疊后幾何屬性在斷裂系統(tǒng)識(shí)別中的研究及應(yīng)用

蔡 錚

（中國石油國際勘探開發(fā)有限公司，北京 100034）

近年來，常規(guī)的構(gòu)造油氣藏基本勘探殆盡，使得油氣勘探的目標(biāo)變得越來越復(fù)雜，難度日益加大，使得大部分的油田企業(yè)的勘探開發(fā)對(duì)象逐漸轉(zhuǎn)向裂縫型油氣藏，在這種油氣藏中，斷層、裂縫等斷裂系統(tǒng)可以給油氣提供儲(chǔ)存空間和滲流通道，因此，斷裂系統(tǒng)的識(shí)別越來越受到油氣工作者和研究者的關(guān)注。目前利用三維疊后地震資料已經(jīng)可以較好地識(shí)別一些落差和斷距較大的斷裂，而對(duì)于一些微斷裂的識(shí)別，仍然存在比較大的難度。在疊后地震資料中隱藏著非常多的有用信息，如斷裂信息，因此，如何有效利用疊后地震資料中的信息來識(shí)別斷裂系統(tǒng)是地球物理工作者研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

1 疊后幾何屬性

近幾十年以來，疊后地震幾何屬性技術(shù)發(fā)展迅速，在三維地震資料解釋中發(fā)揮了十分重要的作用，尤其是在斷裂系統(tǒng)的識(shí)別方面，疊后地震幾何屬性具有非常重要的貢獻(xiàn)。從某種程度上而言，疊后地震幾何屬性可以放大或者突出疊后地震資料中隱藏的一些斷裂信息，而利用相應(yīng)的算法可以計(jì)算各種疊后幾何屬性，然后利用這些幾何屬性可以識(shí)別和描述斷裂系統(tǒng)，目前常用的疊后幾何屬性主要有以下4種。

1.1 方差

方差技術(shù)最早是在1997年由M.Bahorich和S.Farmer提出的，并且獲得了美國專利。方差技術(shù)是在誤差分析的相關(guān)理論基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的，該技術(shù)是計(jì)算三維地震數(shù)據(jù)中地震道和平均地震道之間的方差值，利用方差值的大小來衡量地震同相軸的連續(xù)性，進(jìn)而可以用來識(shí)別斷裂系統(tǒng)。方差技術(shù)的基本思想是對(duì)三維地震數(shù)據(jù)進(jìn)行求異去同，進(jìn)而突出那些不連續(xù)性的數(shù)據(jù)。

1.2 相干

早在1995年，Bahorich和Farner就提出了第一代相干技術(shù)，該技術(shù)被稱為是20多年以來三維地震屬性方面最重要、最關(guān)鍵的突破。相干技術(shù)的基本原理是計(jì)算地震數(shù)據(jù)之間的波形相似性，然后獲得一種相似度屬性。相似度越大，則說明地震同相軸越連續(xù)，地層越連續(xù)；而相似度越小，則說明地震同相軸不連續(xù)，地層存在一定的錯(cuò)斷或者異常。因此，研究人員利用這種相似度屬性可以識(shí)別地震數(shù)據(jù)種連續(xù)性較差的區(qū)域，進(jìn)而用來識(shí)別斷裂系統(tǒng)。

1.3 曲率

由于三維地震資料的應(yīng)用越來越廣泛，研究人員發(fā)現(xiàn)利用一階導(dǎo)數(shù)為基礎(chǔ)計(jì)算出來的傾角和方位角可以識(shí)別其他屬性不能預(yù)測的斷層。曲率屬性主要分為2種：①層位曲率；②體曲率。目前，研究人員主要使用體曲率來識(shí)別斷裂系統(tǒng)，由于地震數(shù)據(jù)中存在很多噪音，直到2006年，Al-Dossary和Marfurt才將體曲率屬性應(yīng)用于三維地震解釋中。體曲率技術(shù)的基本原理是利用地震數(shù)據(jù)計(jì)算出來的傾角和方位角，在此基礎(chǔ)上，利用相關(guān)公式計(jì)算出三維曲率屬性，而曲率屬性可以描述地層的彎曲變形程度，進(jìn)而可以用來識(shí)別斷裂系統(tǒng)。

1.4 螞蟻體

螞蟻體技術(shù)是Schlumberger公司研發(fā)的一種三維地震屬性，主要用來識(shí)別斷裂系統(tǒng)。螞蟻體技術(shù)是一種基于蟻群仿生優(yōu)化算法，其靈感來源于螞蟻群在覓食時(shí)優(yōu)選最短路徑的現(xiàn)象。螞蟻體技術(shù)的基本原理是在三維地震屬性數(shù)據(jù)中釋放很多電子螞蟻，然后讓其對(duì)斷裂系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)追蹤，如果識(shí)別的斷裂系統(tǒng)滿足既定的條件，則在追蹤過程中釋放出一些電子信息素，以這些電子信息素作為通信介質(zhì)傳遞信息，吸引更多的螞蟻過來，反之，則不釋放或者少釋放這種電子信息素，最終會(huì)獲得一個(gè)具有高信噪比、斷裂系統(tǒng)清晰的屬性數(shù)據(jù)體，利用該數(shù)據(jù)體就可以進(jìn)行斷裂系統(tǒng)的識(shí)別。

2 疊后地震去噪

在地震數(shù)據(jù)采集、處理等過程中，地震數(shù)據(jù)不可避免地會(huì)受到各種噪聲的污染，即使在偏移之前經(jīng)過相應(yīng)的噪音處理之后，偏移之后的疊后地震數(shù)據(jù)仍然存在一些隨機(jī)或相干噪音。尤其是在斷裂系統(tǒng)附近，這些噪音更為突出。而疊后幾何屬性通常是基于地震數(shù)據(jù)的空間微分計(jì)算出來的，對(duì)于噪音的影響非常敏感，如果利用這種存在噪音的數(shù)據(jù)計(jì)算的疊后幾何屬性來識(shí)別斷裂系統(tǒng)，往往會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)論，嚴(yán)重影響后續(xù)勘探開發(fā)的精度和成功率。因此，在計(jì)算疊后幾何屬性之前，必須對(duì)地震資料的品質(zhì)進(jìn)行分析，然后優(yōu)選合適的疊后地震去噪技術(shù)，提高地震資料的信噪比，為后續(xù)的斷裂系統(tǒng)的識(shí)別提供高精度的地震資料。

3 實(shí)際資料應(yīng)用

圖1（a）為某油田的J工區(qū)地震資料，通過分析可知，地震資料的噪音嚴(yán)重，存在一定的采集腳印和隨機(jī)噪音。一般情況下，都是采用構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波技術(shù)來進(jìn)行疊后地震資料的去噪處理，該技術(shù)使用的是寬帶濾波器，假設(shè)噪音為假頻，但是實(shí)際地震信號(hào)也可以混疊到陡傾角濾波域，去噪之后會(huì)模糊斷裂系統(tǒng)的邊緣。因此，本文選用各向異性擴(kuò)散濾波技術(shù)，該技術(shù)是基于偏微分方程理論的去噪方法，在去噪的同時(shí)，有效地保護(hù)了數(shù)據(jù)的邊緣信息，從而保護(hù)了斷裂系統(tǒng)的邊緣特征，提高了斷裂系統(tǒng)識(shí)別的精度，如圖1（b）所示。

圖1 疊后地震去噪

利用各向異性擴(kuò)散濾波之后的地震數(shù)據(jù)提取了4種地震幾何屬性：①方差；②相干；③曲率；④螞蟻體，如圖2所示。對(duì)比圖1、圖2可知，方差和相干屬性受地震橫向變化的影響比較大，斷裂識(shí)別的效果比較差。雖然曲率屬性可以識(shí)別一些比較細(xì)小的斷裂，但是分辨率非常低，存在較多的誤差，而螞蟻體屬性的斷裂識(shí)別精度較高，不但可以有效識(shí)別大斷裂，而且也可以識(shí)別出一些微斷裂。

4 結(jié)論

1）地震疊后地震資料中一般都存在一定的噪音，在一定程度上影響了疊后幾何屬性的品質(zhì)，從而影響了斷裂識(shí)別的精度。因此，在計(jì)算地震幾何屬性之前，對(duì)地震疊后資料進(jìn)行去噪處理是十分重要的，一般應(yīng)該選擇具有斷層保護(hù)功能的去噪技術(shù)。

圖2 疊后幾何屬性

2）方差、相干、曲率屬性受地震橫向變化的影響比較大，斷裂系統(tǒng)的識(shí)別精度比較低，而螞蟻體屬性具有更高的分辨率，能夠有效地識(shí)別一些微小裂縫。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)該重點(diǎn)考慮螞蟻體技術(shù)在斷裂系統(tǒng)識(shí)別中的應(yīng)用。