三维地震资料精细识别小断层

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1、小断层三维地震资料精细识别研究现状近几年随着高精度 (高分辨)地震采集技术、相干数据体解释技 术、三维可视化技术和谱分解等技术相继出现、广泛应用和不断提高， 使得地震资料解释的识别能力和解释精度得到了很大提高。特别是在 老油田滚动扩边和开发调整过程中，油田内部小断层和微构造已成为 精细构造解释的重点内容之一。近年来，适应油田开发的需要，许多 技术与手段用于对小断层的识别和解释。目前国内用于对小断层识别 与解释的技术主要有：地震属性剖面解释、相干数据体解释技术、沿 层切片解释技术、倾角、方位角及断棱边缘综合检测技术、蚂蚁体技 术以及多种解释技术结合的断层综合解释技术。(1) 相干数据体技术 三维

2、相干技术经历了三代算法的发展，它的第一代算法是基于互 相关的相干性算法，计算比较简单，在处理有噪数据上存在某些局限 性，仅适用于高质量的地震资料；第二代算法是通过在数学上建立一 个协方差矩阵，把主测线和联络测线方向上两道互相关推广到多道分 析窗内的多道互相关，并通过沿协方差矩阵中各个检测倾角或方位计 算多道相干，其抗噪能力较强，可指示辨认反射面的倾角和方位，但 分辨率较低；第三代算法是计算协方差矩阵中特征值的一种算法。第 三代算法优于第一代和第二代算法在于：当信号高于附加的高斯噪声 水平时，能从相干性计算中去除噪声，这种方法在有噪数据中能提供 最佳的横向分辨率。其不足之处是，从理论模型试算结果

3、看，在倾角 较陡的地区，未考虑倾角的第三代算法没有第二代算法效果好，而考 虑倾角的第三代算法仅与第二代算法效果相当；从经济效益看，第三 代算法计算量比第二代算法大得多。改进的第三代相干算法抗干扰能 力强，横向分辨率高对断层尤其对小断层具有较高的检测能力。另外， 基于小波变换的地震数据的相干体算法可以得到高、低频瞬时相位信息，有利于精细构造解释，计算的相干体在小断层分辨程度效果明显。(2) 倾角、方位角、断棱综合检测技术 沿反射层计算出每个网格点的时间倾角，其过程是一种对时间图 表面的微分。每一跟踪点的时间都认为是与在正交方向上的两个相邻 点有关，由这三个点限定的最终时间平面确定了一个具有大小和

4、方向 的倾斜矢量。通过对时间表面上各个点计算得出这些参数，并以彩图 显示出来，就得到了倾角图，在倾角图上，倾角大的数据条带对应着 断层的走向。倾角、方位角、断棱边缘综合检测首先在层位精细解释 和全三维解释的基础上进行层位的自动追踪，再对自动追踪的层位按 合适的平滑因子进行平滑处理，消除局部畸异数值点，再进行倾角、 方位角检测和断棱边缘综合检测。(3) 沿层属性技术 沿层地震属性识别方法主要包括：沿层相干属性、沿层倾角方位 角属性和沿层剩余振幅属性。沿层相干属性是在沿层位给定的时窗 内，计算相邻地震道之间的相干系数(相似性)。波形相似性的变化是 地下岩层特征的响应，相邻道之间波形相似性越好，相干

5、系数越大， 反映地层沉积越稳定。当有断层存在时，断层附近相邻地震道之间的 相似性变差，相干系数变小，适用于地震反射同相轴具有明显的错断、 信噪比较高、相位特征好的地震资料。不适用于波形相似性好、层断 波不断的小断层。沿层倾角方位角属性是沿层逐道计算样点间的时 间变化率和方位角，斜率和方位角突变点位置反映了断层的存在。适 用于断层两边的地层具有明显的倾角、方位角变化，追踪的层位数据 平滑量较小。这种方法是识别小断层的有效办法，当断层附近斜率变 化不明显或追踪的层位平滑量大时，会影响识别效果。沿层剩余振 幅属性是在准确的层位追踪基础上，先沿层计算平均振幅，再用与层 位相应的真振幅减去平均振幅，得到

6、剩余振幅。当地下有断层存在时， 其地震响应上往往会产生振幅值的变化。剩余振幅属性实际上是将地 震响应的振幅变化“放大”，突出振幅值产生规律性变化的区带来作为 小断层的解释依据。适用于地震反射层位追踪合理、信噪比较高、相 位特征好的地震资料。(4) 蚂蚁追踪技术蚂蚁追踪，又称蚁群算法(Ant Colony Optimization, ACO),是一 种用来在图中寻找优化路径选择技术。它由 Marco Dorigo 于 1992 年在他的博士论文中引入，其灵感来源于蚂蚁在寻找食物过程中发现 路径的行为。该方法模拟蚂蚁在寻找食物过程中发现路径的行为,是 一种在图形中寻找并优化路径的选择技术 ,即是对

7、无数路径进行归纳 概括形成最佳路径的过程。众所周知,通常蚂蚁在巢穴附近做无规则 行走,一旦发现食物则独自搬回蚁穴并在路上留下外激素吸引更多的 蚂蚁来搬运食物。事实上每个蚂蚁只做了非常简单的工作 :检查某个 范围内有无食物,并逐渐向外激素浓的方向运动。将这一过程引入断 层的自动识别、解释中,即为蚂蚁追踪法。它是通过在地震数据体中 播撒大量电子蚂蚁,对断层异常值进行追踪,同时释放断层信息素,以 信息素作为通讯介质传递信息,召集一定范围内的其他蚂蚁集中过来, 共同协作进行断层的识别、追踪,最后生成一个低噪声、具有清晰断 层轨迹的数据体。利用该技术的自动提取断层功能以及极坐标图和各 种筛选程序，可抽提

8、感兴趣的断层体系。蚂蚁追踪算法可根据工作 流程需要，按任意比例自动提取断层。例如，在勘探阶段，可将工作 重点集中在寻找跨盆地的大型构造断层体系以及确定它们对勘探前 景的影响等方面；而在储层评价阶段以及开发生产阶段，可采用同样 的方法，将主要精力放在那些局部的小型断层和断层体系上。(5) 小波多尺度边缘检测技术小断层在常规地震记录上很难识别和发现，具有较强的隐蔽性， 利用小波多分辨率功能和优良的“数学显微镜”特性，将时空域的地震 数据变换到小波域，使时空域中在地震同相轴上不能直接发现而又实 际存在的隐蔽特性，在小波域中变得明显、直接，得到充分的显示。 同时在小波分频域进行信噪比增强和提高分辨率的处理，使那些在小 波域观察到的隐蔽特性，在重构后的时空域仍然能得到较好的分辨， 以期突破常规时间频率域的极限，提高地震记录的质量和分辨能 力。经小波分解成不同的频带后，有效波的强度往往不能如实的反映 地下界面的波阻抗。通过对分频后的记录进行增益控制，使各频带记 录的振幅谱叠加结果逼近一个标准子波的振幅谱，达到了增强有效 波、压制干扰波、补偿地层对地震波高频成分的吸收，恢复地震记录 的理想状态，达到提高地震分辨率的目的。