应用绕射波寻找隐伏地裂缝

此研究提出一种准确、快捷且方便的方法以研究隐伏地裂缝的分布及其随深度变化的特征。通过分析发现隐伏地裂缝的发育状况符合绕射波的基本原理,利用理论公式推算出绕射波的时距曲线方程,使用正演法分析绕射波的形态及其特性。最后使用实际的单炮记录等地质资料应用该方法识别隐伏地裂缝的位置及发育状况。     

绕射波在坑道中超前探测小构造的应用

本文阐述了应用绕射波探测坑道掌子面前方小构造的技术,在速度低于上下围岩的中等速度的特定层位中,地震波将在前方的小断层或小构造处反射,以绕射波形式返回到检波器,其最远的探测距离达184m。     

地震绕射波在小煤窑探测中的应用

用地震法探测小煤窑,一般多用浅层折射法和浅层反射法,近几年又出现了横波的浅层折射法和反射法。由于小窑开采区地表物性不均匀,地下老巷分布混乱、错综复杂,使地震工作往往得不到预期的折射波和反射波,而记录到的却是大量地震异常波,其中出现最多的是绕射波。图1是小煤窑开采区地震异常波的实际波形记录。能否把绕射波作为勘探的有效波进行采集和解释,是一个值得探讨的课题。一些试验资料表明,用绕射波资料解释的成果预测小窑老巷的分布是可行的,有前景的。     

绕射波与一次波联合黏声最小二乘逆时偏移

由于照明不足,小尺度断层和孔洞的成像是一个难题,地下衰减导致地震波振幅损失和相位畸变,在成像过程中忽略这种衰减会造成偏移振幅模糊。基于黏声最小二乘逆时偏移(QLSRTM)能够优化小尺度构造的成像,但这需要大量的迭代和计算成本。为了提高小尺度构造的成像效果,提出了一种充分使用绕射波的面向地质目标的的黏声LSRTM(J-QLSRTM)。在该方法中,构建了新的目标函数和梯度公式,并基于反演理论和伴随理论,推导了一次波和绕射波的Q补偿波场传播算子、Q补偿伴随算子和Q衰减反偏移算子。数值实例证明了J-QLSRTM比传统QLSRTM和声波J-LSRTM更有优势。     

绕射波信息提取与成像技术研究——以某盆地海相碳酸盐岩为例

绕射波是提高地震分辨率或超分辨率的重要信息载体,绕射波的提取与成像技术是地震勘探提取小尺度异常体的有效途径.基于传统的反射成像的处理过程没有充分地利用到绕射信息,特别是一些常规处理方法通常对绕射信息有着压制作用.为了进一步提高地震资料中绕射波的使用效率,重点研究了在成像道集上采用预测反演算法对绕射波进行提取与成像,并以...     

小断层识别方法在海上油田开发中的应用研究

由于受地震资料本身的分辨率和保真度的限制,如何识别地震上难于人工解释的小断层一直是期待解决的问题。在珠江口盆地X油田,通过测试蚂蚁体技术、相干体技术、曲率技术等这几种当前最主要的小断层识别方法,以断层识别要求为标准对比分析了其识别能力,最终总结出以蚂蚁体为主,相干分析为辅,并结合地震剖面及本区构造特征进行综合识别的小断层检测方案。实际应用效果表明,该方法在相应尺度小断层的识别效果较好,满足了开发工程的需求。     

金属矿地震绕射波分离与成像——以庐枞矿集区和钦杭成矿带为例

不同于油气藏能源大多产于沉积地层之中, 金属矿成矿部位的地质条件要更为复杂多变。通常情况下矿体表现为不规则形状, 且连续性较差, 难以满足现有地震反射波法所以依据的镜面反射条件(徐明才等, 2009)。不同的围岩地震地质条件差异很大, 甚至同一种岩性受到蚀变、构造作用的影响, 表现出不同的阻抗特征, 当围岩与矿体间的波阻抗差异较小, 难以形成有效的反射波。在控矿构造方面, 通常大规模的构造对成矿具有控矿、控岩作用, 而与成矿部位密切相关的一般是小规模的断裂, 反射波较难识别。根据菲涅耳带理论, 当地质体的尺度小于地震波的一个波长时, 反射地震成像精度会骤降, 而来自这些小尺度、非均匀地质体产生的绕射波和散射波成像较反射波成像具有明显的高分辨率、甚至超高分辨率。利用绕射波成像能够探测和识别地下重要的构造信息, 如破碎带、断层、尖灭点、礁体边界、次火山岩、小尺度的侵入体、不规则盐丘体, 以及其他不连续的地质体(Karimpoul et al., 2015)。考虑金属矿围岩及控矿构造复杂, 矿体几何尺寸较小、形状不规则, 容易产生绕射波, 理论上利用地震绕射波识别这些地质体较反射波更具优势。     

多元统计分析在矿井断层预测中的应用

矿井小构造预测是一个难度极大的研究课题,根据岩层厚度、岩层组合关系,运用判别分析、地质统计学等数学方法预测矿井小构造,是一种全新的思想方法。本次研究选取我国西部某一煤矿作为研究对象,研究主采煤层上下岩性变化特征,根据岩石的不同抗压强度,确定五个变量;将已采区的钻孔分为含有断层的钻孔和不含有断层的钻孔,统计这两类钻孔中五个变量的值,建立判别函数,对未采区的钻孔进行判别分类。对每个钻孔的岩层在可采煤层的上下划分成10个层段,判别出每个层段中未知钻孔的归属,从而得到钻孔属于有断层的概率,即断层分布的概率等值线图。经实例验证,精确度达70%以上,对生产矿井具有一定经济效益和实用价值。     

反射槽波绕射偏移成像及应用

反射槽波能够探测煤层中的小构造,但反射槽波信噪比低,探测效果不理想。为改进成像质量,分析了适用于反射槽波的预处理技术,从理论和实际应用两方面,通过三维槽波数值模拟和实际数据处理应用,验证了反射槽波绕射波偏移方法的有效性。结果表明：应用绕射波偏移方法时,需对反射槽波做Hilbert变换,使之适应槽波的特殊情况;绕射偏移时只需要一个速度,槽波速度基本恒定,槽波绕射偏移方法相对地面地震有独特优势。     

2008年3月21日新疆于田7.1级地震近断层破坏作用

2008年3月21日新疆于田7.1级地震发生在青藏高原北缘东昆仑山、西昆仑山和阿尔金山交汇的地区。文中介绍了此次地震的近断层破坏作用。此次地震在阿尔金断裂西端近南北向谷地海拔4 900~5 600 m东坡形成了近31 km长的地震地表破裂带。破裂带主要显示正断层滑动性质,其总体走向近南北,但局部追索北北西和北北东向共轭断裂发育,走向变化很大。受地形及滑塌作用影响,断裂陡坎高度最大可达20 m,垂直位移为2 m左右,最大水平拉张量也接近1.8 m,此外局部还存在近1 m的左旋位移。沿断裂发育一个近10 hm2的滑坡体,以及大量中小规模的滑坡、崩塌,多为冰碛物、洪积物及残坡积物等松散堆积。虽位于陡峭的山坡上,也未见大规模基岩崩塌、滑坡。通过平地上巨石的翻滚推测,断层附近的最大加速度峰值可达1 g。同时根据不同坡度的边坡崩塌和滚石发育程度估算出距离断层不同距离地区的地震震动峰值加速度。地裂缝分布范围较宽,距断层1 km的地区仍可见到长度超过100 m的地裂缝。这些地裂缝可能是地震震动、谷地边坡变形及旁支断层地震触发滑动的综合产物。极震区最大烈度估计可达Ⅹ度,综合各方面资料文章提供了该次地震Ⅸ度、Ⅷ度、和Ⅶ度等震线;长轴方向呈NNESSW向,与余震方向大致一致。近断层破坏作用包括强地面运动、断层破裂带、地裂缝、滑坡、崩塌、滚石等。它们受到震级、断裂活动性质及场地条件等多因素控制。     

基于断层模型扫描的地质体边界识别方法与应用

如何较为准确地确定断层的位置及其产状一直是重力剖面数据解释的重点内容之一。笔者通过构建一系列具有不同几何参数(断层位置与倾角等)的2D断层模型,将其重力响应与观测重力剖面数据进行窗口滑动相关性扫描,根据计算的相关性系数最大值与设置的阈值比较,从而判断在滑动窗口中心点位置下方是否存在断层,若存在,则将相关性系数最大值对应的几何参数作为解释的断层参数。模型试验表明,利用该方法可以识别具有不同倾角的断层。利用该方法对某地区的实际重力剖面数据进行了多角度断层模型的相关性扫描,结果显示根据该方法确定的断层位置及倾角大小与实际断层地质剖面图比较一致,从而验证了笔者所提方法的有效性。     

滤波技术在煤田断层精细检测中的应用

中值滤波技术可以有效地去除随机噪声,增强水平同相轴的连续性,但其未考虑地层倾角的变化.断层/边缘增强滤波技术考虑到地层倾角的变化因素,能够突出细微差别,改善低信噪比资料,显著提高地震剖面质量.实践证明,断层/边缘增强滤波技术能更加突出地层接触关系,可以有效提高小断层的解释精度,提高煤田三维地震勘探资料解释的精度和准确性.     

基于空间统计的采煤工作面内断层识别方法

采煤工作面内小断层严重影响瓦斯抽采及煤层回采工作,准确识别位置、落差、产状等参数对保障煤矿安全生产意义重大。为有效降低瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸、开发利用瓦斯资源,煤矿施工了大量的瓦斯抽采孔,这为识别煤层内小断层提供了良好的工程条件。相较于传统依赖地质人员专业基础的断层识别方法,基于数学统计和空间拟合的识别模型具有自动化程度高的特点。为此,依据断层两盘高程相异特性和煤层错断前埋深相似性特征,提出了基于瓦斯抽采孔数据,采用聚类分析方法,识别采煤工作面内小断层的思路。对比分析了不同聚类算法的原理和结构,建立了基于K-Means聚类算法的煤层小断层识别模型;设计了小断层识别的关键技术流程：采用手肘法求解最佳聚类簇数,以戴维森堡丁指数和相关系数作为识别精度评价标准,通过异常点识别、断层参数(走向、倾角、落差)计算、断层面拟合、三维可视化等技术手段,实现煤层小断层识别;利用现场采煤工作面底抽巷的部分瓦斯抽采孔数据,识别出落差为3 m和1 m的断层,结合断层实际揭露情况和工作面可视化结果分析。结果表明,现场揭露情况与模型计算结果基本一致,识别方法可用于煤层工作面内断层的识别。     

基于蒙特卡洛模拟的概率断层位错危险性分析

同震位错对川藏铁路等跨断层工程的安全造成严重威胁,合理评价活断层的位错参数具有重要的应用价值.由于传统的确定性评价方法存在无法区分工程场点的重要程度和其在断层上的相对位置等缺陷,越来越多的学者推荐采用概率断层位错危险性分析（PFDHA）.然而基于经典的概率性方法开展PFDHA原理复杂且实现困难,不利于吸收断层地震活动性研究的最新成果,也有碍于PFDHA的普及和推广.相比经典的概率性方法,蒙特卡洛模拟具备逻辑清晰易懂、程序易于实现且兼容性和扩展性好的优点.本研究基于蒙特卡洛模拟实现了概率断层位错危险性分析的一般性算法,并将该方法应用于鲜水河断裂带的炉霍段.结果显示,PFDHA的结果随着超越概率水准或工程场点在断层上的相对位置的不同而显著变化.适当考虑最大同震位错和地表破裂长度的不确定性得到的位错参数更加合理.超越概率大于等于100年2%时,PFDHA的结果显著小于确定性方法的结果.然而随着断层活动性的提高,100年超越概率1%的结果可能会大于确定性方法的结果.按照不同类型工程的抗震设防水准选择相应的PFDHA评价结果,既有利于工程的安全,也有助于大多数工程节约成本.PFDHA相比确定性方法具备多种优势,有望为川藏铁路等重大工程的抗断参数评估提供技术支撑.      

多煤层小断层特征差异性分析

以多煤层区采掘资料为依据，通过对不同煤层间小断层特征的比较研究，论证了煤岩层岩性、厚度及组合在煤层小断层发育中的作用，提出了“岩层力学性质”的概念，对多煤层开采矿井中小断层的研究和预测有一定的指导意义。     

低序级断层结构导向坎尼属性边缘检测识别方法

常规的断层检测属性对地层产状相对较平、地震反射特征明显的低序断层有识别效果,在地层倾斜或者地层倾角变换剧烈的地方对低序级断层的识别效果很差。针对以上难点,在深入分析低序级断层地质特点和地震响应特征的基础上,对基于三维多级盲源分离与保构造滤波组合去噪的结构导向坎尼属性边缘检测低序级断层识别方法开展了研究,形成了一种有效的低序级断层识别方法,提高了低序级断层的识别能力。和相干属性对比来看,结构导向坎尼属性边缘检测结果噪声干扰更小,特别是在地层较陡或者地层产状波动较大(即地层倾角变化大)的地方,结构导向坎尼属性边缘检测结果更佳。所得结果与实钻井吻合效果好,解决了研究区的油水关系,多发现了5条低序级断层,新钻探井获得高产油流。     

一种稳健的基于蚂蚁追踪算法的断层追踪技术

断层解释是地震解释中一项非常重要和繁琐的工作。三维断层跟踪的一种常用方法是在相干属性上应用蚂蚁追踪。然而,蚂蚁追踪的结果在许多情况下过于激进剧烈,造成地层不连续性也被加强,从而导致地球物理解释人员在判断断层时产生多解性。蚂蚁追踪相干体是从匹配地震波形的相似性出发的,由于地震相干性对断层和地层不连续性都很敏感,仅用蚂蚁追踪的方法不能理想区分两者从而产生多解。本研究将地震数据相干体进行特殊滤波,应用于蚂蚁追踪断层识别,发现基于滤波后的相干体的蚂蚁追踪可明显提高断层敏感度。结果表明本方法一种有效的断层追踪方法。