疊后幾何屬性在斷裂系統識別中的研究及應用

蔡 錚

（中國石油國際勘探開發有限公司，北京 100034）

近年來，常規的構造油氣藏基本勘探殆盡，使得油氣勘探的目標變得越來越復雜，難度日益加大，使得大部分的油田企業的勘探開發對象逐漸轉向裂縫型油氣藏，在這種油氣藏中，斷層、裂縫等斷裂系統可以給油氣提供儲存空間和滲流通道，因此，斷裂系統的識別越來越受到油氣工作者和研究者的關注。目前利用三維疊后地震資料已經可以較好地識別一些落差和斷距較大的斷裂，而對于一些微斷裂的識別，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別斷裂系統是地球物理工作者研究的重點和難點。

1 疊后幾何屬性

近幾十年以來，疊后地震幾何屬性技術發展迅速，在三維地震資料解釋中發揮了十分重要的作用，尤其是在斷裂系統的識別方面，疊后地震幾何屬性具有非常重要的貢獻。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，而利用相應的算法可以計算各種疊后幾何屬性，然后利用這些幾何屬性可以識別和描述斷裂系統，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。方差技術是在誤差分析的相關理論基礎之上發展起來的，該技術是計算三維地震數據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性，進而可以用來識別斷裂系統。方差技術的基本思想是對三維地震數據進行求異去同，進而突出那些不連續性的數據。

1.2 相干

早在1995年，Bahorich和Farner就提出了第一代相干技術，該技術被稱為是20多年以來三維地震屬性方面最重要、最關鍵的突破。相干技術的基本原理是計算地震數據之間的波形相似性，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，地層越連續；而相似度越小，則說明地震同相軸不連續，地層存在一定的錯斷或者異常。因此，研究人員利用這種相似度屬性可以識別地震數據種連續性較差的區域，進而用來識別斷裂系統。

1.3 曲率

由于三維地震資料的應用越來越廣泛，研究人員發現利用一階導數為基礎計算出來的傾角和方位角可以識別其他屬性不能預測的斷層。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別斷裂系統，由于地震數據中存在很多噪音，直到2006年，Al-Dossary和Marfurt才將體曲率屬性應用于三維地震解釋中。體曲率技術的基本原理是利用地震數據計算出來的傾角和方位角，在此基礎上，利用相關公式計算出三維曲率屬性，而曲率屬性可以描述地層的彎曲變形程度，進而可以用來識別斷裂系統。

1.4 螞蟻體

螞蟻體技術是Schlumberger公司研發的一種三維地震屬性，主要用來識別斷裂系統。螞蟻體技術是一種基于蟻群仿生優化算法，其靈感來源于螞蟻群在覓食時優選最短路徑的現象。螞蟻體技術的基本原理是在三維地震屬性數據中釋放很多電子螞蟻，然后讓其對斷裂系統進行自動追蹤，如果識別的斷裂系統滿足既定的條件，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，最終會獲得一個具有高信噪比、斷裂系統清晰的屬性數據體，利用該數據體就可以進行斷裂系統的識別。

2 疊后地震去噪

在地震數據采集、處理等過程中，地震數據不可避免地會受到各種噪聲的污染，即使在偏移之前經過相應的噪音處理之后，偏移之后的疊后地震數據仍然存在一些隨機或相干噪音。尤其是在斷裂系統附近，這些噪音更為突出。而疊后幾何屬性通常是基于地震數據的空間微分計算出來的，對于噪音的影響非常敏感，如果利用這種存在噪音的數據計算的疊后幾何屬性來識別斷裂系統，往往會得出錯誤的結論，嚴重影響后續勘探開發的精度和成功率。因此，在計算疊后幾何屬性之前，必須對地震資料的品質進行分析，然后優選合適的疊后地震去噪技術，提高地震資料的信噪比，為后續的斷裂系統的識別提供高精度的地震資料。

3 實際資料應用

圖1（a）為某油田的J工區地震資料，通過分析可知，地震資料的噪音嚴重，存在一定的采集腳印和隨機噪音。一般情況下，都是采用構造導向濾波技術來進行疊后地震資料的去噪處理，該技術使用的是寬帶濾波器，假設噪音為假頻，但是實際地震信號也可以混疊到陡傾角濾波域，去噪之后會模糊斷裂系統的邊緣。因此，本文選用各向異性擴散濾波技術，該技術是基于偏微分方程理論的去噪方法，在去噪的同時，有效地保護了數據的邊緣信息，從而保護了斷裂系統的邊緣特征，提高了斷裂系統識別的精度，如圖1（b）所示。

圖1 疊后地震去噪

利用各向異性擴散濾波之后的地震數據提取了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，斷裂識別的效果比較差。雖然曲率屬性可以識別一些比較細小的斷裂，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別精度較高，不但可以有效識別大斷裂，而且也可以識別出一些微斷裂。

4 結論

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，從而影響了斷裂識別的精度。因此，在計算地震幾何屬性之前，對地震疊后資料進行去噪處理是十分重要的，一般應該選擇具有斷層保護功能的去噪技術。

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，斷裂系統的識別精度比較低，而螞蟻體屬性具有更高的分辨率，能夠有效地識別一些微小裂縫。因此，在實際應用中，應該重點考慮螞蟻體技術在斷裂系統識別中的應用。