不同分析窗口對(duì)相干效果的影響

劉海波+李遠(yuǎn)娟+吳杰+閆小偉+徐松

【摘 要】 地震屬性解釋技術(shù)是石油勘探開(kāi)發(fā)的主要技術(shù)。而三維相干體技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)快速實(shí)用的地震屬性解釋技術(shù)，它是研究三維數(shù)據(jù)體中的不連續(xù)性特征及相鄰道地震信號(hào)之間相似性的解釋性處理技術(shù)，有利于在三維地震資料解釋之前了解區(qū)內(nèi)斷層的展布情況，縮短三維地震資料解釋周期，提高解釋效率和精度。該技術(shù)充分利用了三維資料中每個(gè)采樣點(diǎn)的信息，避免了因常規(guī)解釋而遺漏小斷層。其中第三代相干體技術(shù)效果最好，斷層能明顯的用肉眼看到。本文通過(guò)選取不同分析窗口來(lái)研究其對(duì)第三代相干效果的影響。

【關(guān)鍵詞】 C3相干體算法 不同分析窗口 相似性

地震相干體技術(shù)在1995年召開(kāi)的第65屆SEG年會(huì)上正式推出，這種技術(shù)在分析不連續(xù)（斷層）現(xiàn)象方面有獨(dú)到之處。首先提出相干（關(guān)）體技術(shù)的是AMOCO石油公司，其第一代方法采用三道相干處理，對(duì)于高品質(zhì)的資料具有很好的檢測(cè)效果，分辨率也最高；第二代方法采用多道相干處理，其分析結(jié)果分辨率稍低，但抗噪能力較強(qiáng)；第三代算法稱(chēng)作特征構(gòu)造，它把多道地震數(shù)據(jù)組成協(xié)方差矩陣。第三代相干體算法克服了第一代抗噪性差，第二代橫向分辨率低的缺點(diǎn)，有更好的實(shí)用效果。例如當(dāng)斷層等異常與地層走向接近垂直時(shí)，普通水平切片容易發(fā)現(xiàn)，而異常與地層走向接近時(shí)，普通水平切片很難發(fā)現(xiàn)，而相干性水平切片仍然有清晰的顯示。把不同間隔的幾個(gè)相干性水平切片疊合在一起，可以追蹤斷層面從淺到深的變化，而不要求直接獲得斷層面的反射。

1 第三代相干體技術(shù)原理

第三代相干體算法的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程是：同樣前幾代相干體算法一樣，需要先定義一個(gè)水平分析時(shí)窗（包含J道地震數(shù)據(jù)，每道N個(gè)采樣點(diǎn)），分析時(shí)窗內(nèi)多個(gè)地震道為空間組合的方式，形成分析時(shí)窗后將時(shí)窗內(nèi)的一組地震道數(shù)據(jù)排列成樣點(diǎn)向量。樣點(diǎn)向量在以分析時(shí)間t為中心的上下±K的垂直時(shí)窗內(nèi)，同一時(shí)間位置上的樣點(diǎn)值組成新數(shù)據(jù)矩陣的行，不同時(shí)間位置形成數(shù)據(jù)矩陣的列，以此形成一個(gè)地震數(shù)據(jù)矩陣，它們進(jìn)行自相關(guān)和互相關(guān)后生成協(xié)方差矩陣通常，對(duì)于J×J的協(xié)方差矩陣，就有J個(gè)數(shù)學(xué)上獨(dú)立的本征值，J表示空間分析孔徑內(nèi)的地震道道數(shù)。矩陣的本征向量和本征值一般按降序排列，最能表達(dá)分析孔徑內(nèi)數(shù)據(jù)能量的放在第一個(gè)，最能表達(dá)矩陣主要變化量的放在第二個(gè)，其他的依次類(lèi)推，對(duì)地震道能量的貢獻(xiàn)逐漸降低。往往只取矩陣中一兩個(gè)特征值就能表示出矩陣的絕大多數(shù)信息。實(shí)際上，第三代相干體中的相干估算中只用了第一特征值。即：

式中，J表示分析孔徑內(nèi)的地震道數(shù)量，分母代表了分析孔徑內(nèi)的所有道的能量和，也等于協(xié)方差矩陣的跡，表示協(xié)方差矩陣的第一本征值，代表了地震道的占優(yōu)能量。C3的相干值是第一本征值和該矩陣的所有本征值之和（該協(xié)方差矩陣的跡）的比值，即占優(yōu)能量在能量總和中占的比例。如果分析時(shí)窗內(nèi)的所有道的波形一致（包含振幅不同，甚至極性相反），那么特征值相干系數(shù)等于1；如果波形和振幅都發(fā)生了變化，那么相干系數(shù)就不為0。本次程序編寫(xiě)運(yùn)用了乘冪法代替雅克比迭代法求特征值，提升了運(yùn)算速度。

2 應(yīng)用實(shí)例效果分析

不同分析窗口對(duì)第三代相干體技術(shù)效果的影響。本文選取了5道菱形分析窗口和9道正方形分析窗口來(lái)對(duì)比分析，分別取了兩個(gè)垂直切片和二個(gè)水平切片來(lái)分析研究。

通過(guò)對(duì)比圖1和圖2我們可以看出，分析窗口大能更好的識(shí)別大的斷裂帶，然而會(huì)漏掉微小的構(gòu)造斷裂。分析窗口較小時(shí)能更好的識(shí)別微小的構(gòu)造斷裂，而對(duì)大的斷裂帶顯示的較分析窗口大時(shí)效果要差些。以上是不同垂直切片的效果對(duì)比，下面來(lái)分析下不同的水平切片的對(duì)比效果圖3-圖4所示。

通過(guò)對(duì)比水平切片的2幅圖可以看出，當(dāng)分析窗口大時(shí)，由于平均效應(yīng)，對(duì)大斷裂顯示較好但會(huì)漏掉微小的構(gòu)造斷裂。

3 結(jié)語(yǔ)

不同分析窗口的選擇對(duì)第三代相干體算法的相干效果有很大的影響，當(dāng)分析窗口選擇比較小時(shí)（5道），能檢測(cè)出微小的構(gòu)造斷裂，但對(duì)大的構(gòu)造斷裂檢測(cè)效果不佳；時(shí)窗選擇較大時(shí)（9道），對(duì)大構(gòu)造斷裂效果較好，但容易造成強(qiáng)平均效應(yīng)，容易漏掉細(xì)小的構(gòu)造，并且會(huì)使運(yùn)算量增大，選取9道分析窗口運(yùn)算的時(shí)間是5道分析窗口運(yùn)算時(shí)間的2.5倍，提高了生產(chǎn)成本。所以在實(shí)際地震工作中應(yīng)該按實(shí)際情況來(lái)選取分析窗口。

參考文獻(xiàn)：

[1]邱慧，劉葉玲.第三代相干體算法的改進(jìn)及其在斷層解釋中的應(yīng)用[D].西安科技大學(xué)，2011.

[2]佘德平，曹輝，郭全仕.應(yīng)用三維相干技術(shù)進(jìn)行精細(xì)地震解釋[J].石油物探，2000（02）.

[3]張軍華，高榮濤.多尺度技術(shù)及其在特殊地質(zhì)體描述中的應(yīng)用[C].中國(guó)油氣勘探六大領(lǐng)域進(jìn)展、經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)研討會(huì)，2005.