卷积神经网络在地面微地震多道P波极性分类中的应用

田宵 汪明军 张伟

1)东华理工大学，地球物理与测控技术学院，南昌 330013 2)南方科技大学，地球与空间科学系，广东深圳 518055

0 引言

水力压裂是页岩气、煤层气等非常规油气资源开采过程中的关键环节，而微地震监测技术是监测压裂过程以及评估压裂效果的重要手段。水力压裂过程中岩石破裂产生的地震波信号可以被放置在井中或地表的检波器接收，这些信号能够用来反演震源位置、震源机制解、震级等参数，从而监测裂缝的发育过程以及评估压裂效果(Eisner et al，2010；Maxwell，2010；宋维琪等，2013；李晗等，2018；Wang et al，2018)。地面监测和井中监测是两种常用的监测方式。与井中监测相比，地面监测的检波器记录由于地震波衰减严重通常显示出较低的信噪比。地面监测不仅具有较高的覆盖次数和较宽的方位角，更易于反演震源机制解，而且具有简单、经济以及适应性强等优势，因此得到了越来越广泛的应用(Duncan et al，2010)。

微地震监测的主要内容是反演震源位置和震源机制解。震源位置能够提供裂缝的位置和分布信息，而震源机制解可用于描述裂缝破裂类型、了解工区地应力状态(尹陈等，2013；Zeng et al，2014；Zheng et al，2016)。大量的压裂监测结果表明微地震事件主要是由剪切为主的裂缝破裂产生的，因此地面观测记录会出现P波极性变化(Eisner et al，2010；Staněk et al，2014)。P波极性信息的确定对地面微地震的震源定位和震源机制反演具有重要意义。

常用的求解震源机制的方法包括P波极性法(许忠淮等，1983)、纵横波振幅比法(Kisslinger，1980)和波形反演方法(Li et al，2011；谭玉阳等，2019)。P波极性物理图像明确，是稳定的地震波信息。……