微地震监测技术介绍共69页文档

澳大利亚矿震研究院IMS微震监测系统产品概览IMS提供了数字化，智能化，高分辨率的地震监测和控制系统，具有在线地震信息处理，分析和可视化功能。

该系统易于使用，可在Microsoft Windows或Linux操作系统下运行。

除地震方面，许多非地震岩土工程传感器也可以用于监测。

当信号或某些参数超过阈值时，具有报警、控制和（或）停机功能。

该系统基于模块化设计，易于扩展，可从自记式监测单元扩展成连接数个台站的复杂网络。

并提供全天候24小时技术支持。

硬件概览IMS微震系统的硬件主要分为三个部分，即传感器，数据采集器和数据通信部分。

●传感器将地面运动（地面速度或加速度）转换成一个可衡量的电子信号。

非地震传感器也可以用于IMS地震网络。

●数据采集器负责将来自传感器的模拟信号转换成数字格式。

数据可以被连续记录采集，或采用触发模式，通过特殊算法来确定是否记录微震事件发生的数据。

●地震数据同时被传输到一个中央计算机或本地磁盘以待储存或处理。

系统可以采用多种数据通讯手段，以适应不同的系统环境需要。

微震传感器微震传感器通过将地面运动（地面速度或加速度）转换成一个可衡量的电子信号来衡量微震活动。

由于信号在本质上是模拟信号，传感器必须被连接到一个数据采集装置，将其转换成数字格式以待被计算机读取输出。

所有IMS传感器都包含智能电子元件以提供传感器类型，序列号和方向标识。

此外，智能传感器能够产生内部的振动，以验证传感器的操作和检测安装后电缆布线是否正确。

传感器类型微震传感器的分类取决于所要监测的地面运动类型，即地面速度（检波器）或地面加速度（加速度计和FBA）；传感器的传感轴数量和传感器是否部署在岩石钻孔里或岩石表面。

每个传感器类型在幅度范围，频率范围，可靠性和成本方面等有不同的优势。

一个IMS微震监测系统可基于检波器，加速计和力平衡加速计的任意组合，并同时搭配单分量和三分量传感器。

三分量传感器能够提供最精确的信息数据采集单元NETADCIMS的netADC是24位，4 或8通道，低噪声的模拟-数字转换器（ADC），以太网接口。

微地震监测方案地震是地球表面因地壳断裂导致的振动现象，对人类生命和财产造成了巨大的威胁。

而微地震作为地震研究中的一个重要分支，被广泛应用于地震的监测与预警工作中。

本文将介绍一种可行的微地震监测方案。

一、引言地震是一种破坏性极大的自然灾害，而微地震监测则是通过监测和研究微小地震信号，以了解地壳的活动状况，更好地预测和防范大规模地震事件的发生。

因此，制定一套有效的微地震监测方案至关重要。

二、设备和技术1. 声波传感器声波传感器是一种用于检测地震信号的关键设备。

它能够测量地壳中微小地震波的振幅、频率和持续时间，从而判断地壳的活动情况。

2. 数据采集系统数据采集系统是用于收集和记录声波传感器所感知到的地震信号的设备。

采集系统应具备高灵敏度、高采样率和较大存储容量，以确保数据的准确性和完整性。

3. 数据处理软件数据处理软件用于对采集到的地震数据进行处理和分析。

它能够提取出地震信号的关键特征，并进行相关性分析，有助于判断地震的发生原因和趋势。

三、监测范围与布点微地震监测的范围应根据地震活动频率和地理位置进行合理确定。

选择地震频繁的地区进行监测，可以提高监测的准确性和有效性。

布点方面，应充分考虑地震监测站之间的辐射覆盖范围，布设足够数量的监测站点，并确保各监测站点之间的距离适当，以便有效监测地震信号的传播路径。

四、数据分析与处理1. 地震事件识别通过数据处理软件对采集到的地震数据进行分析，识别出地震事件的发生时间、震级和震源位置等关键信息。

这有助于及时了解地震活动的情况，并采取相应的应对措施。

2. 地震波形分析地震波形分析是对地震信号的振幅、频率和持续时间等进行详细分析的过程。

通过对地震波形的分析，可以判断地震的来源、运动性质和可能对周边地区产生的影响。

3. 数据趋势分析通过长期对微地震监测数据的积累和分析，可以发现地震活动的趋势和规律。

这对于预测地震事件的发生概率和可能性有很大的帮助。

五、监测结果的意义与应用微地震监测的结果可以为地震学研究提供重要的数据支持，有助于科学家们对地震活动机制和震源构造的认识。

微震监测技术在地下工程中的应用摘要：微震监测技术是一种高科技信息化的地下工程动力监测技术。

随着设备硬件技术、信号处理技术和数字化技术的快速发展，微震监测技术的应用在国际上也越来越多，目前国内出现了对该技术的应用研究热。

本文介绍了微震技术的特点及微震技术在地下工程安全监测中的作用。

根据微震监测技术在国内外的应用，概括了该技术在地下工程安全监测和防灾减灾监测的若干方面的应用。

0 引言微地震监测技术(Microseismic Monitoring Technique，简称MS)基于声发射学和地震学，现已发展成为一种新型的高科技监控技术。

它是通过观测、分析生产活动中产生的微小地震事件，来监测其对生产活动的影响、效果及地下状态的地球物理技术。

当地下岩石由于人为因素或自然因素发生破裂、移动时，产生一种微弱的地震波向周围传播，通过在破裂区周围的空间内布置多组检波器并实时采集微震数据，经过数据处理后，采用震动定位原理，可确定破裂发生的位置，并在三维空间上显示出来。

1 微震监测在工程中的应用历史[2]微地震监测技术在地下工程中的应用最早始于上世纪初的南非约翰内斯堡地区的金矿开采诱发的地震监测。

南非对微地震的早期监测是采用常用的地震监测仪器，20多年后，60年代大规模的矿山微震研究在南非各主要金矿山展开，并随之在l970-1980年代以来各采金矿山先后建立了矿山微震监测台站。

到上世纪中叶，在波兰、美国、前苏联、加拿大等采矿大国都先后开展了矿山地震研究，且随着电子技术和信号处理技术的发展，多通道的微地震监测技术也开始得到应用，最突出的有以美国斯波坎的Electrolab公司为代表研制和生产多通道微震监测技术和设备，并在美国的金属矿山得到应用，微震监测技术在非矿山行业之外的核能、地下油气存储库、地下隧道工程等领域也得到应用，如加拿大原子能地下实验室就采用了微震监测系统口。

近年来，利用微震监测技术进行地下灾害救助等方面，也得到应用。

ESG中国合作伙伴微震系统主机Paladin数据采集仪传感器E S G公司简介ESG，全称Engineering Seismology Group （地震工程集团）。

1993 年与以办学历史悠久、科学技术领先而著称的加拿大皇后大学合作，创立企业，致力于矿山微震监测系统的开发和研究。

发展至今企业有煤矿安全、微震等各类专家28 位，有百余位优秀技术工程师遍布全球。

历经17年的发展，ESG 公司研发生产的MMS微震监测系统已发展至第七代产品。

纵观历史，其产品以其设计领先、技术优良、服务周到、分析便捷等优势享誉全球。

其中包含耳熟能详的MP250 Trigger Type（第二代MP250 MMS 微震监测系统）、Hyperion Full Waveform（第五代亥伯龙MMS微震监测系统）和目前代表矿山微震测试系统先进水平的Paladin Seismic Recorder-V2（第七代改进型帕拉丁MMS 微震测试系统）。

目前ESG 公司产品以其良好的信誉、卓越的技术在美国、澳大利亚、亚洲以及欧洲得到广泛认可和应用。

ESG中国合作伙伴耳听为虚眼见为实微震监测仪是聆听地音的耳朵，微震可视化软件则是透视地层变化的眼睛。

ESG微震监测系统，是边坡、隧道、矿山、大坝等岩质或混凝土工程结构稳定性监测与分析的理想工具。

泰安鑫淼科技与ESG全面合作，将致力与为中国用户提供最直接的技术支持（设备提供、安装指导、数据分析）。

系统网络由传感器、Paladin信号采集处理系统、时间同步系统、光纤数据通讯系统和地面数据综合处理分析系统组成。

① 24 位×125MHz 的高精度快速信号采集能力，可同时兼容3～2KHz、15～2KHz 微震传感器和200～5KHz 声发射传感器。

②5G 高速数据缓存空间③ 科研级系统稳定性设计④ 高精度，超高强度传感器设计，可适应各种压力环境⑤ 先进的Hyperion和Paladin系统连接，卓越的分析系统融合ESG中国合作伙伴微震监测系统数据传输网络拓扑图ESG中国合作伙伴微震监测系统介绍【系统概述】微震监测系统(Micro-seismic Monitoring System, MMS)，开发于上世纪七十年代初期，伴随着信息技术、计算技术的发展和计算机水平的提高而日趋成熟，主要是利用声学、地震学和地球物理学原理和计算机强大的计算功能来实现微震事件的精确定位和级别大小的确定。

微震监测技术在地下工程中的应用摘要：微震监测技术是一种高科技信息化的地下工程动力监测技术。

随着设备硬件技术、信号处理技术和数字化技术的快速发展，微震监测技术的应用在国际上也越来越多，目前国内出现了对该技术的应用研究热。

本文介绍了微震技术的特点及微震技术在地下工程安全监测中的作用。

根据微震监测技术在国内外的应用，概括了该技术在地下工程安全监测和防灾减灾监测的若干方面的应用。

0 引言微地震监测技术(Microseismic Monitoring Technique，简称MS)基于声发射学和地震学，现已发展成为一种新型的高科技监控技术。

它是通过观测、分析生产活动中产生的微小地震事件，来监测其对生产活动的影响、效果及地下状态的地球物理技术。

当地下岩石由于人为因素或自然因素发生破裂、移动时，产生一种微弱的地震波向周围传播，通过在破裂区周围的空间内布置多组检波器并实时采集微震数据，经过数据处理后，采用震动定位原理，可确定破裂发生的位置，并在三维空间上显示出来。

1 微震监测在工程中的应用历史[2]微地震监测技术在地下工程中的应用最早始于上世纪初的南非约翰内斯堡地区的金矿开采诱发的地震监测。

南非对微地震的早期监测是采用常用的地震监测仪器，20多年后，60年代大规模的矿山微震研究在南非各主要金矿山展开，并随之在l970-1980年代以来各采金矿山先后建立了矿山微震监测台站。

到上世纪中叶，在波兰、美国、前苏联、加拿大等采矿大国都先后开展了矿山地震研究，且随着电子技术和信号处理技术的发展，多通道的微地震监测技术也开始得到应用，最突出的有以美国斯波坎的Electrolab公司为代表研制和生产多通道微震监测技术和设备，并在美国的金属矿山得到应用，微震监测技术在非矿山行业之外的核能、地下油气存储库、地下隧道工程等领域也得到应用，如加拿大原子能地下实验室就采用了微震监测系统口。

近年来，利用微震监测技术进行地下灾害救助等方面，也得到应用。

澳大利亚矿震研究院IMS微震监测系统产品概览IMS提供了数字化，智能化，高分辨率的地震监测和控制系统，具有在线地震信息处理，分析和可视化功能。

该系统易于使用，可在Microsoft Windows或Linux操作系统下运行。

除地震方面，许多非地震岩土工程传感器也可以用于监测。

当信号或某些参数超过阈值时，具有报警、控制和（或）停机功能。

该系统基于模块化设计，易于扩展，可从自记式监测单元扩展成连接数个台站的复杂网络。

并提供全天候24小时技术支持。

硬件概览IMS微震系统的硬件主要分为三个部分，即传感器，数据采集器和数据通信部分。

●传感器将地面运动（地面速度或加速度）转换成一个可衡量的电子信号。

非地震传感器也可以用于IMS地震网络。

●数据采集器负责将来自传感器的模拟信号转换成数字格式。

数据可以被连续记录采集，或采用触发模式，通过特殊算法来确定是否记录微震事件发生的数据。

●地震数据同时被传输到一个中央计算机或本地磁盘以待储存或处理。

系统可以采用多种数据通讯手段，以适应不同的系统环境需要。

微震传感器微震传感器通过将地面运动（地面速度或加速度）转换成一个可衡量的电子信号来衡量微震活动。

由于信号在本质上是模拟信号，传感器必须被连接到一个数据采集装置，将其转换成数字格式以待被计算机读取输出。

所有IMS传感器都包含智能电子元件以提供传感器类型，序列号和方向标识。

此外，智能传感器能够产生内部的振动，以验证传感器的操作和检测安装后电缆布线是否正确。

传感器类型微震传感器的分类取决于所要监测的地面运动类型，即地面速度（检波器）或地面加速度（加速度计和FBA）；传感器的传感轴数量和传感器是否部署在岩石钻孔里或岩石表面。

每个传感器类型在幅度范围，频率范围，可靠性和成本方面等有不同的优势。

一个IMS微震监测系统可基于检波器，加速计和力平衡加速计的任意组合，并同时搭配单分量和三分量传感器。

三分量传感器能够提供最精确的信息数据采集单元NETADCIMS的netADC是24位，4 或8通道，低噪声的模拟-数字转换器（ADC），以太网接口。

微震监测综述1. 引言北美页岩气革命改变了全球能源市场格局，非常规油气勘探开发成为全球油气资源领域的新热点，水平井技术、大型压裂技术、微地震监测技术等三项核心技术的应用，加快了世界其他地区致密气、页岩气、煤层气等非常规油气资源的勘探开发。

全球非常规油气产量快速增长，在全球能源供应中的地位日益凸显，2008年全球非常规石油资源规模达449.5Gt，与常规石油资源基本相当；全球非常规天然气资源规模达3921Tm3，是常规天然气资源的8倍，非常规天然气产量快速上升，已占到天然气产量的18%。

油气资源类型特征三角图2.非常规天然气勘探对微震监测技术的需求非常规油气指成藏机理、赋存状态、分布规律及勘探开发方式等不同于现今的常规油气藏勘探的烃类资源。

全球非常规油气资源十分丰富、种类也很多，非常规石油资源主要包括：致密油、页岩油、稠油、油砂、油页岩等，非常规天然气主要包括：页岩气、煤层气、致密气、甲烷水合物等。

其中资源潜力大、分布广、具有开发价值的是页岩气和致密油等。

而中国已经在致密油和页岩气等非常规资源勘探开发中见到良好效果。

我国致密油气层涵盖古生界、中生界、新生界沉积岩；油气藏类型包括：砂岩、碳酸盐、火山岩；分布范围如图所示：西部有准噶尔盆地、柴达木盆地、塔里木盆地等；中部有鄂尔多斯盆地、四川盆地、江汉盆地等；东部有辽海盆地、渤海湾盆地、东海盆地、台西盆地等。

这些致密油气储层具有低孔、低渗特点，极难形成自然产能。

由于成藏特点与北美页岩气类似，可以借助国外经验，实施水平井压裂、多级压裂改造，有效扩大渗流通道，并通过微震监测技术求取裂缝的空间展布范围特征、提取岩石力学参数，为进一步储层改造及开发井位部署提供技术支持。

中国主要致密油分布3. 微震监测技术微震监测技术主要指在油气藏压裂、注水开采等生产过程中，利用压裂、注水诱发的类似天然地震、烈度很低的微地震现象，监测裂隙活动、油气生产层类流体的流动情况，为优化油气藏管理、致密储层勘探开发提供决策依据的微震技术。

引言微地震压裂监测技术是近年来在低渗透油气藏压裂改造领域中的一项重要新技术。

该项技术通过布置在井中的三分量检波器，来监测油藏注水、注气、热驱及油气采出等作业时引起地下应力场变化，导致岩层裂缝或错断所产生的地震波，通过分析微地震信号，反演裂缝属性裂缝的几何形状和空间展布，进而监测油藏动态。

它能实时提供压裂施工产生裂隙的高度、长度和方位角，利用这些信息可以优化压裂设计、优化井网或其他油田开发措施，从而提高油田采收率。

多分量地震数据成功用于定位压裂裂隙，可以精确地测量附近井注人流体、气体、聚合物或其他材料而引起岩石断裂时产生声发射的震中微震的震中，从而定位裂缝的空间位置。

特别是进人世纪年代以来，地震检波器的带宽性能和井下布设方面得到很大发展，人们越来越重视利用微地震检测技术描述油藏动态世纪年代以来，先后有挪威阿莫科公司、菲力浦公司、美国联合太平洋资源公司、公司、美国能源部国家实验室、日本研究中心等研究机构对该项技术进行实验研究，为微地震监测技术在油气工业中广泛应用奠定了理论和实验基础。

目前微地震监测技术最成熟的应用还是基于震源定位，这主要利用直达纵波进行震源定位。

但野外采集到的微震信号，其信噪比低，频率高，能量弱大致只能识别出直达纵波的初至，而且目前的震相初至拾取精度不是很高，当然就无法准确的震源定位、提取裂缝属性等参数。

同时，利用同型波时差法的反演定位技术已不能满足当前微震监测的需要，必须结合直达横波进行纵横波时差法反演，提取裂缝属性，监测油藏动态。

因此，在进行震源反演前，必须提高信号的信噪比，分离识别出微地震的直达纵横波以及反射波，提高反演精度。

微地震监测技术是一门新的地球物理技术，它是通过监测微震事件产生的地震波，确定微震坐标、发震时刻及烈度的技术。

在国外，这方面研究起步较早，技术也相对成熟，多用于矿山安全监测、油气藏开发监测、火山活动性监测和天然地震监测等方面，但是由于探测精度、计算机处理能力的局限性，阻碍了其发展。

GNT International Inc.微地震监测技术北京阳光杰科科技有限公司2012年6月⏹微地震技术三种数据采集方法⏹微地震数据处理⏹微地震解释与应用⏹微地震应用实例微地震监测技术是采集地下岩石破裂所产生的地震波，通过处理、解释以了解地下岩石破裂的位置、破裂程度、破裂的几何形态等的技术；可用于石油工业的压裂监测，以及矿山、大坝、地下结构等的长期监测•由客户数据建立速度模型•标定速度模型•事件可能发生区域的数据叠加•在叠加数据中搜寻裂缝事件•按时间和空间输出事件位置•地震检波器串•径向排列系统, 8-16 臂, 1000 道•灵活和快速的探测用于短期微地震震监测的灵活技术系统设计(平坦地形)系统设计(多山地形)用于调配的四轮摩托为直升机调配准备的地震检波器和电缆录音舱直升机调配用于系统部署的直升机•井筒中储层段放置10-50个3-C 地震检波器•采取初至处理•监测井距压裂井距小于200米•可用于观测多井压裂•用于标定地表系统在靠近作业井较近距离内，井下监测具有较高的精度井下系统探测装置准备井下系统3C 井下地震检波器•埋于100-300英尺（约30-90米）的3-C 检波器•每个排列配备80 –100个检波器•大面积覆盖•长期监测的最佳商业和技术选择用于长期和大范围监测的最具经济有效的方法进行中的浅孔钻探埋入式3C 地震检波器站埋入式3C 地震检波器站预备埋入的3C 地震检波器井下探测区域地表系统探测区域预警系统监测区域大面积油藏监测系统•井筒中靠近储层段放置10-20个3-C 地震检波器•采取初至处理•监测井距压裂井距小于200•可用于观测多井压裂•用于优化地表排列系统•地震检波器串•径向排列系统, 8-16 臂,1000 道•灵活和快速的探测用于短期微地震监测的灵活技术地面排列Typical WellNumber of Wells Monitored1Days of Data Recording2Total Frac Stages4 Average Hours per Stage2 Hours of Frac Data Processed8 (estimated) Depth of Imaging623 m Length of Horizontal Section(s)395 m Number of Geophone Channels801 Number of Arms in Array10 Length of Longest Arm in Array1350 m的3-C 检波器•每个排列配备80 –100个检波器•PSET®数据处理•大面积覆盖•长期监测的最佳商业和技术选择用于长期和大面积监测的最经济有效的方法布设原则：•约1000-2000m左右的圆环内。

微地震监测技术及应用随着非常规致密砂岩气、页岩气藏的开采开发，压裂技术在储层改造中起着举足轻重的作用，而微地震监测技术是评价压裂施工效果的关键且即时的技术之一。

根据微地震监测处理高精度地反演微震位置，从而预测压裂裂缝的发展趋势及区域，对压裂施工效果进行跟踪及评判，同时也为后期油气藏的开采和开发提供技术指导。

第一节微地震监测技术原理与发展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。

与地震勘探相反,微地震监测中震源的位置、发震时刻、震源强度都是未知的,确定这些因素恰恰是微地震监测的首要任务。

微地震是一种小型的地震（mine tremor or microseismic）。

在地下矿井深部开采过程中发生岩石破裂和地震活动，常常是不可避免的现象。

由开采诱发的地震活动，通常定义为，在开采坑道附近的岩体内因应力场变化导致岩石破坏而引起的那些地震事件。

开采坑道周围的总的应力状态。

是开采引起的附加应力和岩体内的环境应力的总和。

一、技术背景岩爆是岩石猛烈的破裂，造成开采坑道的破坏，只有那些能够引起矿区附近的地区都受到破坏的地震事件才叫做冲击地压或煤爆、“岩爆”。

对地下开采诱发的地震活动性的研究表明，矿震不一定全都发生在开采的地点，且不同地区的最大震级也不相同，但矿震深度一般对应于开采挖掘的深度。

每年在一些矿区的地震台网能记录到几千个地震事件，只有几个是岩爆。

在由开采引起的地震事件的大的系列里，岩爆只是其中很小的一个分支。

对矿山地震、微地震及冲击地压的观测具有一致性，但应用到实际生产中必须区别对待。

二、微地震技术的发展基于微震监测的裂缝评价技术正发展成为油层压裂生产过程中直观而又可靠的技术。

近几年来，国内众多油气田纷纷投入人力、物力和资金，积极开展该技术的应用与研究工作，广泛用于油气勘探开发工作。

2011年，东方物探公司投入专项资金，积极开展压裂微地震监测技术研究，压裂微地震监测技术水平得到快速提升。