不同分析窗口對相干效果的影響

劉海波+李遠娟+吳杰+閆小偉+徐松

【摘 要】 地震屬性解釋技術是石油勘探開發的主要技術。而三維相干體技術是近年來發展起來的一項快速實用的地震屬性解釋技術，它是研究三維數據體中的不連續性特征及相鄰道地震信號之間相似性的解釋性處理技術，有利于在三維地震資料解釋之前了解區內斷層的展布情況，縮短三維地震資料解釋周期，提高解釋效率和精度。該技術充分利用了三維資料中每個采樣點的信息，避免了因常規解釋而遺漏小斷層。其中第三代相干體技術效果最好，斷層能明顯的用肉眼看到。本文通過選取不同分析窗口來研究其對第三代相干效果的影響。

【關鍵詞】 C3相干體算法 不同分析窗口 相似性

地震相干體技術在1995年召開的第65屆SEG年會上正式推出，這種技術在分析不連續（斷層）現象方面有獨到之處。首先提出相干（關）體技術的是AMOCO石油公司，其第一代方法采用三道相干處理，對于高品質的資料具有很好的檢測效果，分辨率也最高；第二代方法采用多道相干處理，其分析結果分辨率稍低，但抗噪能力較強；第三代算法稱作特征構造，它把多道地震數據組成協方差矩陣。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，有更好的實用效果。例如當斷層等異常與地層走向接近垂直時，普通水平切片容易發現，而異常與地層走向接近時，普通水平切片很難發現，而相干性水平切片仍然有清晰的顯示。把不同間隔的幾個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 第三代相干體技術原理

第三代相干體算法的具體實現過程是：同樣前幾代相干體算法一樣，需要先定義一個水平分析時窗（包含J道地震數據，每道N個采樣點），分析時窗內多個地震道為空間組合的方式，形成分析時窗后將時窗內的一組地震道數據排列成樣點向量。樣點向量在以分析時間t為中心的上下±K的垂直時窗內，同一時間位置上的樣點值組成新數據矩陣的行，不同時間位置形成數據矩陣的列，以此形成一個地震數據矩陣，它們進行自相關和互相關后生成協方差矩陣通常，對于J×J的協方差矩陣，就有J個數學上獨立的本征值，J表示空間分析孔徑內的地震道道數。矩陣的本征向量和本征值一般按降序排列，最能表達分析孔徑內數據能量的放在第一個，最能表達矩陣主要變化量的放在第二個，其他的依次類推，對地震道能量的貢獻逐漸降低。往往只取矩陣中一兩個特征值就能表示出矩陣的絕大多數信息。實際上，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表示分析孔徑內的地震道數量，分母代表了分析孔徑內的所有道的能量和，也等于協方差矩陣的跡，表示協方差矩陣的第一本征值，代表了地震道的占優能量。C3的相干值是第一本征值和該矩陣的所有本征值之和（該協方差矩陣的跡）的比值，即占優能量在能量總和中占的比例。如果分析時窗內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等于1；如果波形和振幅都發生了變化，那么相干系數就不為0。本次程序編寫運用了乘冪法代替雅克比迭代法求特征值，提升了運算速度。

2 應用實例效果分析

不同分析窗口對第三代相干體技術效果的影響。本文選取了5道菱形分析窗口和9道正方形分析窗口來對比分析，分別取了兩個垂直切片和二個水平切片來分析研究。

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

通過對比水平切片的2幅圖可以看出，當分析窗口大時，由于平均效應，對大斷裂顯示較好但會漏掉微小的構造斷裂。

3 結語

不同分析窗口的選擇對第三代相干體算法的相干效果有很大的影響，當分析窗口選擇比較小時（5道），能檢測出微小的構造斷裂，但對大的構造斷裂檢測效果不佳；時窗選擇較大時（9道），對大構造斷裂效果較好，但容易造成強平均效應，容易漏掉細小的構造，并且會使運算量增大，選取9道分析窗口運算的時間是5道分析窗口運算時間的2.5倍，提高了生產成本。所以在實際地震工作中應該按實際情況來選取分析窗口。

參考文獻：

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