三維可視化技術在斷層解釋中的應用

陳代謝,趙仲凱,楊 柏,侯湘琪

（1.東北石油大學，地球科學學院,大慶163318；2.中石化中原油田工程有限公司地球物理測井公司，濮陽，457001；3.長城鉆探工程有限公司井下作業公司，盤錦，124010；4.中石油長慶油田分公司第二采油廠，慶陽，745100）

三維可視化技術在斷層解釋中的應用

陳代謝1,趙仲凱2,楊 柏3,侯湘琪4

（1.東北石油大學，地球科學學院,大慶163318；2.中石化中原油田工程有限公司地球物理測井公司，濮陽，457001；3.長城鉆探工程有限公司井下作業公司，盤錦，124010；4.中石油長慶油田分公司第二采油廠，慶陽，745100）

在油田開發中，復雜構造區塊的解釋難度不斷加大，三維可視化技術成為了研究地質構造的重要手段，本文以相干體為著眼點，利用多角度立體空間可視化解釋技術,在三維空間對復雜斷層進行精細解釋，復雜斷層在三維可視化技術的作用下，變的易于觀察和認識，為日后的儲層預測等工作奠定了基礎。

三維可視化技術；相干體；斷層

隨著計算可視化技術和地質信息計算機仿真技術的逐步進展，3D可視化技術在20世紀90年代初期初期為人所知，并逐漸成為了數學地質、石油勘探、巖土工程、GIS和科學計算可視化領域的研究與應用熱點。3D地質結構模型既能反映地質體的空間展布特征，也是構建地質屬性模型的基礎，并可在其基礎上直接進行地震反演和各類工程實驗、設計。因此，建立地質體結構構造模型在三維可視化技術中顯得至關重要。

3D可視化技術是一種全三維的地震資料解釋方法，在地震勘探中，利用三維地震數據體顯示變得尤為重要。3D可視化技術為復雜斷層的勘探帶來了曙光，它能及時有效地分析地質體的各種屬性和復雜斷層的搭接關系，自分散與復雜的數據中找到能模擬出看不見的地下所包含的地質物理信息及相互內在聯系。

圖一 道間波形相似性分析理論圖

1 相干體技術

于1995年在SEG年會上正式推出了地震相干體技術,該技術專注于分析不連續現象。第一次應用相干體技術的是Amoco石油公司的生產部門，他們在批量處理地震的相干屬性的同時,生成了用于解釋工作的斷層和隱蔽的地質構造圖象。類似于眾多關鍵技術的進步,發展相干體技術是通過數據驅動和偶然的原因形成的。相干體技術具有諸多算法，在實際的操作中,我們大多采用數據協方差矩陣本征結構的算法，也稱為high resolution本征值算法，該算法能穩定、有效地揭示地下地質體的空間構成。

在地震三維偏移體中, 首先截取相鄰 的J 道 N 個樣點組成一個的地震子體構成矩陣。（圖一）

基于本征結構分析的相干體的數值總大于相似系數相干體的數值,并更能突出數據體中的不相干性。在噪聲存在的情況下也能提供理想的分辨率。

2 三維可視化技術

三維可視化技術通過線、面、體相互結合來驗證斷層的合理性及相互搭接關系，所以面繪制、體繪制和點繪制成為了三維可視化技術的重要研究對象。

體繪制的目標是將離散采樣的數據擬合為一個連續的數據體，目前比較成熟的體數據重構主要為擬插值方法，這是一類非效率很高的重建方法，避免了對大型的線性方程組的求解。面數繪制面繪制算法主要包括兩部分內容,即等值面屬性提取及圖形建模。其基本思想是分割體數據為數張平行的二維切片數據隨后再分別進行處理,以規則網格結構化體數據為例,首先根據色差信息從切片中分割出帶有閉合輪廓的目標區域，然后將相鄰切片之間的輪廓連接并生成物體表面模型,最后通過計算機圖形學技術對表面模型進行顯示（圖二）。點繪制相對體繪制和面繪制的優點是不需要繪制輪廓,也不需要維持圖形的幾何一致性,而且計算量小,同時點繪制便于二次取樣,可以建立靈活的層次結構來具體實現例multi-resolution 繪制。

圖二 相干體的沿層切片

3 三維可視化技術在實際中的應用

本次采用三維空間定骨架,二維剖面精雕刻的思路進行斷層解釋,即利用三維可視化技術在三維相干數據體上對斷層進行大的骨架解釋,然后在二維剖面上對斷點進行精確定位。

在相干數據體上解釋斷層，只需在地震相干數據體上對不相干數據帶進行解釋,這種相干體對斷層的反映靈敏、清晰、準確,這種解釋完全依賴于不相干數據帶的分布,沒有解釋人員的主觀判斷,不依賴剖面上的斷層識別,更不受地震反射層位解釋的控制。其工作效率很高,對斷層的空間分布了解得更清楚,特別是對小斷層的反映十分靈敏。以一定的時間間隔對相干體上的斷裂特征進行解釋,就可以得到斷層在空間的分布特征（圖三）。

圖三 層位斷層3D顯示

4 結論

烏爾遜北部地區有效的利用了三維可視化技術并取得了良好的效果，首先，解釋人員在拿到數據的第一時間能夠快速的從任意角度、任意方向瀏覽數據體,初步的建立該地區地質構造和地層接觸關系模型,為接下來的精細構造解釋打好基礎。

其次三維可視化是通過體元的集合表達的。對于地震數據體,每一個地震采樣點經過轉化后就成為一個體元,一個地震道相當于一個體元柱,一個三維地震數據體有上億個體元組成。每個體元同時攜帶著與透明度相關的可由解釋人員定義的變量,這樣將三維數據體劃分為數百萬個立方體像素,每個體積像素都有一個測度值或數據體計算的特征值。對地震道屬性采樣同時顯示出每個點測度特性的高底值,就能觀察數據體內部結構,通過調整像素體的顏色和透明度就可以突出某個異常特征,表征出特殊的地震地質現象,并分離出感興趣的目標。

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The Application of 3D Computer Visualization in the Fault Interpretation

Chen Daixie1，Zhao Zhongkai2，Yang Bai3,Hou Xiangqi4
(1.Academy of Earth Sciences,Northeast Petroleum University,Daqing,163318,China; 2.Geophysical well logging company,Zhongyuan Petroleum Engineering Company,Ltd Sinopec,Puyang, 457001；3.GWDC Downhole Service Company,Panjin,124010，4.CNPC second Oil production plant of ChangQing oil field，Qingyang,745100)

In the oil field development，with the increasing difficulty of interpretation about complex tectonic region.Three-dimensional visualization technology has become the important method to research geologic structure.This paper starts from the coherent cube technique,and use the multi-azimuth and multiangle three-dimensional interpretation to get the purpose of fine interpretation in three-dimensional space.Through the fault three-dimensional display get a more distinct and audio-visual recognition of the structural configuration feature.It lays the foundation for future reservoir prediction.

Three-dimensional visualization technology;coherency cube;fault

陳代謝（1988- ），女，黑龍江省哈爾濱人，研究生，研究方向：地球物理勘探