邊緣檢測屬性應(yīng)用方法

許輝群，桂志先

（1.長江大學油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室，湖北 荊州434023；2.長江大學地球物理與石油資源學院，湖北 荊州434023）

0 引言

儲層預(yù)測工作是油氣勘探、開發(fā)的一個重要環(huán)節(jié)，由于地下地質(zhì)情況復(fù)雜多變，受資料品質(zhì)、預(yù)測方法及處理人員水平等多種因素影響，使其成為一項難度很大的工作。地震儲層預(yù)測一般采用聚類分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法結(jié)合地震屬性進行，也可對地震屬性進行優(yōu)化處理，使處理后的地震屬性更好地識別儲層。從前人的研究成果［1-6］可以看出，地震屬性在表征地下信息的同時，也受到多種因素的影響，導(dǎo)致地震儲層識別困難，尤其是在區(qū)分砂泥巖阻抗差異不明顯的地層時，常規(guī)屬性更難發(fā)揮作用。為此，本文在前人圖像處理方法研究的基礎(chǔ)上，提出了邊緣檢測屬性，利用該屬性在實際應(yīng)用中能有效地區(qū)分砂巖、泥巖。該方法的原理是利用圖像處理得到新地震屬性，即邊緣檢測屬性，利用該屬性并結(jié)合地質(zhì)背景資料進行綜合研究。結(jié)果表明，利用新屬性對研究區(qū)砂泥巖的區(qū)分取得了較好應(yīng)用效果，與實際資料吻合較好。

1 方法原理

邊緣檢測屬性是利用圖像處理方法對地震數(shù)據(jù)體進行處理而得到的一種新的地震屬性。利用該地震屬性識別砂巖分布，要解決的問題是提取信息的邊緣。所謂邊緣，是指其周圍像素灰度有階躍變化或屋頂變化的那些象素的集合［7-9］。針對研究區(qū)分別提取不同邊緣檢測屬性進行分析，實現(xiàn)對砂泥巖的識別。

1.1 數(shù)學模型

地震信號攜帶大量的地球物理信息，這些信息直接或間接地反映了地下巖性信息。運用圖像處理方法對地震數(shù)據(jù)進行分析，提出新的地震屬性來研究地下信息。為研究邊緣檢測地震屬性，假定2 個數(shù)學模型，驗證邊緣檢測屬性識別砂體的機理。

數(shù)學模型一：假設(shè)一個信號為x（t），而信號x（t）的微分運算是指x（t）對t 求導(dǎo)數(shù)，即

數(shù)學模型二：信號x（t）的積分運算是指在（-∞，t）區(qū)間內(nèi)的定積分，即

假設(shè)式（2）中x（t）為

1.2 可行性分析

模型一信號x（t）的圖像經(jīng)求導(dǎo)后的變化過程與模型二信號的圖像求積分后是一個相反過程。其積分運算的作用效果正好與微分相反，它使信號的突出部分變得平滑。經(jīng)典邊緣檢測屬性就是利用微分的這一特性對圖像的邊界點進行檢測，從而有效區(qū)分區(qū)分砂巖與泥巖。

2 關(guān)鍵步驟

2.1 地震屬性濾波

地震屬性濾波，主要是對所提取的地震屬性進行濾波，使地震屬性忠實于地層信息。利用加權(quán)中值濾波對地震屬性進行處理，這在平滑脈沖噪聲方面非常有效，同時可以保護圖像尖銳的邊緣，減少噪聲對地震屬性帶來的影響［10-11］。通過濾波前某一層序平均振幅屬性（見圖1）與濾波后地震屬性（見圖2）的對比發(fā)現(xiàn)，濾波后地震屬性變得較為平滑，且在A1 與A2 之間其變化尤為明顯。

圖1 濾波前某一層序平均振幅屬性

圖2 濾波后某一層序平均振幅屬性

2.2 邊緣檢測屬性計算

邊緣檢測屬性的計算，主要是根據(jù)圖像處理方法中的算法對地震數(shù)據(jù)體進行計算，其具體計算方法可參考文獻［7］中幾種常見的邊緣檢測方法。

該實例研究主要計算Sobel，Laplacian，Robinson和Frei_chen 屬性。以上屬性計算主要是差分求解，與給定的數(shù)學模型類似，并在數(shù)學模型上證實該方法的有效性。

3 新屬性應(yīng)用效果分析

圖像的邊緣是指圖像局部區(qū)域亮度變化顯著的部分，在數(shù)字圖像中，邊緣是圖像局部強度變化最顯著的部分。邊緣檢測屬性在數(shù)學方法上進行地質(zhì)應(yīng)用是可行的，但是實際資料極其復(fù)雜，其具體效果要結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)、測井資料進行綜合判別。在研究區(qū)中提取的新屬性有Robinson，Sobel，Laplacian 屬性以及Frei_chen屬性。

據(jù)測井資料解釋及地質(zhì)資料綜合分析，A1 和A2井所在研究層序中砂體較厚，B 井在研究層序中砂含量相對較少，并且在A1 井砂泥巖波阻抗交會圖（見圖3）可以明顯看出，A1 井在2 050 m 附近即目的層段的砂巖波阻抗變化規(guī)律性不強，砂巖阻抗在有的地方比泥巖波阻抗大，有的地方比泥巖波阻抗小，表明砂巖波阻抗還受到其他因素的影響。假如單純從地震屬性上，利用平均振幅屬性（見圖2）進行砂體勾繪時，A1 和B井的砂巖在地震屬性上均沒有顯示，就說明該屬性不能確定砂體展布以及邊界定位。但邊緣檢測屬性Sobel屬性（見圖4）可以刻畫砂體分布及區(qū)分砂泥巖邊界，并且與地質(zhì)鉆測井吻合較好。

圖3 A1 井砂泥巖波阻抗交會

不同的圖像處理方法得出不同的檢測屬性，在該研究區(qū)中，Sobel 屬性對砂巖的識別效果比Laplacian屬性要好（見圖4、圖5）。因此，在實例研究中，要綜合地震、地質(zhì)和測井資料進行綜合分析，來篩選邊緣檢測屬性。

圖4 Sobel 屬性對砂巖的識別效果

圖5 Laplacian 屬性對砂巖的識別效果

4 結(jié)束語

利用圖像處理方法對地震屬性進行處理得到一種新的屬性，在繼承原始地震屬性基礎(chǔ)信息的同時，也改變了原始地震屬性。因此，對邊緣檢測地震屬性的應(yīng)用，要結(jié)合實際地質(zhì)及鉆測井資料進行綜合判別。另外，該技術(shù)的關(guān)鍵在于地震屬性的濾波及邊緣檢測方法的優(yōu)選。

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