成像等方面的进展,最后通过几个实例了解被动源反射地震勘探的应用现状,并对将来的研究前景进行简单展望.

被动源反射地震方法在四川拉拉矿田海林铜矿勘查中的应用试验

在四川拉拉铜矿田海林铜矿区的勘查工作中,采用被动源地震方法进行勘查应用试验,将获得的成果与AMT(音频大地电磁)成果进行对比,发现吻合程度较高,并且在深部的分辨率要优于AMT。通过试验证明被动源地震方法可以有效识别出层控型矿床的含矿地层和围岩,为丰富矿产勘查的物探手段提供了有益的应用实例。

低频被动地震数据谱分析的最新进展

1 引言 低频被动地震谱分析自从2005年在“firstbreak”描述的首次先导试验以来已得到了迅速发展。 从宽带传感器中获得的数据的低频地震信号异常与油气藏的存在有关。与以前使用的简单甚至有时是错误的振幅异常位置的计算关系相比，最近发展起来的综合了属性分析的处理方法已导致了信号异常与地下油气存在之间的更好相关性。

被动地震使得四维油藏监测更敏感

用4D地震作为油藏管理的主流技术现在已经成熟。与地震技术一直是作为勘探工具的传统理解相比，4D地震的价值体现在油田生产方面。由于最近已经很难单独靠勘探来增加储量，因此地震界已经把重点转移到生产和勘探这两个方面来。现在，新的生产技术提供了增加登记储量的可选途径。

用微震分析识别油气藏：HyMAS方法——巴西一次被动地震先导试验研究的方法和结果

SpectraSeiS公司开发了一种通过分析低频地震信号来识别和描述含油气地质构造的新工具。它提供了一种直接油气指示，可用于优化勘探、评价和生产过程中的井位。油气微震分析（HyMAS）利用了低频地震背景噪声的选择性吸收和油气感应放大。与常规二维和三维地震技术不同，HyMAS是完全被动的，不需要人工震源。取而代之的是，地球上经常存在的地震背景噪声成为了产生油气指示信号的驱动力。当地震背景噪声谱与地质构造相作用时，含有油气填充孔隙的构造与不含有油气的类似构造的修正方式是不同的（图1）。

利用非主动噪声的被动地震

油气勘探领域的最大变革之一就是广泛采用三维反射地震进行远景和油气田成像。把三维地震综合到地质模型中可以大大降低钻初探井、扩边井或探边井的风险，并可以提高生产井的产量。

主动源、被动源地震联合探查技术在阳泉矿区的应用

煤矿采空区引发的地质灾害日益增多,给国家和社会带来巨大危害。探测采空区的方法众多,三维地震勘探的方法因其在探测采空区发育形态、圈定边界等方面的独特优势而广受关注,但是受采空区自身的特殊性和地震勘探方法的局限性、多解性的多重影响,目前地震勘探手段对采空区探测及采空边界的圈定精度较低,且多采用主动源方式探测,方法较为单一。详细研究并阐明主动源、被动源地震联合探测采空区过程中观测系统设计、互相约束处理、多属性解释、主被动源联合解译等关键过程、关键步骤,既充分利用布置的密集接收台阵,发挥被动源地震不易受地下地层结构条件变化影响的优势,精确刻画速度结构;又充分利用主动源地震获取的高精度速度结构模型数据,同时也弥补了采空区域主动源地震激发、接收效果差的不足,两者相辅相成、互为补充。采用主、被动源地震进行联合探测采空区的方法,减小了仅依靠主动源方法易受地层结构变化和采空塌陷角等影响而导致的采空区边界的圈定误差,提高了采空区探测的精度,为煤矿的安全生产提供更加精确、可靠的技术指导,降低了安全事故率,可望在以后的探测中发挥更加巨大的作用。

主动源、被动源地震联合探测技术在探查采空区中的应用

煤矿采空区引发的地质灾害日益增多,给国家和社会带来巨大危害。探测采空区方法众多,三维地震勘探的方法因其在探测采空区发育形态、圈定边界等方面的独特优势而广受关注,但是受采空区自身的特殊性和地震勘探方法的局限性、多解性的多重影响,目前地震勘探手段对采空区探测及采空边界的圈定精度较低,且多采用主动源方式探测,方法单一。通过研究探索总结利用主、被动源地震进行联合探测的采空区的技术体系,克服单纯采用主动源三维地震勘探易受地层结构影响的技术束缚,在以后的探测中发挥更加巨大的作用。

地热资源地震勘探方法综述

全球地热资源丰富,具有巨大的开发潜力,它将在全球的经济发展中起到强大的推动作用。地震方法是高精度地热勘探开发中不可或缺的手段。地热资源地震勘探方法包括主动地震和被动地震两大类,这两类地震方法在地热勘探的不同阶段各自发挥着重要作用。首先分析了地热储层的地震响应特征,然后总结了国内外被动地震和主动地震勘探新技术,为进一步提高我国的地热资源地震勘探水平提供一些借鉴。研究表明,被动地震在地热田最初的普查中起到关键作用,但是在地热储层特征的精细刻画和裂缝探测的预测精度方面,该方法存在一定的缺陷;主动方法虽然成本相对较高,但是由于其高信噪比和高分辨率,所以它能更好地描述储层特征,为未开发地热区选区评价和井位优选提供可靠的技术保障;此外,多波技术也将是地热勘探未来发展的重要方向。

被动源面波和体波成像在内蒙古浅覆盖区勘探应用

地震勘探具有勘探深度和分辨率的优势,在矿产勘探中多被采用.但主动源反射地震具有成本高、在矿区采集困难等难题,限制了其广泛应用.无需主动源激发、利用天然噪声的被动源地震应用于勘探,可成为其低成本替代选项.本文在内蒙古浅覆盖区矿区进行了被动源勘探试验,采用相关计算获得拟炮集记录,并基于频率域信噪比计算,在生成拟炮集前实现了面波和体波甄选,分离了面波和体波.应用面波反演的横波速剖面识别了覆盖层厚度.体波数据经反射波常规处理,获得了成像剖面.经与主动源反射剖面对比,主要结构的反射特征呈现了良好的一致性.本文试验验证了被动源勘探在内蒙浅覆盖区具有良好应用前景,为低成本的面积性勘探实施提供了新的选择.

基于环境噪声的地震响应重建方法及应用

被动源地震干涉能够从环境噪声中重建有用的地震响应,如面波甚至体波,以用于建立地下速度模型。但由于环境噪声源具有随机分布的特征,记录混沌而杂乱无序,如何进行资料预处理并从中重建地震响应是一件具有挑战性的工作。为此,针对地表噪声源记录特点以及噪声源分布不均匀而导致重建因果格林函数与逆时格林函数不相等等问题,提出了振幅规则化和求和虚源道集构建方法,显著改善和增强了重构地震响应中的面波信号。利用高铁线附近采集的环境噪声数据,进行了地震响应重建试验,结果表明:振幅规则化和求和虚源道集构建方法能有效地从环境噪声中恢复直达波和面波响应,可进一步用于走时层析成像和面波反演以及近地表纵波和横波速度模型的建立。

被动源瑞利波两道法提取频散曲线的质量控制方法

近年来,迅速发展起来的被动源瑞利波勘探技术将环境噪声当做信号源,具有抗干扰能力强、施工条件受限少等优点,更适合于城市周边等地区的勘探工作。而影响被动源方法成像精度的关键因素是频散曲线的提取质量。当前被动源瑞利波法主要根据空间自相关与时域互相关之间的联系,利用Aki公式计算瑞利波频散曲线。该方法对于长周期观测数据(连续几个月以上)具有较好的提取效果,但对于实际工程应用来说,希望数据观测周期越短越好(如一天或几个小时),此时利用Aki法拾取频谱实部曲线零点时,互相关函数频谱会出现零点增多或缺失的现象,导致频散曲线的提取出现误差。文中针对这一问题,通过采用不同的归一化方法、选择不同的时窗长度进行互相关、设置高斯滤波器对互相关函数进行滤波以及筛选频谱零点的处理方法,结合均方误差、相关系数以及信噪比验证频散曲线的可靠性,来控制频散曲线的质量。通过理论模型被动源数值模拟结果试算和陕西凤翔县野外实际噪声数据处理,验证了本文频散曲线质量控制方法的可行性和有效性,对被动源瑞利波法频散曲线提取具有一定的参考价值和实际意义。

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。

汶川地震的岩石圈深部结构与动力学背景

中国西部地区由于受到印度板块向北推移挤压,青藏高原强烈变形,高原内部及其边缘的活断层上经常发生强烈地震,是大陆内部最活跃的地震区。汶川8级地震就发生在青藏高原东缘的松潘-甘孜地块与扬子地块交界的龙门山主中央断裂带上。作者利用面波层析成像、跨龙门山的被动源地震观测、爆破地震剖面的结果对震源附近的岩石圈结构和动力学特征进行研究,发现松潘-甘孜地块与扬子地块的岩石圈结构与性质有重大差异。扬子地块岩石圈显示为高速、坚固和稳定特性,而松潘-甘孜地块为低速、软弱及易于破碎。在松潘-甘孜地块中,中地壳内普遍存在一个低速层,它是引起中上地壳推覆运动的滑脱层,龙门山的推覆构造就是上部地壳仰冲的结果。汶川地震震源深度为14 km,正好位于龙门山推覆体的映秀-北川主中央断裂带上。

基于波动方程差分和Kirchhoff积分的被动源弹性波逆时成像对比研究

对地壳和上地幔地下结构成像是地震学研究的重点问题,传统上接收函数法的原理是基于水平层状介质和远震平面波近垂直出射假设的叠加方法,难以适用于复杂地下结构的成像。勘探地震学中的叠前深度偏移类方法(如被动源逆时偏移(PS-RTM)),可以用于复杂结构成像,与传统接收函数的共转换点叠加方法相比有更高的成像精度。基于双程弹性波动方程差分法的PS-RTM必需满足计算的稳定性,对模型网格尺寸和时间步长有较高要求,其巨大的计算量导致成像效率太低。而Kirchhoff类叠前深度偏移具有很高的计算效率,并且对观测方式和时空采样间隔的要求更加灵活,在勘探地震的三维偏移和速度分析中得以广泛应用。首先介绍被动源PS-RTM实现中的波场分离和成像条件,进一步提出适用于单分量和多分量被动源弹性波的叠前Kirchhoff逆时偏移方法,利用Kirchhoff积分方法重构纵波和横波的波场,通过应用被动源成像条件获得地下结构的图像。利用西藏某区的深部构造模型合成理论数据进行测试,对莫霍面成像与PS-RTM方法的成像效果相近,表明所提出方法的有效性。为了讨论观测台站疏密程度对被动源弹性波逆时偏移的影响,用几组不同台站间距合成测试检验,对比被动源弹性波波动方程和Kirchhoff偏移的适应性差异。

背景噪声和密集台阵成像技术在哈尔乌素露天煤矿采空区的应用

未知煤矿采空区是煤矿安全生产的巨大隐患,探测煤矿采空区的位置和形态对于保障煤矿安全生产具有重要意义,因此煤矿采空区探测是煤矿安全生产的关键内容之一。目前采空区探测方法较多,但存在成本高、周期长、效率低等问题。近些年来随着密集台阵观测技术的快速发展,背景噪声成像分析在浅层结构探测方面也得到了广泛应用。本文采用基于节点地震仪密集台阵观测和背景噪声成像技术,在内蒙古哈尔乌素露天煤矿区附近布设的145个台站,台间距为16 m,开展为期10 d的连续观测,利用背景噪声成像技术对煤矿采空区进行成像分析。结果表明:(1)通过背景噪声、ESPAC等方法获得探测区的橫波速度结构,背景噪声探测方法可以较好地圈划出测区内的横波低速异常体;(2)根据横波低速区域分布特征获得采空区潜在位置,与钻孔验证揭示的采空区位置吻合较好,验证该方法勾画采空区的良好效果。相关成果显示,利用地表密集地震台阵观测开展背景噪声成像并结合ESPAC方法进行数据处理是进行露天矿采空区探测的一种经济、有效的手段,具有广泛的应用前景。

西乌鲁木齐地区上地壳波速结构及其构造解析

乌鲁木齐市西部地区处于北天山地震带中,是准噶尔含油气盆地的南缘中部的一部分。本研究于2010年5月至10月在该区域部署了20个微地震观测台站。通过对记录的天然微地震资料的分析发现:研究区微地震活动比较频繁,但总体分布比较离散,没有明显沿着某条或某几条断裂成带状集中分布。说明北天山地震带在研究区内的地震活动主要受控于多级构造,也是研究区处于宽缓盆山转换带的一个典型特征。利用三维地震层析成像反演获得了区域上地壳三维纵波速度结构,并利用统计分辨率矩阵分析方法获得了反演模型的三维空间分辨率分布。所获得的波速结构显示:属于准噶尔盆地的乌鲁木齐山前凹陷比柴窝堡凹陷沉积地层厚,而柴窝堡凹陷与博格达复背斜具有相似的地层特征。分割乌鲁木齐山前凹陷与柴窝堡凹陷的东西走向构造块体边界断裂较发育,倾向南,倾角较缓,该断裂应该是北天山地震带的主断裂;分割柴窝堡凹陷与博格达复背斜的近南北走向构造块体边界断裂不发育。此外,柴窝堡凹陷北部5～10km深度范围内存在一个局部隆起区,可能具有良好的油气资源勘探前景。

微破裂向量扫描技术原理

对Semblance叠加公式进行了扩展,考虑了震源机制及其求解过程,开发了微破裂向量扫描技术,在开发区使用地震台网扫描地下空间破裂活动释放的能量,以适应地表监测微破裂时信噪比较低、地下微破裂多为剪切错动的特性。类似于开发区观测环境的算例结果表明,当信噪比降低至0.5时,人们仍可辨别破裂能量释放点,并估计破裂的震源机制。由此可知,利用不影响生产的、稀疏的、三分量的地震台网在地表监测开发区的地下破裂并使用微破裂向量扫描处理技术是可行的。