基于沿层相干的三维地震数据断层检测方法分析

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1、硕士论文基于沿层相干的三维地震数据断层检测方法研究1绪论1．1断层检测的研究背景和意义近年来，汽车业和石油化工等产业迅猛发展，虽然出现很多新兴再生能源，但石油和天然气仍然是最重要的工业能源。特别是我国经济快速增长，对石油的需求也与日俱增。因此，为了保证国民经济的可持续发展，必须保证充足的能源供应。地震勘探是各种石油勘探方法中最有效的方法。它利用人工方法激发地震波，地震波遇到波阻抗界面时产生反射和透射，一系列震动传感器接收到这些反射波之后得到原始的地震数据，然后对这些地震数据进行处理，得出各个方向的地震剖面。通过对地震剖面的分析便可以定位油气田的位置。断层控制着油气的运移和聚集，因此查明断层分布

2、是油气勘探的核心任务。上世纪八十年代以前，多采用二维勘探技术，其工作量庞大，精度低。八十年代后期，人们提出三维地震勘探技术，得到的三维地震数据体可以看成地下三维空间中的振幅数据场。对于庞大的三维地震数据体，常规的三维地震断层解释在层位解释的基础上追踪三维空间内的断层边界，查清主要断层的位置及空间形态【lJ。但是这种解释方法周期长、难度大，往往造成断层解释的局限。相干数据体技术是九十年代发展起来的一项新技术。三维地震数据体中相邻道之间的地震信号具有相似性，反射波波形连续。相干技术利用相干值较低的点与反射波波形的不连续性有关这个特性来描述地层的横向非均匀性。它的算法分为基于互相关的C1算法、利用多

3、道相似性的C2算法、基于矩阵特征值的C3算法和第四代子体相干技术。相干技术的出现使地球物理解释人员可以迅速认识整个工区断层的空间分布情况，缩短了勘探周期，使解释工作更加直观【2J。但是，在地层倾角大、褶皱变形强烈的地区应用普通C3相干算法时，也存在某些不足，例如造成断层线模糊不清，难以辨认。另外在三维相干切片上还存在断层线中断、不完整的现象，造成断层面拼接困难。本课题在研究几代相干算法的基础上，综合分析影响相干效果的因素，研究了沿三维同相反射面进行相干计算的算法，并且结合方差体技术，重拾中断的断层线，提高了断层解释的精度和可靠性。1．2国内外断层检测技术的发展现状断层的人工解释是一项非常复杂繁

4、琐的工作，三维相干已经成为断层检测的主要方法。1995年，Bahorich和Farmer在召开的第65界SEG年会上首次提出三维相干体技术1绪论硕士论文12]。他们提出了一种可以显示地震数据局部的不连续属性，计算道与道之间相似关系的算法，并将这种算法进一步应用于三维地震数据体，简称第一代相干算法C1。C1相干算法分别沿三维地震数据的纵、横测线方向计算互相关系数，计算量小，易于实现。但是对于信噪比低的地震数据会产生很大的误差，结果不稳定，抗噪能力较兰【4】Z￡O1997年研究人员Marfurt等提出第二代相干算法，即C2相干算法，对任意多道地震数据进行相似分析，得到分析窗内多道统计相干信息。该算

5、法能在噪声环境下更好地计算地层特征的细微变化，得到较为准确的倾角和方位角信．I息t41。但是它的计算量较大，其结果对噪声大的数据也不理想。为了提高相干算法分辨率，Gersztenkom和Marfurt于1999年提出了第三代相干算法C3。这种算法运用数学中的矩阵特征值结构，用特征值来计算相干，这种方法从另一种角度定义了三维数据体局部的“相似性”15】。这种方法得到的结果较为稳定，但是对于倾角大的数据相干效果不太理想。第四代相干算法是采取多算子的方法求取子体与其他子体之间的地震相干属性。它以三维地震数据中任意尺寸的子体为基本计算单元，有利于对小断层、裂缝发育带等复杂地质现象进行识别和解释【7J。

6、众所周知，在石油工业中影响石油开采的主要问题是断层的检测和构造。2000年由阿什卡公司代理的断裂系统自动分析识别系统——Pe仃el是集勘探、开发一体化油藏综合描述软件。该软件应用蚁群算法，模拟蚂蚁爬行追踪整个地下层面的断层信息，综合地质学、地球物理学等学科，实现全三维环境下的地震解释、油藏工程研究等工作。英国GSS公司多年研发的成果SVIPro通过边缘检测提取反射面的终止点即疑似断点，然后应用图像处理技术和模式识别技术得到断点网络。它不用三维相干而是通过分析倾角及方位角的突变来检测不连续，进一步补充疑似断点，再结合其它地质属性解释断层，代表三维地震像素处理的最新进展【8j。Paradigm公司

7、的断层识别技术可以根据三维相干数据及方位角、倾角等属性实现断层的自动提取。面对复杂的地震断层解释问题该技术比传统的断层解释更加先进，大大提高了断层识别的精准度和效率。国内相干技术发展方面较领先的是北京阳光吉澳能源技术有限公司。该公司开发的地震资料相干体处理软件CohPro已在多个油田项目中投入使用。但是对于3米以内断裂差较小的断层，该软件难以清晰识别14J。1．3课题的研究内容本文主要运用三维相干