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基于LLE和SVM的地震断层自动识别方法

煤炭学报 2023年第4期48卷 1634-1644页

作者：邹冠贵丁建宇任珂殷裁云董青山中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 华能煤炭技术研究有限公司北京101100

传统地震资料的断层解释主要依靠解释者的知识和经验,存在工作量大、效率低的问题。基于机器学习的断层识别方法,可以融合已有的地质资料、解释人员的知识和经验,构建高质量的数据集,增加解释的准确率。为了提高机器学习方法断层解释的... 详细信息

传统地震资料的断层解释主要依靠解释者的知识和经验,存在工作量大、效率低的问题。基于机器学习的断层识别方法,可以融合已有的地质资料、解释人员的知识和经验,构建高质量的数据集,增加解释的准确率。为了提高机器学习方法断层解释的准确率,构建基于局部线性嵌入(LLE)和支持向量机(SVM)算法的断层识别方法。首先,介绍了LLE和SVM算法的基本原理,说明各算法的计算过程和主要参数;然后建立断层正演模型,分析不同属性的断层响应特征,针对训练数据集中多种地震属性之间的信息冗余,分别通过LLE和主成分分析(PCA)2种算法对地震属性数据进行降维,引入的量化指标计算结果表明LLE算法对于非线性数据体有较好的降维效果;利用西上庄井田6条巷道、5口钻井揭露的11854个已知构造信息的数据点,分别训练SVM,PCA-SVM和LLE-SVM断层识别模型;以准确率A、查全率R、查准率P、F作为模型的衡量标准,对比各模型在工区数据上的预测分类性能;其中,LLE-SVM模型综合表现最佳,查准率可达94.4%,远高于其他模型;最后,利用构建的各模型对整个工区进行预测,并结合实际揭露情况和人机交互解释结果进行分析。综合结果表明,基于LLE和SVM的断层识别方法在去除冗余信息的同时能够有效突出断层响应特征,减少主观人为因素的影响,提高断层解释的效率。

关键词：断层识别地震属性优化煤田三维地震局部线性嵌入支持向量机

煤弹性参数的影响因素分析及其AVO响应特征

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煤炭学报 2023年第S1期48卷 194-208页

作者：吴雨珊邹冠贵曾葫佘佳生赵太郎中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

研究煤弹性参数的影响因素可以揭示煤层AVO响应的物理含义,有利于指导复杂地质条件下的煤层气勘探。以沁水盆地寺河矿区3号煤层的60块煤样为研究对象,根据煤的工业成分分析、矿物成分分析和地层条件下测试结果,基于BET多层吸附理论(The ... 详细信息

研究煤弹性参数的影响因素可以揭示煤层AVO响应的物理含义,有利于指导复杂地质条件下的煤层气勘探。以沁水盆地寺河矿区3号煤层的60块煤样为研究对象,根据煤的工业成分分析、矿物成分分析和地层条件下测试结果,基于BET多层吸附理论(The Brunauer-Emmett-Teller theory)和自洽模型构建不同流体饱和的煤层气储层岩石物理模型。主要考虑3种流体饱和情况:1种为完全水饱和,另外2种为不同的含水、吸附气和游离气的多相混合流体。在此基础上,分析煤基质组成、孔隙率和流体饱和情况对煤的弹性参数的综合影响,进一步开展含煤地层在不同孔隙率、不同流体饱和情况下的地震AVO响应特征分析。结果表明:研究区内,煤的孔隙率是引起煤纵横波速度、多相流体饱和煤体积模量变化的主要影响因素,且孔隙率增大引起多相流体饱和煤体积模量的变化较明显;相比于孔隙率,不同煤基质组成对完全水饱和煤体积模量、密度的影响更为显著;不同流体饱和情况引起的煤弹性参数变化相较于孔隙率、煤基质组成小。分析含煤地层的AVO响应特征可以发现,孔隙率与AVO属性呈一定线性关系,含水饱和度与AVO属性呈一定非线性关系;与其他AVO属性相比,横波阻抗属性在不同孔隙率、不同流体饱和情况下的地震AVO响应最为显著。

关键词： BET多层吸附煤的弹性参数 AVO属性煤层气

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夏店煤矿断层的支持向量机预测研究

地质论评 2023年第S1期69卷 119-120页

作者：韩成阳邹冠贵薛静雯中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

近年来夏店煤矿在开采过程中,发现采区内断层特别发育,严重影响了煤矿的高效开采与经济效益。因此亟须通过物探手段来解决当下遇到的困局,不过传统的地震解释周期长,人工多,不能够满足煤矿的迫切需求。不过随着计算机科技的进步,将机器... 详细信息

近年来夏店煤矿在开采过程中,发现采区内断层特别发育,严重影响了煤矿的高效开采与经济效益。因此亟须通过物探手段来解决当下遇到的困局,不过传统的地震解释周期长,人工多,不能够满足煤矿的迫切需求。不过随着计算机科技的进步,将机器学习技术应用于地震数据解释开始受到关注,例如使用和深度学习方法在弹性波阻抗数据体上,开展地震相分类。

关键词：地震属性支持向量机断层预测

深度卷积神经网络目标检测算法在煤矿断层检测上的应用

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矿业科学学报 2023年第6期8卷 733-743页

作者：张春翔唐烨锈邹冠贵曾义文樊卓中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院北京100083

断层解释技术在煤矿安全开采领域起着至关重要的作用。随着神经网络技术的发展,许多基于神经网络算法的智能化地震资料解释处理方案被提出。首先通过对比不同的深度卷积神经网络目标检测算法,选择适合于识别断层的Faster R-CNN目标检测... 详细信息

断层解释技术在煤矿安全开采领域起着至关重要的作用。随着神经网络技术的发展,许多基于神经网络算法的智能化地震资料解释处理方案被提出。首先通过对比不同的深度卷积神经网络目标检测算法,选择适合于识别断层的Faster R-CNN目标检测算法;其次建立具有多种地质特征的地震正演模型,分别对AlexNet、残差网络ResNet50和ResNet101三种特征提取网络进行测试,优选得出ResNet101特征提取网络在断层检测方面具有更加优异的表现;最后基于优选的ResNet101特征提取网络和Faster R-CNN目标检测算法构建断层检测模型,对实际地震数据进行断层检测。结果表明:基于深度卷积神经网络的目标检测算法在断层检测上具有很好的泛化能力,提高了断层的解释效率,在实际应用上具有巨大潜力。

关键词：深度卷积神经网络断层检测地震正演模型目标检测

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非平衡学习的地震断层识别研究

地质论评 2023年第S1期69卷 433-434页

作者：薛静雯邹冠贵韩成阳中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

利用三维地震数据开展断层自动识别研究时发现,基于矿区揭露信息的数据集的构建直接影响了机器学习算法对断层识别的最终效果。在实际工作中,可收集到的已揭露的断层点数量往往远小于非断层点的数量,这导致构建的地震属性数据集是不平... 详细信息

利用三维地震数据开展断层自动识别研究时发现,基于矿区揭露信息的数据集的构建直接影响了机器学习算法对断层识别的最终效果。在实际工作中,可收集到的已揭露的断层点数量往往远小于非断层点的数量,这导致构建的地震属性数据集是不平衡的。在机器学习领域,解决非平衡数据集分类常用的方法主要有三类,主要包括:基于数据集重构的重采样方法;结合多个学习器对数据进行综合判断的集成学习方法.

关键词： AdaBoost 随机欠采样断层识别

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煤弹性参数频率的依赖性测试技术

地质论评 2023年第S1期69卷 339-340页

作者：曾葫佘佳生邹冠贵中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083

地球物理勘探中,对于弹性参数的获取途径,般有地震勘探,声波测井以及实验室测量三类手段。首先,传统的实验室速度测量是在MHz频率范围内进行的,声波测井在10 k Hz频率范围内进行的,地面地震在0~100 Hz频率范围内进行的。对于常用的弹性... 详细信息

地球物理勘探中,对于弹性参数的获取途径,般有地震勘探,声波测井以及实验室测量三类手段。首先,传统的实验室速度测量是在MHz频率范围内进行的,声波测井在10 k Hz频率范围内进行的,地面地震在0~100 Hz频率范围内进行的。对于常用的弹性参数数据,不同的获取途径之间有着测量频率的区别。当今具有挑战性的探索要求我们利用所有类型的数据进行更好的综合定量解释。

关键词：煤频散衰减

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含煤地层灰岩富水性地震频散属性反演研究

地质论评 2023年第S1期69卷 397-398页

作者：佘佳生曾葫邹冠贵中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083

煤矿水害问题是严重影响煤炭资源安全开采的主要危害之(张超等,2019)。含煤地层中的灰岩层通常岩溶发育,含水量大,对煤矿开采构成严重威胁(田伟等,2017)。地下水的流动也会使灰岩层岩溶不断发育(樊连杰等,2021)。以往地面勘探工作中,通... 详细信息

煤矿水害问题是严重影响煤炭资源安全开采的主要危害之(张超等,2019)。含煤地层中的灰岩层通常岩溶发育,含水量大,对煤矿开采构成严重威胁(田伟等,2017)。地下水的流动也会使灰岩层岩溶不断发育(樊连杰等,2021)。以往地面勘探工作中,通过钻孔方式揭露含煤地层富水情况。随着三维地震技术以及岩石物理理论方法的发展.

关键词：灰岩富水性频散属性频谱分解

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煤层气储层岩石物理建模与脆性正演分析

地质论评 2023年第S1期69卷 445-446页

作者：张钊基王国伟邹冠贵中国矿业大(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

煤层气储层煤岩具有定的脆性,容易出现裂缝和破碎,这对于煤层气的开采和生产会产生定的影响和挑战。同时,煤层气具有‘低孔低渗’的特点,实现煤层气的开采依赖于对煤层气储层的水力压裂,脆性是水力压裂至关重要的指标。脆性是岩层的种属... 详细信息

煤层气储层煤岩具有定的脆性,容易出现裂缝和破碎,这对于煤层气的开采和生产会产生定的影响和挑战。同时,煤层气具有‘低孔低渗’的特点,实现煤层气的开采依赖于对煤层气储层的水力压裂,脆性是水力压裂至关重要的指标。脆性是岩层的种属性,大量研究者采用不同方法表征评价岩石的脆性,有基于岩石强度、硬度、压痕、破裂面、应力—应变、矿物组分和力学参数等多种脆性评价方法。

关键词：脆性煤层气建模

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基于SVM算法的地震小断层自动识别

煤炭学报 2017年第11期42卷 2945-2952页

作者：孙振宇彭苏萍邹冠贵中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

为了提高小断层解释的准确率,构建基于支持向量机(SVM)算法的断层自动识别方法。通过分析构造部位和非构造部位地震属性特征,建立SVM两分类的断层识别模型。首先,研究支持向量机两分类算法的基本原理和结构,表明支持向量机在两分类问题... 详细信息

为了提高小断层解释的准确率,构建基于支持向量机(SVM)算法的断层自动识别方法。通过分析构造部位和非构造部位地震属性特征,建立SVM两分类的断层识别模型。首先,研究支持向量机两分类算法的基本原理和结构,表明支持向量机在两分类问题上具有准确率高的优点;然后建立断层正演模型,分析不同地震属性的断层响应特征,表明断层分布与属性值变化趋势相关;通过对支持向量机算法和正演模型的分析,表明利用地震属性作为支持向量机的输入,预测小断层具有可行性。从叠后地震数据中提取方差、曲率等与断层相关的属性集合;通过相关性分析和聚类分析评估属性,确定4种互相关性低的地震属性。利用14口钻井、3条巷道的地震属性和断层信息共606个数据,选取400个作为训练样本,构造SVM断层识别模型;206个数据作为测试样本,进行断层识别,识别正确率达到98%。利用地震属性建立的SVM断层自动识别模型,能够有效识别小断层,降低人为主观因素的影响,缩短了解释周期;钻孔分布越均匀、数目越多,解释精度就越高。

关键词：支持向量机断层自动识别地震属性