模拟退火算法在地震定位中的应用

阐述了模拟退火算法及其在地震定位中的原理,以震相观测到时与理论到时之差(到时残差)为目标函数,利用模拟退火算法求解目标函数的最小值以获得地震的震源参数。在模拟退火算法的地震定位中根据震相的可靠程度对不同震相设置了相应的定位权重;对震相的走时误差设置了3组不同的值,以分析走时误差对定位结果的影响,对随机生成的1000个模拟地震进行模拟退火算法再定位。结果表明,走时误差越小,定位结果越准确。最后,通过地震震例进一步验证了模拟退火算法在地震定位中的可用性。     

水力压裂微地震事件定位方法综述

随着国内外页岩气勘探开发的不断深入,水力压裂微地震监测技术重要性越来越大,而该技术的核心是微地震事件定位.近些年前人对微地震事件的定位方法做了比较深入的研究,形成了众多定位方法.为此,依据目标函数构造及其求解方式对微地震事件定位方法进行了分类,主要介绍了两大类具有代表性的微地震事件定位方法:(1)基于走时的射线追踪定位方法;(2)基于波形的偏移定位方法.然后对其算法思路流程、优缺点等方面进行了归纳总结,分析了各类算法的研究现状及两种典型算法的应用实例,最后对微地震事件定位方法的发展趋势进行了展望.     

干涉走时微地震震源定位方法

本文基于地震波场干涉原理,建立了干涉走时微地震震源定位方法.该方法将两个接收点相对于一个微地震事件的走时差(称为干涉走时)的扰动作为残差函数,通过迭代求解最小残差函数,最终获得震源的空间位置.干涉走时震源定位方法利用两个接收点的到时差消除发震时刻未知和速度模型误差的影响,简化了震源定位算法.数值计算表明,本文提出的干涉走时定位方法在速度模型有误差的情况下仍然可以获得准确的微地震震源定位.     

一种改进的基于网格搜索的微地震震源定位方法

震源定位是微地震监测技术要解决的主要问题.目前,井下微地震监测多采用走时拟合法计算震源位置.常规方法受到环境噪声、初至拾取误差、速度模型误差等因素的影响,定位结果存在一定误差.为了提高定位精度,本文提出了一种改进的基于网格搜索的微地震震源定位方法.本文方法根据P波的偏振特征参数计算概率密度函数求取震源方位角,并采用改进的目标函数和搜索算法计算震源的径向距离和深度.模型数据和实际资料的处理结果表明,本文方法具有较强的抗噪性,计算得到的震源方位角更加接近真实值;与常规目标函数相比,本文方法采用的目标函数具有更好的收敛性,其定位结果受初至拾取误差和速度模型误差的影响更小;本文提出的搜索算法能够消除由于错误拾取造成的观测到时中的异常值对定位结果的影响.     

上海地震台阵(网)近震定位的翻台方法

为了快速而精确地确定震源位置，尽可能减少定位所产生的误差，引入了求解准则函数极小值的“POWELL”方法、“模拟退火法”、求解震源深度的“PTD方法”和“翻台法”用于近震定位。本文利用上述方法编制了近震定位程序，经过理论和实际应用的严格考察，已在全国部分数字化地震台网中推广使用，效果较好。     

Rundle模式地震的爆发判据

介绍了Rtadle模式地震分叉结构理论的要点,在此基础上,根据能量极小值原理,分别推导出Rundle模式地震的弱震和强震爆发判据．     

用于地震定位的SAMS方法

由于地震定位受发震时刻与震源深度间强烈的折衷关系的困扰及反演问题的非线性影响,该问题一直未得到根本解决. 为此,本文提出了一种新的定位方法--SAMS法,该方法利用走时残差和到时残差之绝对值极小作为目标函数,用快速模拟退火法求解反演问题的解答. 并将该方法用于1999年9月21日台湾集集地震的再定位,其结果与其他方法相比,SAMS方法不仅降低了发震时刻与震源深度间的折衷关系对定位结果的影响,而且其定位结果具有很高的稳定性和分辨率.     

单震相微地震事件识别与反演

为了对单震相微地震事件进行识别,同时将识别出来的微地震事件进行定位.根据单一震相任意两道到时差与微地震事件、检波器空间位置及震相速度关系的特征规律,研究了单震相微地震事件识别方法.首先分析到时差与以上各变量的内在变化规律,建立起到时差与各变量之间的定量计算关系,然后就相邻道到时差和检波器排列的首尾两道到时差,研究了具体...     

智能化网络地震监控和实时数据处理系统

中国数字地震台目前所采用的数据处理软件存在下列不足:1)不能对含lg震相的地震定位;2)不能计算mB、mb震级;3)不能自动生成月报;4)不能实现数据共享和独立完成地震速报;5)近震参数计算误差较大;6)地震定位效果不好。为此,我们基于VisualBasic软件平台,开发出智能化网络地震监控和实时数据处理系统。该系统除克服了以上不足外,还实现了数字地震仪工作状况的实时监控、地震参数计算、地震速报、各种地震单台定位、地震事件检索查询、地震编目、震相反推分析、数据传输等功能。该软件囊括了数字地震台全部日常工作,减轻了台站人员的工作量,有助于提高地震监测质量,充分发挥了数字地震仪的优越性。该系统在洛阳台近1年的试用中取得了较好的效果     

提高地震定位精度新方法的研究

根据现有台网的分布密度、仪器配置的状况和目前震相判读精度提出了一些新的措施来提高地震定位的效率和精度。主要思想有采用“全局搜索和单纯形综和求解法”求解方程的极值，计算中考虑地球曲率，并做椭球校正。采用“翻台法”来改善目标函数、实现“目标函数拉伸”的思想、控制解域和自行调整发震时刻提高求解的稳定性和精度。采用“模拟退火法”的物理性质来控制试错解的跨越长度，提高求解效率和解的分辨精度。采用区域走时表加台站校正值的思想来减小速度模型的复杂性。采用ＰＴＤ方法和ｓＰｎ－Ｐｎ方法来求震源深度。在地震定位过程中显示地图经纬度，同步演示定位过程及结果。同时还在屏幕上显示传统的交切结果以帮助分析人员判定定位结果的可靠性。区域走时表采用地壳曲面模型，允许模型带有低速层，各层具有梯度，且不限层数，自动使用台站校正值并给出定位误差。根据上述思想和不同的需要分别编制了地方、区域台网定位程序，全国、全球地震定位程序，极远震定位程序用于速报和专门用于研究的地震定位程序。这些程序还带有求震源深度和震级的功能。对于专门进行地震定位研究的工作，还提供了绘制地震定位误差二维等值线图和三维误差分布图的功能。     

基于微震监测技术的田野文物防盗方法研究

国内外对于微地震监测技术的研究虽然并不成熟,但其在油气田、煤田、地热等领域的应用得到了快速的发展.本文在分析研究古墓等田野文物被盗时人为活动特点基础上,提出了采用微地震监测技术,通过建立微震动监测网,实现对田野文物防盗掘保护的实时监控的技术方法.该方法通过对地下半空间介质内地震信号的采集、传输、处理和识别,实现对目标区域内地下挖掘、爆破盗掘等犯罪活动的实时监控和报警.结合河南某古墓防盗掘监控系统的试验研究,详细讨论了系统构成,以及最大限度防止漏报,减少误报的技术措施.近两年时间监测结果表明,利用对盗墓时产生的微震动信号的监测,是古墓等田野文物防盗保护的较为有效的技术途径,弥补了现今安防技术对于地下活动监控的不足.     

水力压裂微地震井地联合监测系统及仪器

水力压裂技术是油气田增产和低渗透油田开发的有效技术手段,通过监测油层裂缝延展过程中产生的微地震事件,能够有效地判断裂缝走向.现有的井中监测方法存在成本较高、施工难度大的问题;地面监测存在信号信噪比低、垂向分辨能力差等问题.本文采用井地联合微地震监测的方法,在地面布置采集仪器的同时,选择邻近的单口监测井放置井中仪器,对微地震事件进行联合监测定位.采用联合监测的方法,在水平方向和垂直方向上都能够获得较好的监测视角,对比单一监测方法提高了微地震事件的定位精度.在此方法的基础上研制的井地联合微地震监测仪器系统,解决了现有仪器系统在进行联合监测时通讯链路不通的问题,实现了在压裂施工现场对微地震联合监测数据的实时回收、处理及结果呈现.应用本系统在大庆油田进行现场监测,获取的微地震事件对压裂裂缝进行了有效评价;通过对已知射孔点进行反演定位,采用井地联合监测将定位误差由地面监测的32 m降低至14 m,验证了本文技术的有效性.     

煤矿井下微震震源高精度定位研究

煤矿井下微震震源准确定位,对于动力灾害监测预警具有重要意义.由于微震震源需要通过井下传感器接收信息反演确定,传感器的安装位置限制于煤矿井下巷道周围,传感器沿巷道近平面的不合理布置将大大降低震源定位精度.针对由传感器信息反演震源位置引起的病态问题,本文提出了基于微震监测测点优化布置的震源高精度定位算法.首先通过计算系数矩阵条件数,判定病态问题;然后利用中心化法和行平衡法联合进行病态矩阵预处理.对预处理后的矩阵A、b利用L曲线法计算正则参数,结合Tikhonov正则化算法计算得到震源坐标正则解.研究结果表明,中心化法有效降低了矩阵数量级,行平衡预处理降低了病态条件数,预处理后Tikhonov正则解的震源坐标误差最小可以达到3.09m,与预处理前的高斯消去解相比误差大大降低.通过上述优化处理,实现了井下受限空间微震监测震源高精度定位.     

基于各向异性分析的微地震震源矢量场重建和裂缝解释

针对微地震裂缝解释的复杂性,从震源矢量场的重建开始研究,在研究VTI介质速度模型各向异性条件下的走时和透射系数的变化特征基础上,形成了各向异性条件下的群、相速度及透射系数的计算方法.针对多级检波器水平分量朝向的多向性特点,提出了多级检波器水平分量的偏振分析方法,得到了完整的水平特征矢量,克服了单级检波器水平分量偏振分析构建特征矢量信息不全的问题,形成了高精度微地震事件定位方法,实现各向异性VTI介质速度模型的高斯束微地震格林函数正演模拟.利用格林函数模拟场、观测记录场,从构建完整场研究入手,重建震源矢量场.根据重建的震源矢量场,提出了裂缝解释的全新的系列方法,包括单条裂缝、裂缝网络的解释方法.通过实际资料的测试分析,验证了研究技术的实用性.     

密集台网微震定位技术在矿山开采动态监测中的应用研究

利用河南新密超化镇某矿区布设的密集临时地震台网观测资料,通过微震震源精确定位手段,实现强干扰背景下该地区某煤矿地下开采面的定位追踪试验研究。微震定位后,爆破点位置的水平精度为±70m,垂直精度为±500m。试验研究结果表明,利用高密度数字地震台网资料,可较为准确地监测矿山地下开采面的动态变化,从而实现对矿产资源越界开采和小矿非法开采的有效制约和监督。同时,本次试验结果显示地震台网的监测控制范围受爆炸源能量、地下开采面的深度、监测区背景噪声、监测仪器的灵敏度和抗干扰能力等因素影响,试验结果可对今后矿区地震监测台网的合理布设提供有效指导。     

基于频率衰减补偿的微地震定位方法

本文分析了不同频率的震源子波在传播过程中频率衰减与传播距离的关系,提出了地震波频率衰减补偿的微地震定位方法.该方法通过对地震波频率衰减的补偿,间接获取微地震事件的道间时差,避免了微地震事件的信号识别与走时拾取,实现了对微地震事件的定位.本文提出了方法的基本原理和计算方法,并通过理论计算和误差分析表明该方法是合理的和有效的.     

微地震方法的裂缝监测与储层评价

在油田水力压裂微地震事件定位结果的基础上,结合有效微地震事件的时空分布、震级大小、地震矩、震源半径、应力降和b值等地震学参数进行综合研究,并结合研究区域的地质背景和测井资料对水力压裂诱发的裂缝网络进行几何形态分析和应力解释.本文提出的微地震综合分析解释方法可对压裂后储层物性进行综合评价,有利于对储层改造效果进行预测,对油田的水力压裂施工具有指导意义.     

t-D地震定位方法研究

应用甘东南流动台阵的微震资料进行定位方法研究,提出了基于全局网格搜索的t-D地震定位方法.应用该方法进行地震定位时,不需要建立速度模型,其定位结果与常规定位方法相比,震中位置基本一致,深度分辨率较高.     

基于经验模态分解及独立成分分析的微震信号降噪方法

针对微震信号具有高噪声、突变快、随机性强等特点,基于经验模态分解(EMD)及独立成分分析(ICA)提出一种微震信号降噪方法.首先,对含噪信号进行EMD分解,获得一系列按频率从高到低的内蕴模态函数(IMF),利用原信号与各IMF之间的互相关系数辨识出噪声与信号的分界,将分界之上的高频噪声滤除;其次,为有效去除分界IMF中的模态混叠噪声,基于ICA算法对分界IMF进行盲源分离,提取其中的微震有效信号,并将其与剩余的IMF累加重构,从而得到降噪后的微震信号;最后,利用快速傅里叶变换(FFT)时频谱对比分析降噪前后的信号特征,定性说明本文方法的有效性;引入信噪比和降噪后信号占原信号的能量百分比两个参数,定量说明本文方法能充分保留微震信号的瞬态非平稳特征,降噪效果明显.