基于长短时均值比法、偏振法和AIC法三种微地震初至拾取方法的对比

为获得更有效的微地震初至自动拾取方法,笔者分析了3种具有代表性的初至自动拾取方法(长短时均值比(STA/LTA)法、偏振分析法、AIC法)的原理及国内外研究进展,对3种方法在实际数据处理中的应用情况进行比较,讨论每种方法的实用性及在实际数据处理应用中存在的优缺点。在综合3种微地震初至拾取方法的基础上,发展了综合法。实际数据处理结果表明综合法能有效地对振幅弱、信噪比低的微地震信号进行初至拾取,提高微地震初至拾取的准确性。     

微地震事件不同初至拾取方法的对比分析

微地震事件初至的精确拾取是微震时空定位的关键技术之一。简述了STA/LTA (Short–Term to Long–Term Average)、AIC (Akaike Information Criteria)、分形维数3种微地震初至拾取方法的基本原理;采用理论模型数据对不同初至拾取方法进行了方法测试效果分析;并选取不同信噪比的实际数据对初至拾取精度、算法效率两个方面进行了比较。结果显示：高信噪比时,3种方法初至拾取的精度都比较高;在信噪比降低时,分形维数法初至拾取的精度仍然较高,具有较好的抗噪性;但是,分形维数法的效率较低,且受算法原理限制,并且与AIC法很难单独拾取事件初至。因此,采用STA/LTA识别微地震事件,初步确定初至范围,然后再使用AIC方法精确拾取初至,是微地震事件初至拾取的较好方法。     

基于时窗能量比与互信息量的微地震初至拾取方法

由于微地震事件本身能量弱、资料信噪比低的特点,初至快速精确的拾取成为其关键而又亟待解决的问题。针对微地震事件初至人工拾取效率低、时窗能量比方法拾取精度低的特点,从信息熵和互信息量的角度开始研究,根据互信息量是随机变量间统计依存性与关联程度的量度特点,研究了一种时窗能量比与互信息量准则的微地震初至拾取方法,首先以时窗能量比算法来粗略估计初至的到达时刻,然后再利用互信息量算法来准确的拾取初至,通过模型验证与实际数据的测试,并与常规方法对比分析,验证了方法的有效性与可行性,能够较为准确与快速地实现微地震初至的自动拾取。     

基于STA/LTA和分形维算法的微震事件初至自动拾取方法

精确拾取微地震事件初至是微震定位的关键技术之一。根据STA/LTA和分形维数两种微地震初至拾取方法的原理,采用理论模型数据对两种初至拾取方法进行了测试,并选取不同信噪比的实际数据从初至拾取精度、算法效率两个方面进行了对比。结果表明,对于高信噪比微震事件,两种方法都能获得精度较高的初至,但对于低信噪比微震事件,分形维数与STA/LTA比较其拾取精度相对要高。鉴此,运用STA/LTA和分形维两种算法相结合的微震事件初至拾取方法,对实际数据进行了处理,实现了微震事件初至较为准确的自动拾取。     

基于STA/LTA方法的微地震事件自动识别技术

快速准确地从微震监测数据中提取微地震事件是微地震监测技术的关键。采用理论模拟数据分析了STA/LTA方法的可行性,选择了更能反映微地震信号变化的特征函数代替原始信号,结合实际数据对时窗长度、长短时窗比、阈值等重要参数进行了对比分析。研究结果表明,STA/LTA方法能够从海量微地震监测数据中快速准确地自动识别微地震有效信号,去除冗余信息,大幅减少微地震监测数据的传输量,从而为微地震监测数据的无线实时传输提供了可能,同时也减少了数据存储所需要的磁盘空间,取得了较好的应用效果。     

基于MEMS与LwIP的煤矿三分量地震数据采集系统

针对当前煤矿地震数据采集传输系统中数据传输实时性差,数据传输量有限的问题,以及数据采集需要满足多波宽频的要求,设计了基于MEMS与LwIP的煤矿三分量全波地震数据采集系统.该系统由MEMS三分量检波器、数据采集单元、高性能防爆路由器、高性能嵌入式主机及采集控制软件、主机监控软件构成.采用MEMS加速度芯片VS1002作...     

VTI介质中井间地震三分量数据的波场特征

用波动方程的有限差分数值解法,模拟了井间地震观测到的VTI介质中传播的波场,合成井间地震共炮点的三分量记录,对比识别了野外实际井间地震三分量观测记录上的快纵波、慢纵波、快横波和慢横波,分析了各类波的传播速度和偏振特性,为井间地震数据的波场分离、不同类型波场的成像以及纵横波和快慢波的联合解释提供依据。      

一种集成经验模态分解的样本熵阈值微地震信号降噪方法

微地震信号的采集过程中,会不可避免地混合非平稳随机噪声,传统的线性滤波和频谱分析方法对这种混合信号的去噪效果并不理想.针对这一需求,本文提出了一种新的降噪方法.首先对含噪声的微地震信号执行集成经验模态分解(EEMD),获取一系列不同频率成分的本征模态函数(IMF);为了区分这些IMF分量中的信号和噪声,文中通过计算各个IMF分量的样本熵,根据所设置的样本熵阈值来提取符合微地震信号特征的IMF分量,并对这些IMF分量进行信号重构,由此达到抑制随机噪声的目的.将提出的方法应用于模拟数据和实测微地震数据,均表明该方法具有理想的降噪效果.     

Hankel矩阵滤波在微地震数据处理中的应用

针对微地震信号能量弱、信噪比偏低的问题,将基于Hankel矩阵的滤波算法引入微地震信号处理中,用于衰减微地震信号中的随机噪音,提高微地震事件波至时间的拾取精度;采用Akaike信息准则(AIC)自动选取信号特征值,能适用于微地震事件的实时自动处理。与常规滤波方法相比,该方法在压制噪音的同时保护了微地震信号,其有效性和实用性在模型数据和实际微地震数据测试中得到了验证。     

干耦合超声波检测及波初至的自动拾取

目前岩石力学参数测定,受限于探头及数据采集设备,多在实验室环境完成,同时,传统超声收发探头对接触面平整度要求较高,需要对岩石表面打磨处理,且需要涂抹导声糊。这些都极大限制了超声测量系统的应用范围。为实现对岩石钻孔内的长效监测,对声波发射、接收机制及岩石内超声信号的频域特性进行分析,通过AIC算法拾取波前初至,利用小波去噪和改进AIC法(NAIC)求波初至到达精确时间,研究了基于干耦合岩石内部参数测量系统,在岩石内部实现了超声信号的发射接收、信号瞬态触发、高速采集,并将最终结果通过无线方式传输至数据记录仪。分别对Φ50 mm×100 mm花岗岩及砂岩岩样进行了超声波传输参数测量,Φ114mm×280mm花岗岩岩样测量距离分别为150、200mm,利用NAIC、STA/LTA、MER、ETA 4种算法对该数据进行处理,并与第三方仪器测定结果进行比较。结果表明:基于干耦合声波测速采集系统,对不同工作接触面适应性较好,数据误差在规范允许范围内。小波降噪适用于背景干扰少、频率范围集中的超声接收信号,在到时拾取方面,除STA/LTA外其余3种算法在去噪后的到时拾取精度均得到有效提高,其中尤以NAI...     

微地震监测数据时频域去噪方法

原始微地震监测数据的信噪比相对较低,监测数据品质决定了微地震有效信号的定位精度,提高监测数据信噪比是微地震处理的关键环节。改进S变换对窗函数进行能量归一化处理,解决了常规S变换时频谱中频率定位不准的问题,具有更高的时频分辨率精度。利用改进S变换的良好二维时频域聚焦特性,设计时变的二维时频域滤波器,将时频域去噪方法引入到微地震监测数据的去噪处理中。利用改进S变换对微地震监测数据进行时频分析,能够更加准确地分析不同信号分量的振幅能量以及频率随时间的变化情况,实现微地震有效信号分量与噪声干扰分量的有效分离。通过合成模拟信号和实际井中微地震监测数据的试处理和对比分析,验证了该方法的可行性和有效性。     

基于微地震数据的增强型地热储层参数及采热的数值模拟研究

发展清洁、稳定、可再生的干热岩型地热资源对于缓解能源危机、减轻环境污染、改善人类健康具有重要意义。增强型地热系统(Enhanced Geothermal System,EGS) 是一项改造干热岩天然储层,高效开发地热能资源的先进技术。以澳大利亚库珀盆地地热储层为研究对象,基于水力压裂实测微震数据,建立了三维分区均质渗透率模型和非均质渗透率模型,分别进行储层温度场、流场及采热性能变化的研究,并对比其差异。结果表明：在同样的注采流量下,由于非均质模型中微震事件集中于井口附近,进而形成明显的优势流动通道,流体从注入井更快流向生产井,温度下降速度相对更快,分区均质模型中优势流动通道没有非均质模型明显,温度下降速度较慢;地热模型运行期间分区均质模型的采热量变化相对稳定,降幅为3.74%,非均质模型采热量降幅较大,为12.72%。分区均质模型的模拟结果相比于非均质模型,温度下降幅度小、采热量高;但实际储层中的渗透率分布不均,分区均质模型的模拟采热量相比实际采热量偏高,因此在实际应用中,非均质模型的模拟结果对实际工程更具参考意义。     

小波分析在测井数据融合处理中的应用

受各种干扰和人为因素影响,单的地球物理测井信号曲线存在多解性和局限性。本文综合利用多条测井信号所反映的地层信息,应用小波分析方法,采用多尺度分析理论重构小波变换系数模极值,从而将多条测井曲线信号融合成条参数曲线。通过对融合后的参数曲线解译,增强了原始测井曲线中所包含的共有信息,削弱了单条测井信号中存在的偶然误差,使测井数据的可信度大为提高。阐述了数据融合处理的原理与具体方法,并结合工程实际分析了应用实效。该方法有助于更好地分析和解决实际工程问题。     

基于脊波域的低信噪比地震资料处理技术

在小波分析的基础上发展起来的脊波变换方法,能更好地处理含线状变化特征的信号。针对地震资料中的同相轴信息,尝试利用脊波变换方法对其进行处理,提高剖面信噪比,突出同相轴信息。在对某工区实际地震资料的处理中发现,处理后的地震剖面同相轴品质及连续性有了明显改善,信噪比增强,分辨率相应提高,体现了该方法相对常规小波分析方法的优越性。     

基于主成分分析的化探异常圈定新方法——以新疆西准噶尔地区1:50000岩屑数据为例

以新疆西准噶尔地区阿克巴斯陶1∶50 000万岩屑数据为对象,利用相关、偏相关分析和R型聚类分析确定研究区成矿元素组合为Cu-Mo-Zn-W-Sb-Bi-As(铜钼成矿组合)与Au-As-Bi(金成矿组合);基于主成分分析,以线性方法将2组成矿元素重组为新的变量N1(Cu-Mo-Zn-W-Sb-Bi-As)与N2(Au-Bi-As),新变量中各元素权重根据主成分分析所得特征向量值大小决定;运用分形含量-面积法提取新变量异常下限并生成综合异常图。结合野外地质检查,成功圈定两处成矿潜力区,为下一步工作提供有力依据。     

A least-squares method for determining the best-fit point maximum, great circle, and small circle to nondirectional orientation data

Given a set of nondirectional orientation data (fold axes, lineations, dip and dip direction of bedding, universal stage readings of crystallographic axes, etc.),the best-fit line (point maximum),plane (great circle),or cone (small circle)can be determined by minimizing the sum of the squares of the angular residuals using a simplex convergence technique. Stereoplots of the angular deviation over the complete lower hemisphere for these distributions may also be generated when consideration of the constraint on the best-fit position is important; for example in comparing different data sets of the same structural element. The routines are available as a FORTRAN coded computer program.     

TR method (TRM): A separation and stress inversion method for heterogeneous fault-slip data driven by Andersonian extensional and compressional stress regimes

The recently proposed TR method (TRM) which uses the slip preference of the faults to separate heterogeneous fault-slip data in extensional and compressional Andersonian stress regimes, is enhanced so as to determine stress tensors with the use of the Wallace–Bott slip criterion. Published natural fault-slip data from the extensional region of Tympaki, Crete, Greece and artificial fault-slip data modeled from the Chelungpu thrust, activated during the 1999 Chi–Chi earthquake in Taiwan, have been used as case studies. In the first case, the fault-slip data previously considered as homogeneous might actually be of heterogeneous origin as they determine two distinct stress tensors that both fit well with the neotectonic faulting deformation of the region. In the second case, where the fault-slip data belonging to three different subsets are of low diversity, the TRM succeeds in defining the driving stress tensors. The Misfit Angle minimization criterion can adequately separate the fault-slip data between two subsets when the percentage of the “Stress Tensor Discriminator Faults” is higher than approximately 70%.