微震监测震源反演方法

２０１１年第６期　总第１８６期　国外测井技术　ＷＯＲＬＤ　ＷＥＬＬ　Ｌ０ＧＧＩＮＧ　ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ　Ｄｅｃ．２０１　１　Ｔｏｔａｌ１８６　２３　

・基础科学・　

微震监测震源反演方法　

周运波　王全　和少伟　

１．教育部油气资源与勘探技术重点实验室２．延长油田股份有限公司直罗采油厂勘探科　

摘要：震源定位是地震学中基本的问题之一，提高定位精度也一直是地震学应用研究的重要课题　

之一。本文就目前各种微震定位方法进行了大体分类并概述了基本原理，对单一地球物理现象的　

反演和多种地球物理现象的联合反演方法都作了叙述，介绍了目前在国内开始运用的联合反演方　

法，非线性联合反演将会在以后的微震反演中更快的发展。　

关键词：震源定位；微震；反演方法；非线性；联合反演　

０引言　１常规震源反演方法　

地球物理反演的核心问题是如何根据地面上　

的观测信号推测地球内部与信号有关部位的物理　

状态，这些问题就构成了地球物理反演的独　

特研究对象【　。地球物理反演可分为单一地球　

物理现象的反演和多种地球物理现象的联合　

反演。　

近年来，非线性理论在自然科学的各个领域　

成为研究前沿，受到人们的普遍关注。同时由于　

计算技术的日新月异，特别是并行机的出现，各　

类非线性优化计算方法得到了迅速发展，在地球　

物理反演中已经发挥了重要作用。　

要通过计算过程进行非线性反问题的数值模　

拟，必须对原来的非线性问题进行离散近似，把　

这类方法统称为线性化或拟反演方法　。与线性　

化和拟线性化方法相比，完全非线性反演方法还　

比较落后，迄今还没有一种完全适用的方法呈现　

出来。最熟悉的完全非线性反演方法莫过于枚举　

法（Ｅｎｕｍｅｒａｔｉｖｅ　Ｍｅｔｈｏｄ），即在一定的约束条件下　

不同的模型，经过反复运算比较，直至所有的模　

型均被检验为止，这时就可以找到所有可接受的　

满意的解嘲。但由于其计算量的巨大性，因而是一　

种很费时的方法嘲。所以要选取合适的反演方法以　

大大促进地球物理解释的定量化，并提高解释结果　

的客观性。　震源反演是微震监测技术的最终目的，通过采　

集、处理得到的纵横波地震记录，确定震源位置，即　

确定压裂导致岩石破裂的裂点位置，进而确定裂缝　

延伸的方位与长度，目前确定震源位置的方法是借　

助于天然地震中震源反演方法“０１。方法有：三圆相　

交定位法、纵横波时差法、同型波时差法、偏振分析　

定位法、Ｇｅｉｇｅｒ震源定位法及Ｇｅｉｇｅｒ修正法等。这　

里主要介绍常用的几种震源定位方法。　

１．１三圆相交定位法　

裂缝延伸所产生的震动能量以弹性波的形式　

向外传播，当弹性波在地层遇到套管时，套管将弹性　

波送到井口。在压裂井附近的３口监测井井口下部　

的套管上安装接收微震信号的检波器，即可采用三　

圆相交定位法测定震源的位置，进而得到裂缝走向　

和长度“”。　

如图１所示，设距压裂井最近的监测井为Ａ。，坐　

标为　，ｙ０），顺时针的第二口监测井为Ａ。（ｘ，，Ｙ。），第三口　

监测井为Ａ：（ｘ２，ｙ２）。则震源Ｐｃ发出的微震信号首先　

被Ａ０位置检波器接收到，这时距离为Ｄ＝ｖｔｏ；信号到达　

Ａ。的距离为Ｄ＋△ｄ。，其中△ｄ。＝ｖ（ｔ，一　；信号到达Ａ　的　

距离为Ｄ＋△ｄ：，其中ａｄ：＝ｖ（ｔ２一ｔｏ）。式中ｔｏ、ｔ。、ｔ：分别　

是微震信号到达Ａ０、Ａ。、Ａ：的时间，ｖ是地层的视水平　

波速。分别以Ａ。、Ａ。和Ａ：井为圆心，以Ｄ，Ｄ＋ａｄ。，Ｄ＋　

ａｄ：为半径画圆，三圆交点即为微震震源点ｐｅｔ　。　

作者简介：周运波（１９８２一），男，硕士研究生，主要从事地震解释，微震监测方面的学＊－７和研究。

　国外测井技术　２０１１年１２月　

Ｎ‘　，二＿　—、　Ａ。（　ｙ。）　————＼　

／　。／／／）　＼　

，　＼　

、　）　／入二　Ｉ　ｒ　＼Ａ

：　…Ｙ）　＼　

、、　－－——一　

图１　三圆相交定位法（张山等，２００２）　

裂缝延伸过程中，出现一系列Ｐｃ点，求解这些　

点，将其标在以压裂井为原点的直角坐标图上，便可　

准确地得出水力压裂人工裂缝的走向和长度。　

１．２纵横波时差法　

通过微震信号处理的记录上同时存在同一微　

地震震源的纵横波信号，在纵横波速度已知时，　

可采用该方法，设Ｑ　（）　ｙ，ｚｑｋ）点为第Ｋ次破裂时的　

破裂震源坐标，Ｐｊ（ｘｐ　Ｙ＿，ｚ　Ｉ）为第ｉ个观测点的坐标，　

则震源与观测点之间的距离为：　ｌ　＝　一　）　＋　一％）　＋　一　）　】　（１）　

设介质内的平均速度为　和　ｓ，由在Ｐ．点记　

录信号可以求ｓ波和Ｐ波到时之差△　，即：　

△　＝　一一Ｕｋ／，　ｒ２、、一，　

由（１）和（２）式得：　

观测点Ｐ　的坐标是已知的，式（３）中仅含有３个　

未知量，即震源坐标。当测点的个数ｉ≥３时，可以　

求出震源坐标。　

［　＋　＿Ｊ　＋　，　＝　（３）　Ｖｓ　

１．３同型波时差法　

当在点记录的信号上无法确定出ｓ波和Ｐ波的　

到时之差，但不同测点的Ｐ波或ｓ波到时可以确定　

时（以Ｓ波到达时可以确定为例），也可以得到求解　

Ｑ　（ｘｑ　Ｙ　，　的基本方程组：　

ｌ　—Ｘｑｋ）　＋　一Ｙｑ　）。＋（　一　）　

，　，　ｆ４、　一ｋ　一　）　＋（　－ｙ　）　＋（：　－－Ｚｑｋ）　Ｊ＿　×（　一　）一　

算法流程与纵横波时差法类似。　

２非线性定位法　

大多数定位方法通常都假设速度场是均匀的、　

已知的，但实际情况并非完全如此。速度场的扰动　是客观存在的，有时也是较大的，要想精确定位微地　

震源、并了解速度场的精细变化，微地震反演是必要　

的　。反演的基本思路与Ｇｅｉｇｅｒ法相同，但在具体　

做法上有所不同。　

基于Ｇｅｉｇｅｒ算法的线性方法，线性迭代会使解　

陷入局部极小点，非线性方法是解决解陷入局部极　

小的一个途径。现行的非线性方法主要有：梯度法、　

牛顿法、全局搜索法、Ｂａｙｅｓｉａｎ法、蒙特卡罗法、模拟　

退火法与遗传算法等。下面将概括地介绍下常用的　

几种方法。　

２．１梯度法与牛顿法　

梯度法又称最速下降法，是一种传统的非线性　

反演方法，直到目前仍有许多地球物理资料的反演　

问题都采用梯度法求解ｎ　。　

由数学分析知道，函数Ｊ（ａ）在某点　的梯度　）　

是一个向量，其方向是Ｊ（ａ）增长最陕的方向。显然，负　

梯度方向则是Ｊ（ａ）减小最陕的方向。于是在求某函数　

的极大值时，若沿梯度方向走，则可以最陕地到达极大　

点；反之，若沿负梯度方向走，则最陕地到达极小点。　

对于求目标函数Ｊ（ａ）极小值的问题，可以选择任　

意初始点ａｏ，从ａｏ出发沿负梯度Ｓ。＝一　）方向走，　

可使Ｊ（ａ）下降最快，Ｓ。称为ａｏ的搜索方向。　

对于任意点ａ　，可定义在点ａｋ的负梯度搜索方　

向的单位向量为　，　

从ａ　出发，沿　方向走一步，步长为Ｐ　，得到　

新点巩　可表示为　

＋ｌ＝ａｋ＋Ｐ　ｋ　（　’　（６）　

式（６）建立了一种迭代算法，将上式简化　

ａｋ＋－＝ａｒ　Ｐ　ｋ　Ｊ（矾）　（７）　上式即为梯度下降法最终所使用的迭代公式。　

牛顿法又称二次函数法或二阶梯度法。梯度法　

的缺点是有可能使搜索过程收敛很慢。因此，在某　

些情况下，它并非是有效的迭代方法。牛顿法在搜　

索方向上比梯度法有改进，这一方法不仅利用了目　

标函数在搜索点的梯度，而且还利用了它的二次导　

数，即利用了搜索点所能提供的更多信息，使搜索方　

向能更好地指向最优点　。　

牛顿法的基本思想是企图一步达到最优点，即　

一步达到目标函数Ｊ（ａ）的最小值。　

ｌ＝ａｋ＋Ｄ　Ｊ　（８）　

上式即为牛顿发迭代公式。　

２．２蒙特卡洛法　蒙特卡洛法的基本思路是【１３】

：在计算机中按一　２０１１年第６期　周运波，等：微震监测震源反演方法　

定的先验知识给出的先验限制随机地生成大量可供　

选择的模型，计算其理论数据值；将理论数据值与实　

际观测数据进行比较，并对一些先验约束进行检验；　

通过比较和检验若符合某些可接受的标准，则模型　

被接受，否则模型被“排斥”并“遗忘”。　

根据该思想，把经典的蒙特卡洛方法表述如下：　

（１）选定待求的模型参数，建立模型参数与观测　

数据之间的理论关系；　

（２）选择适当的停机准则或接受标准；　

（３）在计算机中按给定的先验范围随机地生成　

模型；　

（４）用观测数据可接受的标准检验生成的模型，　

舍弃“失败者”，保留“成功者”；　

（５）重复步骤（３），再随机地生成新的模型并进行　

检验：　

（６）以上步骤反复迭代，直到达到预定精度为　

止。　

蒙特卡洛反演方法在模型空间中进行随机搜索　

的彻底程度与方差和随机搜索的次数ｎ有关。只要　

随机采样次数足够多，结果的算术平均值与数学　

期望接近，而随机事件的频率在它的概率附近摆　

动。因此，只要ｎｆｆ：够大，可以用随机采样搜索代替　

系统搜索　。在方差固定的情况下，增加随机搜索　

的次数ｎ可以有效的减小误差。　

２．３模拟退火法　

模拟退火是以热力学与统计物理为基础的一类　

非线性全局最优化方法。其核心思想是根据优化问　

题的求解与物体退火过程的相似性，采用Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｓ　

算法和温度更新函数适当控制温度的下降过程实现　

退火，从而达到求解全局最优问题的目的。　

假设模型空间中有Ｎ个待求参数，表示为Ｍ：　

ｍ。，ｍ２，……，ｍ　），其中每一个ｍ　有Ｍ个可以选择的　

值，每个参数取得某一确定值的概率服从Ｇｉｂｂｓ分　

布，即　ｒ　

一　）＝　Ｅ（ＭＯ］　（９）　

Ｉ　

式中：Ｍ　表示第ｉ个参数取第｛个可能值，Ｐ为概　

率密度，Ｔ为温度控制参数，Ｅ（Ｍ　ｉ）表示第ｉ个参数取　

第ｊ个可能值时计算的目标函数值。　

温度控制参数Ｔ对后验概率密度函数的峰值有　

控制作用。采用退火进行迭代计算的过程实际上是　

一个温度逐渐下降的过程，在降温过程中对解空间　进行随机搜索，可以获得能量最小（或目标函数极　

小）所对应的最优解　】。　

２．４遗传算法　

遗传算法ｎ　叫也是一种非线性全局优化方法，由　

ＪｏｈｎＨｏｌｌａｎｄ在１９７５年提出的［３Ｏｌ，它的基本思想是基　

于模仿生物界的遗传过程。具体应用到地震定位的　

思路是：首先划分整个参数空间为四维网格，参数ｘ，　

ｙ，ｚ，ｔ）可由相应的网格坐标（　…ｉ　ｉ。）通过下述简单的形　

式来确定：ｘ＝ｘ　＋ｉｘ　Ａ　Ｘ，这里ｘ　为ｘ参数搜索的下　

限，△ｘ为ｘ参数的网格单位，其余参数类推。因此，　

一组整数（ｉ　，ｉｙ，ｉ　就可以表示为一震源位置。首先　

在搜索范围内随机产生一组个体（种群）（ｘ　ｙｉ　ｚ　ｔ），ｉ＿１，　

２，…，Ｑ，Ｑ是种群中的个体总数，逐个计算每个模型对　

应各台观测资料的拟合差：　

Ｆ０）＝　［ｏｂｉｉ—ｃａｌｋ　】　ｊ＝１，２，…，Ｑ　（１０）　

Ｆａ）是种群中第ｊ个个体的拟合差，ｓｔａ是观测值　

总个数，Ｏｂｉ　是观测到时，Ｃａｌ；是计算到时，运用拟合差　

确定各模型的生存概率，个体生存概率将随拟合差　

的增大而减小，优胜劣汰。根据个体的生存概率可　

采用轮盘赌方法，再选择Ｑ个个体组成新的种群。　

交配从种群中随机地选择两两一对的双亲，分别以　

交配概率随机地交换部分基因进行交配，由此产生２　

个新的后代代替原来的双亲。以一定的变异概率使　

个体变异为新的个体，这样可以增加种群的多样性，　

从而能避免局部极值。不断重复上述，最终得到满　

意的震源位置。　

３直接网格搜索法　

直接网格搜索法的大体思路如下：由于地层复　

杂的缘故，反演时解的收敛过程常常不是一个单峰　

函数，整个搜索过程在震荡中趋于最优解。此时，可　

以对地层划分区间，第一步是均匀间隔的搜索，搜索　

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深埋长隧洞岩爆微震监测、预警与防控技术探讨

摘要：岩爆是高地应力条件下地下工程开挖过程中，硬脆性围岩因开挖卸荷导致洞壁应力变化，原先储存的弹性应变能突发性急骤释放，因而产生爆裂松脱、剥落、弹射甚至抛掷现象的一种动力失稳地质灾害。也是深埋隧洞开挖过程中典型高应力硬岩挤压破裂局部集中化诱致的次生地质灾害，岩爆具有很强的突发性、随机性和危害性。随着埋深的增加和地应力水平的增高，岩体所赋存的地质环境更为复杂，开挖诱发的岩爆灾害更加突出、严重，给深埋隧洞工程设计、施工与运行等带来极大的安全隐患。

关键词：深埋；预警与防控

1前言

当高地应力硬岩区地下洞室开挖后，围岩往往呈现变形小而破裂多的现象。轻微岩爆特征是围岩表层呈零星爆裂脱落、剥落状，爆坑深度小于0.3m，对施工影响较小；中等岩爆特征是围岩呈较严重的爆裂脱落、剥落状，具少量弹射，有一定持续时间，影响深度0.3～1.0m，对施工有一定影响；强烈岩爆特征是围岩大片爆裂脱落、具强烈弹射，破坏范围和块度大，影响深度1.0～3.0m，对施工影响大；极强岩爆特征是围岩大片严重爆裂，大块岩片出现剧烈弹射，震动强烈，破坏范围和块度大，影响深度大于3.0m，严重影响工程施工。为此，开展岩爆微震监测、预警与防控技术可实时监测隧道开挖过程中岩体破裂的时空分布及演化特征，是目前深部硬岩工程岩爆监测与预警的主要有效的技术手段。通过岩爆微震监测预警可以提前预警岩爆等级，根据预警结果，采取工程措施，降低岩爆风险，进而保障施工安全与施工进度。

2 岩爆微震监测预警的目的（1）岩爆是深埋隧洞开挖过程中典型高应力硬岩挤压破裂局部集中化诱导的次生地质灾害，它具有很强的突发性、滞后性、延续性、衰减性、位置性。随着隧洞埋深的增加和地应力水平的增高，岩体所赋存的地质环境更为复杂，开挖诱发的岩爆灾害更加突出，给深埋隧洞工程设计、施工与运行等带来了极大的挑战。

①岩爆突发性：岩爆现象是一种高应力能量的突然释放，在发生前没有明显的预兆。一部分岩爆发生是随着TBM施工掘进过程中，岩体在刀盘掌子面和护盾内已经产生了岩爆（长度约6～8m），岩爆一般分布在隧洞顶部左右60°范围，如剥皮、薄层状、板状、厚层状等现象。这类岩爆一般危害性可控，施工中可随着TBM向前方掘进工程中，在洞室围岩出护盾后立即进行支护处理。

微地震裂缝监测技术及其进展

陈芷若;江山;刘亚昊;陈春燕;刘恩豪;胡力文;陈鹏

【摘要】水力压裂技术作为非常规油气藏开发的主要技术手段已在油气生产中广泛应用,微地震监测技术是水力压裂过程中压裂缝评价的一种有效手段.介绍了微地震监测技术的原理及该技术在国内外的发展历程,叙述了微震事件的定位方法;评述了2种非常规油气层压裂微地震监测方法,即井中监测技术和地面监测技术,并对其原理、特点和发展进行了阐述和对比,最后论述了微地震监测技术的发展方向.

【期刊名称】《中州煤炭》

【年(卷),期】2019(041)002

【总页数】5页(P73-76,81)

【关键词】地球物理学;微地震监测;震源定位;井中监测;地面监测

【作者】陈芷若;江山;刘亚昊;陈春燕;刘恩豪;胡力文;陈鹏

【作者单位】长江大学地球科学学院,湖北武汉 430100;长江大学地球科学学院,湖北武汉 430100;长江大学地球科学学院,湖北武汉 430100;长江大学地球科学学院,湖北武汉 430100;长江大学地球科学学院,湖北武汉 430100;长江大学地球科学学院,湖北武汉 430100;长江大学地球科学学院,湖北武汉 430100

【正文语种】中文

【中图分类】TE357.1

0 引言微地震监测技术是一种通过观测微地震事件来监测生产活动的地球物理技术[1]。该技术分析计算裂缝网络的几何特征，即方位、长度、高度等信息，实时评判压裂效果，了解压裂增产过程中人工造缝情况，以指导优化下一步压裂方案，达到提高采收率的目的[2]。该技术的理论基础是声发射学、摩尔—库仑理论和断裂力学准则[3]。微地震监测技术与常规的地震勘探技术相比，其不同点在于要求解震源的位置、时刻和震级[2，4]。

微地震监测技术起源于20世纪40年代，1976年桑地亚国家实验室确立了井下微地震观测方法，20世纪80年代，该技术主要集中于裂缝成像反演方法，到了90年代，出现多级检波器且得到广泛的应用[5]。近年来随着非常规油气资源的规模开发，微地震监测技术得到了迅速发展，该技术通过分析压裂后获得的数据来评估压裂作业效果，为进一步的井网调整等提供依据。

微地震监测技术在文中油田的应用

科技信息　工程技术　

微地震监测技术在文由油田响应用　

任福强　曹修恒　侣翠爱　侣张宪　杨海燕　

（１．中原油田地球物理测井公司　２．中原油田采油三厂　３．中原油田采油一厂）　

［摘要］本文介绍微地震监测技术的基本原理、数据采集和数据处理方法，并以文中油田日常注水破裂监测为实例阐述了该项技术　

的关键技术及其监测过程，描述了文中油田裂缝分布、水驱前缘及其剩余油分布规律，其结果与生产实际比较吻合。现场应用结果　

表明微地震地下影像技术是应用于油气田勘探开发中的一种新技术，具有很高的推广应用前景。　

［关键词］微地震地下影像监测　文中油田　裂缝带　速度反演　

１、前言　文中油田是１９８７年投入开发的高压低渗油藏，期望通过微地震地　

下影像技术研究的开展，试图发现在此期间由于注水产生的破裂位置，　

以进一步解释该块的裂缝或裂缝带、水驱前缘或主要水淹区、剩余油储　

区及其构造等等，从而为油藏下步注采调整和剩余油挖潜提供依据。　

２、微地震地下影像技术原理　

微地震监测技术是通过观测、分析生产活动中所产生的微小地震　

事件来监测生产活动的影响、效果及地下状态的地球物理技术，其基础　

是声发射学和地震学。微地震监测主要包括数据采集、震源成像和精　

细反演等几个关键步骤。微地震监测的主要依据就是各传感器记录下　

的微地震事件信号波形。该波形含有最新的事件发生时震源及其附近　

的岩石状态信息，从信号波形中尽可能多地把有用信息提取出来，并用　

一些定量的参数（主要用于表征岩石应力、应变的动态演变和同岩的最　

终破坏）来表示，以提供给工程应用。微地震地下影像技术是近年来出　

现的用于油气田勘探开发中的新技术，地震波波速异常在空间上的分　

布往往对应于岩石或土壤成分变化在空间上的分布，据此可以得到深　

层构造面的空间状态。可以解析深层地质构造、研究裂缝分布、监测注　

水破裂、水驱前缘位置及优势注水方向等，其基础是声发射学和地震　

学，主要包括数据采集、震源成像和精细反演等几个关键步骤。　

微震监测技术的原理

English:

Microseismic monitoring technology is based on the principle that

rock mass or reservoirs undergoing stress changes will generate tiny

elastic waves known as microseismic events. These events can be

detected and located using sensitive and carefully placed monitoring

equipment. The technology utilizes an array of geophones or

accelerometers to detect the high-frequency elastic waves produced

by microseismic events. By analyzing the arrival times of these waves

at different sensors, the location and magnitude of the events can be

determined. In addition, advanced data processing techniques such

as event clustering and moment tensor inversion can provide

valuable insight into the source mechanisms and stress changes

within the monitored area. This technology is widely used in the

monitoring of hydraulic fracturing operations, underground mining

震源破裂过程反演方法研究

地球上的地震活动是地壳运动的一种表现，地震破裂过程的研究对于了解地震的发生机制、预测地震灾害具有重要意义。随着科技的进步，研究者们提出了多种震源破裂过程反演方法，以更加准确地还原地震破裂过程。

首先，我们来看一下震源破裂过程。当地壳中的应力积累到一定程度时，地震就会发生。地震破裂过程可以分为前期、主要破裂和后期三个阶段。前期是指地震发生前一段时间内，地壳中的应力开始积累，地震断层上的摩擦力逐渐增大。主要破裂是指地震断层上的摩擦力突破了极限，断层发生破裂并释放出巨大能量的过程。后期是指地震断层继续滑动，直到应力重新积累。

在震源破裂过程反演方法的研究中，最常用的方法之一是基于地震波形的反演。地震波形是地震产生的震源破裂过程的结果，通过对地震波形的分析，可以推断地震破裂过程的一些重要参数，如震源位置、震级和破裂速度等。这种方法需要大量的地震观测数据和复杂的计算模型，但由于地震波传播的复杂性，该方法的应用还存在一定的局限性。

另一种常用的反演方法是基于地震破裂断层形貌的反演。通过对地震破裂断层的形貌进行分析，可以推断地震破裂过程中的断层滑动量和滑动速度等参数。这种方法主要依赖于地震破裂断层的形貌观测和地质学知识的应用，对于理解地震的破裂过程具有重要意义。然而，由于地震破裂断层形貌的观测和解释存在一定的困难，该方法的应用也存在一定的局限性。

除了上述两种方法，还有一些其他的反演方法被广泛应用于震源破裂过程的研究中。例如，基于地震地磁的反演方法可以通过地震产生的地磁场变化来推断地震破裂过程的一些参数。此外，基于地震产生的地表形貌变化的反演方法也可以用于推断地震破裂过程中的一些重要参数。

总之，震源破裂过程反演方法的研究对于了解地震的发生机制和预测地震灾害具有重要意义。虽然目前已经提出了多种反演方法，但每种方法都存在一定的局限性。因此，未来的研究还需要进一步探索和改进反演方法，以提高地震破裂过程的准确性和可。

地震数据处理与反演方法研究

地震是地球上自然界最为剧烈的运动之一，对人类社会造成了巨大的威胁。在地震预测和灾害评估中，地震数据处理和反演方法的研究起着至关重要的作用。本文将介绍地震数据处理的基本原理和几种常用的反演方法。

一、地震数据处理

地震数据处理是指通过对地震波形数据的处理和分析，来获取地震事件的有用信息。地震波形数据是地震学家通过地震台网和其他观测设备获得的，它们记录了地震发生时的地震波传播过程。地震数据处理主要包括以下几个方面：

1. 数据采集和预处理：地震仪器会采集到大量的地震波形数据，这些数据需要进行预处理，包括去噪、去除仪器响应、时间对齐等，以提高数据的质量和准确性。

2. 数据分析和解释：通过对地震数据的分析和解释，可以获取地震源的信息，如震源深度、震级、震源机制等。常用的分析方法包括震相的拾取和振幅的测定等。

3. 数据可视化：为了更好地理解地震数据，对其进行可视化处理是十分重要的。常见的可视化方法有时间序列图、震相的时距曲线和震源位置的地图等。

二、地震数据反演方法地震数据反演是根据地震波形数据，通过一定的数学模型和算法，来推导地震源的参数和地下介质的结构。主要的反演方法有以下几种：

1. 前向模拟法：前向模拟法是根据已知地下介质模型和震源参数，模拟产生的合成地震波形数据与观测数据进行比较，来逆推地下介质模型和震源参数。

2. 反射走时反演法：反射走时反演法是基于地震波在不同地层边界上的反射特性，通过分析波形的走时差异，来推断地下介质的界面。该方法在地震勘探中得到广泛应用。

3. 反射幅度反演法：反射幅度反演法是通过分析地震波的振幅信息，来推断地下介质的性质和结构。该方法在勘探环境中可以解决非均匀介质和复杂地质结构的问题。

4. 震源机制反演法：震源机制反演法是通过分析地震波的振动传播过程，推断地震产生的应力、应变和破裂过程。该方法对于了解地震的本质和预测地震危险性具有重要意义。

地面微地震资料震源定位的贝叶斯反演方法

文章编号：

１０００

－１４４１（

２０１３）

０１

－００１１

－０６

收稿日期：

２０１２

－０９

－２５；

改回日期：

２０１２

－１１

－２５。

作者简介：

宋维琪（

１９６４—），

男，

教授，

博士，

长期从事物探技术方法

的教学和研究工作，

研究方向为微地震监测和储层预测等。

基金项目：

中国石油化工股份有限公司科技部“

微地震监测关键技

术研究”（

Ｐ１１００４）

项目资助。　

地面微地震资料震源定位的贝叶斯反演方法

宋维琪１，

朱海伟１，

姜宇东２，

郭全仕２，

曹

　辉２

（

１．中国石油大学（

华东）

地球科学与技术学院，

山东青岛

２６６５８０；

２．中国石油化工股份有限公司

石油物探技术研究院，

江苏南京

２１１１０３）

摘要：

针对地面微地震资料信噪比低、

初至拾取不准、

速度模型难以准确建立等问题，

以及地面微地震资料多条测

线测量和浅地表地层速度变化复杂特点，

研究了地面微地震资料震源定位的贝叶斯反演方法，

把所有测线反演结

果设定为一个全概率事件，

每条测线反演问题设定为一个划分，

讨论利用贝叶斯最大后验方法反演震源位置。

在

反演时浅部采用横向变速模型，

中深部采用水平横向均匀速度模型模型。

对目标函数的后验概率密度函数、

加权

函数后验密度函数、

速度参数方差的后验概率密度函数进行理论模型拟合，

并取拟合后结果作为估计概率密度。

采用极快速模拟退火方法加网格法的混合算法作为搜索方法，

以网格算法为先导使搜索落入最优解所在的凸区间，

再

利用极快速模拟退火算法搜索最优解，

这样既可以防止算法收敛于局部极值点，

又极大地提高了算法的收敛速度。

通

过理论模型和实际资料验证了该方法的应用效果，

即对随机跳动误差较大初至反演能够保证反演结果的精度。

关键词：

地面微地震资料；

贝叶斯估计；

速度模型；

震源反演；

评价函数

ＤＯＩ：

１０．３９６９／

ｊ．ｉｓｓｎ．１０００

－１４４１．２０１３．０１．００２

中图分类号：

Ｐ６３１．４文献标识码：

Ａ

微地震监测研究的重点在于微地震事件的准

确定位。

影响精确定位的因素很多，

主要包括速度

模型建立精度、

地面微地震资料震源定位的贝叶斯反演方法 2

第５２卷第１期　２０１３年１月　石油物探　ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＡＬ　ＰＲ０ＳＰＥＣＴＩＮＧ　Ｆ０Ｒ　ＰＥＴＲ０ＬＥＵＭ　Ｖｏ１．５２，Ｎｏ．１　Ｊａｎ．，２０１３　

文章编号：１０００—１４４１（２０１３）０１—００１１—０６　

地面微地震资料震源定位的贝叶斯反演方法　

宋维琪　，朱海伟　，姜宇东。，郭全仕。，曹　辉　

（１．中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东青岛２６６５８０；２．中国石油化工股份有限公司　

石油物探技术研究院，江苏南京２ｌｌ１０３）　

摘要：针对地面微地震资料信噪比低、初至拾取不准、速度模型难以准确建立等问题，以及地面微地震资料多条测　

线测量和浅地表地层速度变化复杂特点，研究了地面微地震资料震源定位的贝叶斯反演方法，把所有测线反演结　

果设定为一个全概率事件，每条测线反演问题设定为一个划分，讨论利用贝叶斯最大后验方法反演震源位置。在　

反演时浅部采用横向变速模型，中深部采用水平横向均匀速度模型模型。对目标函数的后验概率密度函数、加权　

函数后验密度函数、速度参数方差的后验概率密度函数进行理论模型拟合，并取拟合后结果作为估计概率密度。　

采用极快速模拟退火方法加网格法的混合算法作为搜索方法，以网格算法为先导使搜索落入最优解所在的凸区间，再　

利用极快速模拟退火算法搜索最优解，这样既可以防止算法收敛于局部极值点，又极大地提高了算法的收敛速度。通　

过理论模型和实际资料验证了该方法的应用效果，即对随机跳动误差较大初至反演能够保证反演结果的精度。　

关键词：地面微地震资料；贝叶斯估计；速度模型；震源反演；评价函数　

Ｄ０ｌ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—１４４１．２０１３．０１．００２　

中图分类号：Ｐ６３１．４　文献标识码：Ａ　

微地震监测研究的重点在于微地震事件的准　

确定位。影响精确定位的因素很多，主要包括速度　

模型建立精度、反演算法的适用性、正演算法的精　

度等方面［１书］。高精度的反演研究，目前还主要以　

震源参数的反演技术研究

地震是地球活动的常见现象之一，也是造成重大灾害的自然灾害之一。地震中震源参数的反演技术是地震学研究的重要分支，它可以为地震预警和地震危机管理提供重要的科学依据。本文将系统介绍震源参数反演技术的现状和发展趋势。

一、震源参数反演技术的定义

震源参数反演技术是地震学研究的一个重要分支，它是指通过地震波传播的速度和路径等方面的观测数据，反演出地震震源深度、震源位置、震源大小和震源机制等参数的一项技术和方法。

二、震源参数反演技术的基础

震源参数反演技术是地震学中的一项复杂技术，在深度、位置、大小和机制等方面都需要通过数据计算得出。数据的获取可以通过地震台网、地震科学仪器和地震模拟等手段。

要想正确反演出震源参数，需要满足以下几个条件。

首先，数据的准确和充分是反演震源参数的前提。数据的质量和数量对反演结果的影响非常重要。

其次，地震波的传播模拟和反演算法的准确和高效也是反演成功的关键。目前主要采用的是叠加积分算法、台站重定位算法、逆时偏移算法等。

最后，地球结构模型的准确性也是反演结果的关键之一。不同的地球结构模型会导致不同的反演结果。因此，需要经常更新和改进地球结构模型。

三、震源参数反演技术的应用

1.地震烈度预测地震烈度预测是地震灾害应急管理的一项重要工作。震源参数反演技术可以为地震烈度预测提供科学依据，从而帮助应急管理部门制定地震应急预案和分级响应。

2.震源机制研究

震源机制研究是地震学的一个重要领域。它可以帮助研究地震波传播的规律，了解地震的能量释放和运动方式，从而提高地震预测和应急管理水平。

3.地震危险性评估

地震危险性评估是地震学的一个难点问题。震源参数反演技术可以为地震危险性评估提供重要的依据，进一步提高地震预警和应急管理的准确性和精度。

四、震源参数反演技术的发展趋势

随着测量技术和计算机技术的不断发展，震源参数反演技术在地震学研究中发挥着越来越重要的作用。未来的发展趋势主要有以下几个方面。