地震資料全三維精細構造解釋技術研究

李瀟

中石化石油物探技術研究院有限公司 江蘇 南京 211100

地震勘探作業屬于能源開發過程中了解地質構造的重要基礎，地震勘探作業開展將會得到充足的地震資料，地震資料全三維精細構造解釋技術的研究對于理解地球內部復雜結構至關重要，地球的內部不僅包含不同類型的巖石和礦物，還存在著各種地質構造，如斷裂帶、隆升帶等[1]。通過精細的三維解釋，能夠深入了解這些地質構造的幾何形態、空間分布以及相互關系。地球深部結構的詳細解釋可以幫助工作人員準確預測地下資源的分布，包括石油、天然氣等，這對于有效開發和管理地球資源具有戰略性意義，有助于提高勘探的成功率和資源的利用效率[2]。研究主要是對相干數據體解釋斷層、全三維自動追蹤解釋層位以及變速做圖等技術進行研究，為推動我國地質勘探領域的進一步發展奠定基礎。

1 相干數據體解釋斷層

1.1 相干數據體的技術原理

在進行油氣資源勘探作業時，相干數據體解釋斷層是一項關鍵的技術任務，斷層是地球內部結構中的重要構造，它對油氣運移和聚集具有重要影響。相干數據體解釋斷層主要是通過地震勘探儀器獲取地下反射波數據，這些數據記錄了地下結構的變化，對采集到的地震數據進行預處理，包括去噪、校正、剖面疊加等步驟，以確保數據的質量[3]。將地震數據從時間域轉換到深度域，以獲取地下結構的深度信息，通過速度分析，建立地下的速度模型，這對于后續的圖像重建和解釋非常關鍵。利用地震道集數據，計算相干體來衡量不同深度層之間的相干性，相干體表示在多個地震剖面上，同一位置的地下結構信息的一致性程度，對相干體進行閾值處理，提取出相干性較強的體素，這有助于減小噪聲對解釋的影響。利用計算機算法自動提取相干體中的斷層特征，常見的算法包括基于相干體的梯度、曲率等，地質學家根據地質知識，對自動提取的斷層進行手工解釋和驗證，以確保解釋的準確性。利用三維地震體數據，將解釋的斷層以三維形式可視化，有助于更直觀地理解地下結構，對斷層附近的屬性進行分析，例如地震振幅、頻率等，以獲取更多關于地下結構和潛在油氣資源的信息。

1.2 應用地震相干數據體解釋斷層存在的問題

在應用地震相干數據體解釋斷層的過程中，雖然這一方法有其優勢，但也存在一些局限性和多解性。當地下結構具有多層次和多介質時，相干體解釋容易受到復雜地質環境的干擾，導致斷層解釋的困難，非均勻的地下速度模型可能使得相干體的解釋不準確，尤其是在地下存在速度梯度或不規則變化的情況下。低質量的地震數據、地震數據缺失或由于噪聲引起的異常值，都可能影響相干體解釋的準確性，數據分辨率不足可能導致對小尺度地質結構的漏檢問題。相干體解釋斷層常常面臨多解性問題，即存在多個可能的解釋，而無法唯一確定地下結構。這使得在油氣勘探中確定最優的斷層模型變得更加復雜，地震相干體解釋可能受到局部結構的影響，而忽略了全局結構的一致性，導致解釋結果的不確定性。人工解釋地震相干體存在一定主觀性，不同地質學家可能會對同一相干體產生不同的解釋，導致解釋結果的不一致性，解釋人員的經驗和訓練水平差異可能影響斷層解釋的質量和準確性。地震相干體解釋可能在不同地質區域產生不同的效果，因此，解釋的適用性需要在不同地質背景下進行驗證。

2 全三維自動追蹤解釋層位

在開展全三維自動追蹤解釋層位的過程中，自動追蹤算法的應用以及層位更新十分關鍵。自動追蹤算法的選擇對于層位追蹤至關重要，不同的算法適用于不同的地質條件和數據特征，對于索幃爾（Sobel）算子、Canny算子等邊緣檢測算法而言，其常用于在地震相干體中識別斷層、層位邊緣等地質特征，通過計算相干體的曲率或梯度，可以找到可能的層位變化區域。卷積神經網絡在圖像處理領域表現出色，可以用于自動檢測和追蹤地震相干體中的層位邊緣，支持向量機、隨機森林等機器學習方法可以根據訓練數據集學習地質特征，并在新的數據中進行層位追蹤。在三維地震數據中的水平切片上進行層位追蹤，常用于初步的層位定位，通過追蹤相鄰體元之間的關系，實現對層位的自動追蹤。利用地質模型的先驗信息，通過約束條件對層位進行追蹤，利用地震反演結果，如速度模型，也可以實現層位追蹤。結合不同尺度的信息，可以更全面地捕捉地質結構的多層次特征，利用多尺度濾波技術對地震數據進行處理，有助于層位的多尺度追蹤。

層位更新和驗證是全三維自動追蹤層位解釋技術應用過程中的關鍵步驟，這一過程涉及使用自動追蹤算法提取的層位信息，對其進行驗證以確保準確性，并在需要時進行進一步的更新和優化。在這一方面，首先根據自動追蹤算法選擇的特征，例如相干體、梯度、曲率等，更新每個層位的位置和形狀，在三維空間中，將相鄰層位進行連接，形成更為完整的層位。地質學家參與驗證過程，手動解釋提取的層位，檢查其在地質學上的合理性，地質學家標定具有明顯地質特征的層位，以作為驗證的標準。對每個層位進行屬性分析，例如厚度、速度等，以評估其質量和地質意義，檢查相鄰層位之間的一致性，確保層位在空間上的平滑性和地質上的連續性。對自動追蹤算法提取的層位與實際地質情況進行比較，分析可能存在的誤差和偏差，根據誤差分析的結果，制定校正策略，可能涉及調整算法參數、修復斷裂、處理異常值等。在驗證和校正的基礎上，進行迭代，不斷優化層位解釋結果，根據驗證過程中發現的問題，動態調整算法參數和方法，以提高層位解釋的準確性。利用三維地震體數據，將更新和驗證后的層位以三維形式可視化，方便地質學家和決策者理解地下結構，生成詳細的層位解釋報告，包括層位的位置、厚度、速度等信息，以及驗證的結果和可能的改進方向。

3 變速做圖

3.1 變速做圖的必要性

在開展地震資料全三維精細構造解釋的過程中，變速做圖屬于一項重要技術。地震勘探通常使用的是記錄在時間域的地震數據，為了理解地下結構的深度信息，需要進行時深轉換，將時間信息轉換為深度信息，從而獲取更準確的地下結構圖像。地震數據的時深轉換為地下結構的深度模型提供了基礎，深度信息是進行地質結構解釋和建模的關鍵，有助于識別潛在的油氣儲層、斷層、構造等地質。油氣儲層的深度位置對于評估和分析儲層的性質、厚度、體積等是至關重要的，通過變速做圖，可以將地震剖面上的時域信息映射到深度，為儲層的詳細評估提供支持。變速做圖有助于更準確地定位潛在的油氣勘探目標，深度信息提供了對地下結構的更全面、直觀的了解，從而使得勘探目標的定位更為精準。對三維地震體數據進行深度轉換，使得在三維空間中更直觀地呈現地下結構，這對于整個勘探區域的地質特征分析和模型構建具有重要意義。時深轉換提供了進行地震反演的基礎，通過比較實際記錄的地震數據和模擬數據，可以優化地下模型，更好地理解地下結構。深度信息是進行資源量評估的關鍵因素之一，通過深度轉換，可以更準確地計算地下結構的體積，并估算潛在的油氣儲量。變速做圖的應用可以提高勘探作業的效率，它為地質學家和勘探人員提供了更直觀、易于理解的地下結構信息，使得決策制定和目標定位更加迅速和精準。

3.2 等T0 圖轉為構造圖的具體做法

等T0圖通常指的是根據地震數據的零偏移距制作的地震時間剖面圖，而構造圖則是以地震數據為基礎，通過解釋和處理得到的地下構造圖，將T0圖轉為構造圖是地震學中常見的步驟。在這一方面，首先利用速度模型進行時深轉換，將地震剖面上的時間信息轉換為深度信息，這需要一個地下速度模型，通常通過地震反演、井測數據等獲得。通過地震反演、井測數據、地質模型等方式，建立地下的速度模型，速度模型是時深轉換的關鍵，影響到地震剖面上的時間與深度之間的關系。將T0圖上的每個時間標志點通過速度模型映射到相應的深度，這個映射過程可以通過插值等數學方法完成，以得到每個地點的深度信息。利用時深轉換得到的深度信息，結合地質學家的解釋和其他勘探數據，制作構造圖，構造圖展示了地下結構中的斷層、褶皺、構造單元等地質特征。地質學家根據構造圖，進行地質解釋，包括對斷層、褶皺、巖性變化等地質特征的識別和標注，地質解釋有助于理解地下構造，為后續的勘探目標定位提供基礎。

4 結束語

綜上所述，地震勘探是油氣資源開發的重要前提，對于我國部分地質條件較為復雜的區域而言，傳統的地震資料解釋方法無法對地層的信息進行準確的分析和描述，因此，引入全三維精細構造解釋技術十分關鍵，可以引入相干數據體和全三維自動追蹤獲取斷層及層位信息，利用變速做圖技術準確獲取地質狀況信息，進而為油氣資源開發作業奠定基礎。