近日，长江大学地球物理与石油资源学院彭代诚特任副教授在国际地球物理领域顶级期刊《IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing》（中科院一区TOP期刊，影响因子8.6）上发表题为“3-D Elastic Wave Simulation and Microseismic Source Localization in Underground Water-sealed Oil Storage Caverns”的研究论文，彭代诚为第一作者，石油工程学院杨冬教授为通讯作者，第一署名单位为长江大学。该研究围绕地下水封洞库围岩稳定性监测与安全预警需求，提出了适用于复杂地下空间环境的三维弹性波长期稳定数值模拟与微震高精度定位方法，为地下能源储备设施安全监测提供了新的技术支撑。

图1 论文封面

地下水封洞库是当前国际上大规模石油储备的重要方式，具有占地少、安全性高、运行成本低等优势，在国家能源安全保障体系中具有重要地位。然而，地下水封洞库在长期运行过程中，围岩在外部扰动作用下发生微破裂、塌落或失稳，进而影响储库结构安全。针对现有微震监测方法在长期数值模拟稳定性、观测系统布局影响和复杂环境震源定位方面存在的问题，研究团队基于三维交错网格有限差分方法，建立了适用于地下水封洞库的三维弹性波数值模拟方法，实现了复杂环境下三维波场的长期稳定模拟。同时，研究揭示了P波、S波及Stoneley波在地下水封洞库中的传播特征，为微震记录解释与初至波识别提供了理论依据。（图2）

图2 地下水封洞库弹性波数值模拟图

在微震源定位方面，研究团队构建了基于参考道相对到时差的目标函数，结合模拟退火算法实现微震事件高精度定位。研究系统分析了观测系统布局等因素对定位精度的影响。结果表明，该方法在强噪声条件下仍具有良好的抗噪能力和定位精度。现场试验进一步验证了该方法在真实地下水封洞库环境中的可靠性与工程应用潜力。（图3）

图3 现场试验微震记录与不同观测系统误差结果图

该研究实现了地下水封洞库三维弹性波长期稳定模拟、复杂固-液界面波场分析和微震源三维定位的一体化，为地下水封洞库围岩稳定性实时监测、潜在灾害早期预警以及地下能源储备设施安全运行提供了新的地球物理方法和技术路径。研究成果对于提升我国地下能源储备工程安全监测能力、推动微震监测技术在复杂地下空间中的应用具有重要意义。

论文链接：https://doi.org/10.1109/TGRS.2026.3653856