由于裂纹/断口的存在，超声传输对材料力学性能的空间变化很敏感。裂缝介质中的波传播会引起波的频率含量、传播时间和传播系数的变化。开发了一种基于物理信息的无监督学习的工作流程，用于处理传输的超声-剪切波形，以非侵入性地可视化水力压裂引起的地质力学变化。这项工作的新奇之处在于将统计上一致和物理上一致的簇分配给测量横跨一个轴向面和两个正面获得的剪切波形。通过考虑频谱能量峰值的传播时间和发射波形的传输系数，纳入物理上一致/相关的信息。该工作流可生成样品正面和轴向面的地质力学变化图。该工作流的输出结果与独立的声发射和x射线计算机断层扫描技术相吻合。在处理声波测井、井间地震或地面地震波形数据时，该工作流可用于改进地下裂缝描述。





图1 断裂前后3号换能器记录的轴向透射波叠加图。左侧绿色箭头表示纵波，棕色箭头表示横波。请注意骨折后的振幅急剧下降(右)。横波的“阴影”是由于在压裂介质中传输。绿色和橙色箭头分别表示压缩期和剪切期。

图2 (上图)位移不连续模型示意图及裂缝对透射波形的影响。

(下图)透射波与传播路径上遇到的不同程度的裂缝诱发地质力学蚀变相互作用后的波形和相应的短时间傅里叶变换谱图

图3 断裂前(蓝色阴影)和断裂后(红色阴影)的STFT衍生特征在主成分空间的投影，在第一(PC1)和第二(PC2)主成分中投影。不同的颜色深浅对应不同的传感器。在PCA空间中，裂缝前和裂缝后测量的

STFT成分形成了不同的簇

由于裂纹/断口的存在，超声传输对材料力学性能的空间变化很敏感。裂缝介质中的波传播会引起波的频率含量、传播时间和传播系数的变化。开发了一种基于物理信息的无监督学习的工作流程，用于处理传输的超声-剪切波形，以非侵入性地可视化水力压裂引起的地质力学变化。这项工作的新奇之处在于将统计上一致和物理上一致的簇分配给测量横跨一个轴向面和两个正面获得的剪切波形。通过考虑频谱能量峰值的传播时间和发射波形的传输系数，纳入物理上一致/相关的信息。该工作流可生成样品正面和轴向面的地质力学变化图。该工作流的输出结果与独立的声发射和x射线计算机断层扫描技术相吻合。在处理声波测井、井间地震或地面地震波形数据时，该工作流可用于改进地下裂缝描述。





图1 断裂前后3号换能器记录的轴向透射波叠加图。左侧绿色箭头表示纵波，棕色箭头表示横波。请注意骨折后的振幅急剧下降(右)。横波的“阴影”是由于在压裂介质中传输。绿色和橙色箭头分别表示压缩期和剪切期。

图2 (上图)位移不连续模型示意图及裂缝对透射波形的影响。

(下图)透射波与传播路径上遇到的不同程度的裂缝诱发地质力学蚀变相互作用后的波形和相应的短时间傅里叶变换谱图

图3 断裂前(蓝色阴影)和断裂后(红色阴影)的STFT衍生特征在主成分空间的投影，在第一(PC1)和第二(PC2)主成分中投影。不同的颜色深浅对应不同的传感器。在PCA空间中，裂缝前和裂缝后测量的

STFT成分形成了不同的簇