基本介紹
- 中文名：微震監測技術
- 外文名：microseismic monitoring technology
- 套用領域：礦山、石油天然氣、邊坡等領域
技術介紹,套用現狀,研究與套用,
技術介紹
隨著礦山數位化，信息化的發展，微震監測技術在有岩爆或者衝擊地壓突出的礦山套用非常廣泛，在國外，特別是北美，澳大利亞和南非等地區的深井礦山幾乎都已經裝備了微震監測系統。近年來，隨著水平井技術和壓裂技術的不斷進步，頁岩氣的勘探開發熱潮正在世界範圍內蔓延。頁岩氣開發的核心是壓裂技術，而壓裂技術又離不開配套技術的發展，微地震監測技術給頁岩氣壓裂指明了方向。
國外深井有岩爆傾向礦山的岩爆控制實踐表明，雖然合理的礦山設計是控制岩爆的必要措施，但是，在礦山開採過程中開展岩爆監測則是岩爆的預測和控制的更重要的措施。目前國外深井開採岩爆監測的主要手段是礦山地震監測，已開發出全數字礦山地震監測系統並得到大量套用。
套用現狀
基於微震監測的裂縫評價技術正發展成為油層壓裂生產過程中直觀而又可靠的技術。近幾年來，國內眾多油氣田紛紛投入人力、物力和資金，積極開展該技術的套用與研究工作，廣泛用於油氣勘探開發工作。據了解，“十三五”期間，非常規油氣藏將成為一個重要接替陣地，而微地震壓裂檢測技術是非常規油氣藏勘探領域中的一項重要新技術。
隨著我國礦山逐步過渡到深部開採，岩爆災害也逐步顯現，自2000年以後，國內一些大型礦山引進了國外的微震監測產品，在國內相關的大學和科研機構的參與下取得了很多的研究成果，為微震監測技術在中國普及做出了重要的貢獻，但是也面臨著產品價格昂貴和售後技術服務短缺的問題，因此國內一些研究機構和企業單位也紛紛加入到了微震產品研發領域，研發出了微震監測的軟體硬體產品，也在部分的礦山進行了推廣套用，取得了較好技術套用效果。
此外在岩石邊坡、公路隧道、水利工程領域也出現了不少的微震監測技術套用案例。
研究與套用
在20世紀40年代，美國礦業局就開始提出套用微地震法來探測給地下礦井造成嚴重危害的衝擊地壓，但由於所需儀器價格昂貴且精度不高、監測結果不明顯而未能引起人們的足夠重視和推廣。
近10年來，地球物理學的進展，特別是數位化地震監測技術的套用，為小範圍內的、信號較微弱的微地震研究提供了必要的技術基礎。為了驗證和開發微地震監測技術在地下岩石工程(如地熱水壓致裂、水庫大壩、石油、核廢料處理等)中所具有的巨大潛力，國外一些公司的研究機構和大學聯合，進行了一些重大工程套用實驗。
1、美國
美國之所以成為目前世界上頁岩油氣開發的領跑者，就是因為它已經熟練掌握了利用地面、井下測斜儀與微地震檢測技術相結合先進的裂縫綜合診斷技術，可直接地測量因裂縫間距超過裂縫長度而造成的變形來表征所產生裂縫網路，評價壓裂作業效果，實現頁岩氣藏管理的最佳化。該技術有以下優點：
1)測量快速，方便現場套用；
2)實時確定微地震事件的位置；
3)確定裂縫的高度、長度、傾角及方位；
4)具有噪音過濾能力。
2、英國
P.Young教授領導的KEELE大學套用地震實驗室，主要從事岩石力學方面的微地震基礎套用研究，主要分為3個方向：震源力學、微地震成像及岩石力學。
其主要研究目的是：揭示岩石在外界條件(如承載、溫度、滲流壓力等)變化時裂紋初始結晶、凝聚接合及其擴展的機理，研究岩石巨觀損傷、破裂的監測技術。
位於加拿大金斯敦的工程地震組織的主要成員是出自P.Young教授的門下，該組織主要進行工程實際現場套用研究，研究方向為岩石地下工程微地震系統的構建、微地震信號採集、處理及分析，編制的軟體可以實時進行微地震事件定位。
3、澳大利亞
隨著經驗的積累和技術手段的提高，初步證明微地震可在現場附近進行觀測，並能對其進行比較精確的定量研究。微地震研究取得的良好效果，為採礦工作提供了大量有益信息，極大地激發了礦業公司投資進行此類監測及研究的積極性，到目前為止，澳大利亞聯邦科學與工業研究院CISRO已完成15個礦的微震監測試驗，積累了大量的現場經驗，為微地震監測工作的廣泛開展和進一步研究打下了良好基礎。
4、南非
南非礦震研究院於南非在上世紀末期提出的“深部計畫”這一背景下積極開展礦震監測的研究，南非由於主要開採的是黃金礦，開挖深度很深，出現了頻繁的岩爆事故，因此通過微震監測技術實現岩爆災害預警，保障了礦山作業人員的安全。
5、加拿大
國家原子能公司為監測深部開挖引發的大應力集中，防止其造成危害，採用了微地震監測技術，定量評定損傷程度，並監測所存放在地下的放射性核燃料擴散到周圍地下水中的可能途徑，以防造成污染。
該研究機構為了保證置放核燃料的地下結構的穩定性，在-420m水平開挖了一條直徑3.5m、長46m的實驗隧道，進行專門研究，稱為地下實驗室URL。其開挖圍岩主要是低滲透性硬岩，研究的主要課題是地下堅硬圍岩開挖引發的柱狀隧道損傷。在傳統的應力、應變監測的同時，進行了詳細的微地震監測，使用了分布在開挖體周圍的16個三分向加速度計，在一年的時間內記錄並定位了大約10000個微地震事件。這是一項耗資巨大的科研工程，圍繞這一項目得出了許多有價值的科研成果。重點內容是微震事件分布、能級、機理及其與岩石變形的關係，依據現場實測結果來建立和分析數學模型。
6、中國
