傾角構(gòu)造導向濾波方法識別小斷層

解淑林，寧松華，曾德龍，鄭 超，歐 欽，王 政

(1. 長江大學 地球物理與石油資源學院，湖北 武漢 430100; 2. 新疆油田公司 勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000; 3. 中國石油 西南油氣田分公司，四川 江油 621709; 4. 山東勝軟科技股份有限公司，山東 東營 257000)

傾角構(gòu)造導向濾波方法識別小斷層

解淑林1，寧松華1，曾德龍2，鄭 超3，歐 欽4，王 政4

(1. 長江大學 地球物理與石油資源學院，湖北 武漢 430100; 2. 新疆油田公司 勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000; 3. 中國石油 西南油氣田分公司，四川 江油 621709; 4. 山東勝軟科技股份有限公司，山東 東營 257000)

低序級小斷層的識別在三維地震資料精細構(gòu)造解釋以及儲層特征研究、剩余油分布研究中都具有極為重要的作用。對三維地震體數(shù)據(jù)運用基于傾角控制的構(gòu)造導向濾波方法進行處理，并結(jié)合三維地震相干體等技術(shù)對低序級小斷層進行解釋，取得了良好效果，在勝利油田某區(qū)塊的實際應用中得到了證明。這兩種技術(shù)方法的綜合應用能在一定程度上幫助地震解釋人員快速識別低序級小斷層，并能指導斷層平面組合方案的正確性。

低序級小斷層;構(gòu)造解釋;傾角控制;構(gòu)造導向濾波;相干體技術(shù)

0 前 言

隨著油田的開發(fā)，我國多處油田已經(jīng)進入高含水開發(fā)時期。高含水油田的開發(fā)同樣也是一個國際性的問題，國際上針對高含水油田開發(fā)的技術(shù)主要有：井網(wǎng)優(yōu)化、特殊鉆井技術(shù)、油層深部調(diào)剖技術(shù)等，這些技術(shù)的應用都離不開對油藏儲層的精細描述和剩余油分布的研究。而在針對油藏儲層精細描述和剩余油分布研究過程中，低序級小斷層的識別尤為重要。在常規(guī)的地震構(gòu)造解釋過程中，解釋人員對地震剖面上出現(xiàn)的地震波同相軸的扭曲、錯段、分叉、合并等特征或者特殊波的出現(xiàn)進行識別斷層。由于受地震分辨率的限制，低序級小斷層的識別運用常規(guī)方法是很難進行識別的。本文中綜合運用對三維地震數(shù)據(jù)進行基于傾角控制的構(gòu)造導向濾波技術(shù)處理及三維相干體技術(shù)對低序級小斷層進行識別研究取得了良好的效果。

基于傾角控制的構(gòu)造導向濾波是在傾角數(shù)據(jù)體的引導下進行構(gòu)造導向濾波的處理方法，在保持地震波反射同相軸有效信息的基礎(chǔ)上進行隨機噪聲壓制、增強同相軸連續(xù)性的處理過程，能夠提高層位追蹤和地震屬性計算的精確性。將傾角控制和濾波技術(shù)相結(jié)合，能夠最大限度地挖掘三維地震資料的有效信息，突出邊緣特征，有利于精細構(gòu)造解釋[1]。

1 傾角控制

傾角數(shù)據(jù)體的計算方法有很多，主要有：復數(shù)道分析法、結(jié)構(gòu)張量算法等[2]。本文以復數(shù)道分析法為例闡述傾角體的計算。復數(shù)道分析法計算原理公式為：

(1)

其中，u(x,t)為待處理地震數(shù)據(jù)，uH(x,t)為其希爾伯特變換，φ為瞬時相位，u和uH對時間的導數(shù)可以通過有限差分或Fourier變換來實現(xiàn)。由此，我們可以進一步得到u(x,t)在x方向的瞬時波數(shù)kx：

(2)

由上述公式可以得到u(x,t)在x方向上的視傾角為:p=kx/ω。

對于三維地震數(shù)據(jù)體，同理，我們可以得到u(x,y,t)在y方向的視傾角，以此為基礎(chǔ)，根據(jù)方向的定義關(guān)系，通過計算便可得到方位角和真傾角θ。

2 構(gòu)造導向濾波

各向異性擴散濾波最早應用于圖像處理和分析領(lǐng)域，Witkin提出了尺度空間濾波的方法：將原始圖像數(shù)據(jù)分別與不同尺度的Gauss核函數(shù)進行卷積運算，這個過程實質(zhì)上等價于對一個以原圖像作為初始值的線性偏微分方程中熱傳導方程的求解過程[3]。Malik和Perona提出了非線性各向同性的擴散方程，即P-M方程。又Weckert等人通過引入結(jié)構(gòu)分析，計算結(jié)構(gòu)張量，給出了各向異性擴散模型：

(3)

對結(jié)構(gòu)張量S進行特征值分解可以得到特征值λ1和λ2及其對應的正交特征向量ω1和ω2，其中ω1代表了梯度變化最大方向，ω2代表了梯度變化最小方向，即具有一致線性結(jié)構(gòu)的方向。

為了保證擴散方向沿著構(gòu)造方向進行，擴散張量的特征值與結(jié)構(gòu)張量的特征值應保持一致，令：

c1=α,λ1=λ2

(4)

其中：k為一致性參數(shù)，k2=(λ1-λ2)3。α是用來控制沿著圖像的梯度方向變化較大方向的擴散強度，0<α<1。在各項同性區(qū)域內(nèi)，c1=c2，表示沿著各個方向擴散強度均較??；在圖像紋理方向一致性比較強的區(qū)域內(nèi)，則主要沿著ω2的方向即梯度變化較小的方向進行擴散。因此能夠有效的保護圖像的結(jié)構(gòu)信息。

由此可以得到具有地震波同相軸傾角信息的構(gòu)造特征張量D：

(5)

將包含地震傾角數(shù)據(jù)即結(jié)構(gòu)信息的擴張張量D作為擴散系數(shù)，可以得到非線性的各向異性擴散方程：

(6)

利用差分代替微分的方法，可以實現(xiàn)地震圖像u(x,y,t)對擴散時間t的求導。根據(jù)不同的地震數(shù)據(jù)體，建立三維對稱矩陣特征值和特征向量的計算方法，用以求取各向異性的方向信息與參數(shù)，并結(jié)合得到的這些信息進行濾波，就可以實現(xiàn)具有邊界保持性的的方向自適應濾波，這就是基于傾角控制的構(gòu)造導向濾波方法[5]。

3 實際應用分析

在實際生產(chǎn)應用過程中，可以應用以下技術(shù)流程進行低序級小斷層的識別[6]。

圖1 低序級小斷層識別技術(shù)流程

首先，對三維地震數(shù)據(jù)體進行基于傾角控制的構(gòu)造導向濾波處理，改善斷層影像的尖銳性。然后，對新得到的處理后的地震數(shù)據(jù)體進行相干分析，得到相干數(shù)據(jù)體，使斷層影像變得更加清晰；同時，提取能夠反映斷層發(fā)育特征的多個地震屬性進行屬性分析。最后，結(jié)合開發(fā)生產(chǎn)動態(tài)和井上斷點數(shù)據(jù)來識別低序級小斷層。

勝利油田某區(qū)塊進行低序級小斷層識別的實例見圖2～4。

圖2 勝利油田某區(qū)塊三維地震剖面

圖3 勝利油田某區(qū)塊相干體地震剖面

圖4 勝利油田某區(qū)塊地震資料相干體巖層切片

從圖2中我們可以看出，原始地震剖面對斷裂破碎帶中低序級小斷層的反映不夠明顯，在構(gòu)造導向濾波處理后的地震數(shù)據(jù)剖面上，主斷裂的特征明顯，低序級小斷層也得到了很好的反映。圖3～4的對比我們可以看出，對構(gòu)造濾波后的數(shù)據(jù)體進行想干分析后，低序級小斷層得到了分離，斷裂的平面展布特征得到了更加清晰的刻畫，有利于指導構(gòu)造解釋中對斷層的平面組合。

4 結(jié) 語

由于受地震資料分辨率的限制，低序級小斷層往往不能夠得到清晰、準確的識別。通過基于傾角控制的構(gòu)造導向濾波的方法，可以有效地增強地震反射波同相軸的一致連續(xù)性并壓制隨機噪聲，不僅能夠保持原始地震數(shù)據(jù)資料中的結(jié)構(gòu)信息，而且能夠突出斷裂的邊界特征，對低序級小斷層的刻畫更加清晰。結(jié)合三維相干體技術(shù)，可以更加清晰準確的刻畫斷層的平面展布特征，在此基礎(chǔ)之上，可以更好地指導斷層的片面組合和圈閉的落實。該方法可以有效地幫助地震解釋人員快速、準確的識別低序級小斷層，效果更加的準確、可靠。

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[2] 尹川，杜向東，趙如敏，等. 基于傾角控制的構(gòu)造導向濾波及其應用[J].地球物理學進展， 2014， 29(6)： 2818-2822.

[3] 肖夢雄，王尚旭，啜曉宇，等.基于構(gòu)造導向濾波的相干體算法及應用研究[C]//中國地球物理學會第28屆年會， 2012.

[4] 張弛，張軍華，潘春年，等.構(gòu)造導向濾波技術(shù)在小斷裂識別中的應用[C]//中國地球科學聯(lián)合學術(shù)年會,2014.

[5] 閆安菊，蔡涵鵬. 改進的各向異性擴散濾波方法壓制地震數(shù)據(jù)噪聲[J].斷塊油氣田, 2012, 19(5):592-595.

[6] 趙明章，范雪輝，劉春芳，等.利用構(gòu)造導向濾波技術(shù)識別負載斷塊圈閉[J].石油地球物理物探, 2011, 46(S1): 128-133.

Recognition of Minor Faults by Dip Structure Oriented Filtering

XIE Shulin1, NING Songhua1, ZENG Delong2, ZHENG Chao3, OU Qin4, WANG Zheng4

(1.InstituteofGeophysicsandPetroleumResources,YangtzeUniversity,Wuhan,Hubei430100,China; 2.ResearchInstituteofExplorationandDevelopment,XinjiangOilfieldCompany,Karamay,Xinjiang834000,China; 3.SouthwestOilandGasFieldCompany,PetroChina,Jiangyou,Sichuan621709,China; 4.ShandongShengSoftTechnologyCo.,Ltd.,Dongying,Shandong257000,China)

The recognition of minor faults is very important in the structure interpretation of 3D seismic data，reservoir description and the distribution of remaining oil.The method that after the 3D seismic data has been processed by structure oriented filtering based on angle control, combining with the seismic coherence technique to explain the minor faults, it has achieved good results and been proved in practical application in Shengli Oilfield. The comprehensive application of these two techniques can help the seismic interpretation personnel to identify the minor faults quickly and to guide the fault plane combination correctly.

minor faults; structure interpretation, angle controlled; structure oriented filtering; seismic coherence,

2017-02-21

解淑林(1989-)，男，山東菏澤人，在讀碩士研究生，研究方向：構(gòu)造地質(zhì)與儲層地質(zhì)，手機：15621283002，E-mail:xsl1798@126.com.

P631.4

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.02.022