叠后几何属性在断裂系统识别中的研究及应用

2021-04-30蔡铮

化工设计通讯 2021年4期

蔡铮

（中国石油国际勘探开发有限公司，北京 100034）

近年来，常规的构造油气藏基本勘探殆尽，使得油气勘探的目标变得越来越复杂，难度日益加大，使得大部分的油田企业的勘探开发对象逐渐转向裂缝型油气藏，在这种油气藏中，断层、裂缝等断裂系统可以给油气提供储存空间和渗流通道，因此，断裂系统的识别越来越受到油气工作者和研究者的关注。目前利用三维叠后地震资料已经可以较好地识别一些落差和断距较大的断裂，而对于一些微断裂的识别，仍然存在比较大的难度。在叠后地震资料中隐藏着非常多的有用信息，如断裂信息，因此，如何有效利用叠后地震资料中的信息来识别断裂系统是地球物理工作者研究的重点和难点。

1 叠后几何属性

近几十年以来，叠后地震几何属性技术发展迅速，在三维地震资料解释中发挥了十分重要的作用，尤其是在断裂系统的识别方面，叠后地震几何属性具有非常重要的贡献。从某种程度上而言，叠后地震几何属性可以放大或者突出叠后地震资料中隐藏的一些断裂信息，而利用相应的算法可以计算各种叠后几何属性，然后利用这些几何属性可以识别和描述断裂系统，目前常用的叠后几何属性主要有以下4种。

1.1 方差

方差技术最早是在1997年由M.Bahorich和S.Farmer提出的，并且获得了美国专利。方差技术是在误差分析的相关理论基础之上发展起来的，该技术是计算三维地震数据中地震道和平均地震道之间的方差值，利用方差值的大小来衡量地震同相轴的连续性，进而可以用来识别断裂系统。方差技术的基本思想是对三维地震数据进行求异去同，进而突出那些不连续性的数据。

1.2 相干

早在1995年，Bahorich和Farner就提出了第一代相干技术，该技术被称为是20多年以来三维地震属性方面最重要、最关键的突破。相干技术的基本原理是计算地震数据之间的波形相似性，然后获得一种相似度属性。相似度越大，则说明地震同相轴越连续，地层越连续；而相似度越小，则说明地震同相轴不连续，地层存在一定的错断或者异常。因此，研究人员利用这种相似度属性可以识别地震数据种连续性较差的区域，进而用来识别断裂系统。

1.3 曲率

由于三维地震资料的应用越来越广泛，研究人员发现利用一阶导数为基础计算出来的倾角和方位角可以识别其他属性不能预测的断层。曲率属性主要分为2种：①层位曲率；②体曲率。目前，研究人员主要使用体曲率来识别断裂系统，由于地震数据中存在很多噪音，直到2006年，Al-Dossary和Marfurt才将体曲率属性应用于三维地震解释中。体曲率技术的基本原理是利用地震数据计算出来的倾角和方位角，在此基础上，利用相关公式计算出三维曲率属性，而曲率属性可以描述地层的弯曲变形程度，进而可以用来识别断裂系统。

1.4 蚂蚁体

蚂蚁体技术是Schlumberger公司研发的一种三维地震属性，主要用来识别断裂系统。蚂蚁体技术是一种基于蚁群仿生优化算法，其灵感来源于蚂蚁群在觅食时优选最短路径的现象。蚂蚁体技术的基本原理是在三维地震属性数据中释放很多电子蚂蚁，然后让其对断裂系统进行自动追踪，如果识别的断裂系统满足既定的条件，则在追踪过程中释放出一些电子信息素，以这些电子信息素作为通信介质传递信息，吸引更多的蚂蚁过来，反之，则不释放或者少释放这种电子信息素，最终会获得一个具有高信噪比、断裂系统清晰的属性数据体，利用该数据体就可以进行断裂系统的识别。

2 叠后地震去噪

在地震数据采集、处理等过程中，地震数据不可避免地会受到各种噪声的污染，即使在偏移之前经过相应的噪音处理之后，偏移之后的叠后地震数据仍然存在一些随机或相干噪音。尤其是在断裂系统附近，这些噪音更为突出。而叠后几何属性通常是基于地震数据的空间微分计算出来的，对于噪音的影响非常敏感，如果利用这种存在噪音的数据计算的叠后几何属性来识别断裂系统，往往会得出错误的结论，严重影响后续勘探开发的精度和成功率。因此，在计算叠后几何属性之前，必须对地震资料的品质进行分析，然后优选合适的叠后地震去噪技术，提高地震资料的信噪比，为后续的断裂系统的识别提供高精度的地震资料。

3 实际资料应用

图1（a）为某油田的J工区地震资料，通过分析可知，地震资料的噪音严重，存在一定的采集脚印和随机噪音。一般情况下，都是采用构造导向滤波技术来进行叠后地震资料的去噪处理，该技术使用的是宽带滤波器，假设噪音为假频，但是实际地震信号也可以混叠到陡倾角滤波域，去噪之后会模糊断裂系统的边缘。因此，本文选用各向异性扩散滤波技术，该技术是基于偏微分方程理论的去噪方法，在去噪的同时，有效地保护了数据的边缘信息，从而保护了断裂系统的边缘特征，提高了断裂系统识别的精度，如图1（b）所示。

图1 叠后地震去噪

利用各向异性扩散滤波之后的地震数据提取了4种地震几何属性：①方差；②相干；③曲率；④蚂蚁体，如图2所示。对比图1、图2可知，方差和相干属性受地震横向变化的影响比较大，断裂识别的效果比较差。虽然曲率属性可以识别一些比较细小的断裂，但是分辨率非常低，存在较多的误差，而蚂蚁体属性的断裂识别精度较高，不但可以有效识别大断裂，而且也可以识别出一些微断裂。