地震相干屬性在斷層識(shí)別中的關(guān)鍵技術(shù)分析與研究

摘 要：地震相干屬性可以用來(lái)描述地震數(shù)據(jù)的不連續(xù)性特征，從而可以有效識(shí)別斷層。本文首先簡(jiǎn)要闡述了地震相干屬性識(shí)別斷層的基本原理，然后詳細(xì)說(shuō)明了利用地震相干屬性進(jìn)行斷層識(shí)別的關(guān)鍵技術(shù)：去噪處理和參數(shù)選擇，以期本文的研究可以為石油行業(yè)者提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：相干;斷層;時(shí)窗;地震道數(shù);濾波;屬性

0 引言

斷層是地下巖層或者巖體沿著破裂面發(fā)生一定距離的位移而形成的地質(zhì)現(xiàn)象。對(duì)于地下油氣的生成、運(yùn)移、聚集、保存以及分布而言，斷層是一種十分重要的影響因素。在油氣勘探開發(fā)過(guò)程中，斷層識(shí)別是地震資料解釋的基礎(chǔ)，直接關(guān)系到后續(xù)構(gòu)造解釋、儲(chǔ)層預(yù)測(cè)等工作的精度，從而影響了油氣勘探開發(fā)的成功率。因此，一直以來(lái)，如何更好的識(shí)別斷層是石油工作者關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。經(jīng)過(guò)多年的勘探開發(fā)以及技術(shù)發(fā)展，目前斷層識(shí)別的技術(shù)種類繁多，主要有2種：①常規(guī)斷層識(shí)別;②地震幾何屬性識(shí)別。前者主要是指利用地震剖面和平面的特征進(jìn)行斷層識(shí)別，后者主要利用一些地震幾何屬性來(lái)描述地震數(shù)據(jù)的空間連續(xù)性，從而進(jìn)行斷層的識(shí)別，主要有方差、相干、曲率、螞蟻體等。其中，相干屬性是地震幾何屬性的代表，具有運(yùn)算速度快、操作簡(jiǎn)單、客觀有效等特點(diǎn)，目前已經(jīng)成為斷層識(shí)別中一項(xiàng)十分普及的手段。

1 基本原理

自從1995年相干算法被提出之后，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，地震相干技術(shù)在斷層識(shí)別、裂縫預(yù)測(cè)等方面得到了廣泛地推廣和應(yīng)用。地震相干屬性的基本原理是通過(guò)計(jì)算各個(gè)地震道之間的相似系數(shù)，然后根據(jù)相應(yīng)的原則對(duì)其與地震波形的關(guān)系進(jìn)行分析，然后找到它們之間的變化規(guī)律，根據(jù)這種規(guī)律來(lái)描述地震數(shù)據(jù)的空間連續(xù)性，從而識(shí)別斷層、河道、裂縫等地質(zhì)異常。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，一般都是計(jì)算三維地震數(shù)據(jù)的相干屬性，然后利用相干屬性的剖面和切片上的低相干值區(qū)域進(jìn)行斷層的識(shí)別，除了可以識(shí)別一些主要的斷層之外，也可以識(shí)別一些微小的斷層和裂縫以及其他的地質(zhì)異常體[1]。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 去噪處理

由于相干屬性對(duì)地震數(shù)據(jù)中的噪聲非常敏感，特別斷層區(qū)域的噪音更加嚴(yán)重，利用常規(guī)的濾波技術(shù)通常會(huì)模糊了數(shù)據(jù)邊界，甚至歪曲了原始資料，嚴(yán)重影響了后續(xù)相干屬性的可靠性[2]。本文介紹一種擴(kuò)散濾波技術(shù)，該技術(shù)不但可以保留地震資料中所包含的傾角和地層接觸關(guān)系的信息，而且可以在保護(hù)數(shù)據(jù)邊界的情況下去除一些噪音。因此，在利用地震相干屬性進(jìn)行斷層識(shí)別之前，應(yīng)該對(duì)原始地震數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)散濾波處理，尤其是一些復(fù)雜斷塊地區(qū)，壓制地震數(shù)據(jù)的噪音，增強(qiáng)和保護(hù)有效信號(hào)，進(jìn)而更好地保護(hù)斷層信息，從而更有利于對(duì)斷層識(shí)別的研究，如圖1所示。

2.2 參數(shù)選擇

通常情況下，在計(jì)算地震相干屬性的過(guò)程中，主要考慮2個(gè)參數(shù)：①空間孔徑;②時(shí)間孔徑[2-3]。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，研究人員應(yīng)該優(yōu)選上述兩個(gè)參數(shù)，盡可能地提高相干屬性的可信度和精確度，從而為后續(xù)斷層的識(shí)別提供高精度的相干數(shù)據(jù)。

2.2.1 空間孔徑

在計(jì)算地震相干屬性時(shí)，一般使用矩陣形式的空間組合模式，而選定組合模式之后，就需要選擇空間孔徑，也就是地震道數(shù)。圖2為不同空間孔徑的相干結(jié)果，從圖中可知：選擇的地震道數(shù)越多，相干屬性的平均效應(yīng)就會(huì)越大，降低了計(jì)算結(jié)果的橫向分辨率，使得相干屬性突出的主要是大斷層;相反，如果選擇的地震道數(shù)越少，相干屬性的平均效應(yīng)就會(huì)越小，進(jìn)而會(huì)提高計(jì)算結(jié)果的橫向分辨率，從而可以突出微小斷裂。

2.2.2 時(shí)間孔徑

地震相干屬性的另一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)是時(shí)間孔徑，也就是相干時(shí)窗。圖3為不同時(shí)間孔徑的相干結(jié)果，從圖中可知：在計(jì)算過(guò)程中，如果選擇的相干時(shí)窗較小，相干屬性受噪音影響就會(huì)非常嚴(yán)重，相干屬性可能更多突出的是噪聲，就會(huì)降低斷層識(shí)別的可信度。如果選擇的相干時(shí)窗較大，計(jì)算時(shí)就會(huì)包含更多的地震同相軸，相干屬性的結(jié)果就會(huì)掩蓋很多非常細(xì)小的地質(zhì)異常。在優(yōu)選相干時(shí)窗的過(guò)程中，一般都是根據(jù)實(shí)際地震資料的視周期T的大小來(lái)決定：如果視周期越大，可以選擇比較小的相干時(shí)窗;如果視周期越小，可以選擇比較大的相干時(shí)窗。一般情況下，在需要識(shí)別斷層時(shí)，相干時(shí)窗應(yīng)該選取T/2到3T/2[3-4]。

3 結(jié)論

①地震相干屬性主要應(yīng)用在疊后三維地震資料上，極大地提高了斷層識(shí)別的質(zhì)量和效率。但是，只有地震資料品質(zhì)較好的情況下，利用相干屬性識(shí)別的斷層才可信;②根據(jù)工區(qū)地震資料的實(shí)際情況及識(shí)別斷層的大小，合理選擇相應(yīng)的空間孔徑、時(shí)間孔徑，提高地震相干屬性結(jié)果的分辨率和精度，從而獲得更好地?cái)鄬幼R(shí)別效果;③隨著石油物探技術(shù)的不斷發(fā)展，地震相干屬性將會(huì)逐漸向疊前地震資料、共方位地震資料以及共偏移距地震資料的應(yīng)用上發(fā)展，在今后的油氣勘探開發(fā)過(guò)程中，相干屬性的應(yīng)用將會(huì)更加廣闊，發(fā)揮更大的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]侯伯剛，烏達(dá)巴拉，楊再巖.地震相干體技術(shù)簡(jiǎn)介及其應(yīng)用[J].現(xiàn)代地質(zhì)，1999，13（1）：121-124.

[2]楊宇勇.裂縫發(fā)育的地震預(yù)測(cè)方法研究[D].北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京），2019.

[3]席桂梅，何書耕，閔也，等.用相干體屬性開展斷層識(shí)別[J].西北地質(zhì)，2019，52（01）：244-249.

[4]楊瑞齊.基于三維疊后地震資料的潛山裂縫型儲(chǔ)層預(yù)測(cè)研究[D].成都：成都理工大學(xué)，2017.

作者簡(jiǎn)介：

孫轉(zhuǎn)（1986- ），女，陜西咸陽(yáng)人，漢族，研究生，工程師，主要從事構(gòu)造解釋、儲(chǔ)層預(yù)測(cè)及新技術(shù)方面的工作。