曲率属性研究进展综述

（中国矿业大学 资源与地球科学学院 江苏徐州221116）

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曲率属性物理意义明确，且能有效提高地震资料解释的准确性，正在成为地球物理勘探一个研究热点。本文对曲率属性的概念及提取方法、去噪预处理和应用范围等进行了详细的综述，并对曲率属性未来的发展方向进行了展望，以期更好地开展曲率属性方面的研究。

曲率属性去噪应用综述

0 引言

曲率属性是用来描述地质体弯曲程度的一种地震几何属性，1968年MurrayGH首次提出构造面曲率的概念，并在裂缝定量分析中得以应用。1994年Lisle指出裂缝的成因与高斯曲率相关，通过实际数据论证了裂缝与曲率之间的关系，并把曲率属性应用到地震勘探解释领域[1]。随后2001年，Roberts阐述了地震曲率属性应用的理论基础，并给出了层曲率属性的计算方法和流程，论证了曲率属性能有效地提取裂缝、断层及小构造的构造几何特征。2006年，Al-Dossary和Marfurt使用包含空间方位信息的地震数据，推导出了体曲率属性的计算方法，并使用分波数傅立叶变换实现了体曲率属性的多尺度分析[2]。2008年Klein等人使用时窗内的最大互相关值计算地震资料中任何一点的曲率属性，使得曲率属性的研究思路得到了拓宽。2011年Chopra和Marfurt提出了欧拉曲率属性，并计算不同方位的最小负曲率和最大正曲率。2014年印兴耀等人给出了一种基于倾角扫描的体曲率提取方法，明显地恢复了构造的细节特征，并提高了信噪比。曲率属性因其物理意义明确，应用效果明显，正在成为地球物理勘探的研究热点。

1 曲率属性概念及提取方法

1.1 曲率属性概念及提取方法

曲率是单位弧段上切线转过角度大小的极限。

式中，k为曲率，R为曲率半径。对于任意的一条曲线，其曲率的导数形式为

在构造解释中应用曲率的概念，就可以使构造特征得到很好地定量描述[3]。在常见的地质构造中，背斜的曲率为正值，相反地，向斜的曲率为负值；平层和单斜层的曲率均为零；对于断层，经过平滑后，其曲率可以近似地认为由正到负或者由负到正[5]。在实际的地震资料解释中，二维曲率分析能够使如裂隙、孔洞复杂微小的地质构造得到真实的反映。

1.2 层面曲率属性

由式（2）可以看出，曲率的计算离不开求一阶导和二阶导，因此曲率的计算方法取决于求导的方法，方法主要有常规的傅氏变换法和分波数的傅氏分析法以及差分法[5]。

2 曲率属性分析前的去噪预处理

由于曲率属性容易受到噪音的影响，因此在计算曲率之前要先对追踪的地震层位进行预处理，常用的有自适应中值滤波和采集脚印压制技术。

自适应中值滤波方法是先将图像分成几个子图像，对每一个子图像中的像素进行噪声检测后，将其定为受噪声像素或未受污染像素；根据每个子图像中受污染像素的数量判定该子图像受噪声干扰的程度；再根据不同子图像噪声的干扰程度选择滤波窗口的大小；最后以不同大小的滤波窗口对不同子图像中的噪声点进行中值滤波。

采集脚印是由观测系统、震源、环境、地质等因素引起的干扰，在数据的处理中，采集脚印的影响往往会被增强[6]，最终残留在地震数据体中。自发现以来，F-K滤波、时间切片的截断SVD方法、小波变换等方法均被应用于消除此种影响[7]。

3 曲率属性的应用

在地球物理勘探领域，曲率属性主要应用于辅助指导地震资料解释、预测断层与裂隙带、预测油气储层分布、精细刻画特殊地质体等四大方面。

（1）地层的弯曲程度与裂缝发育情况密切相关，层位曲率属性预测裂缝、裂隙具有较高的可信度，不同的曲率属性，在同一工区有差异。一般来说，最大曲率、最大正曲率、倾角曲率及平均曲率属性对裂缝裂隙的反映更为准确。

（2）体曲率属性在识别缝洞型储层的发育特征方面比传统方法有显著的优势，同时能有效预测孔洞可能发育的区域。针对碳酸盐岩发育区，最正曲率对裂缝发育带识别效果较好最负曲率对溶洞的识别效果较好[8]。

（3）最大正曲率沿着层位切片可指导断层解释，具有很大的参考价值。最大正曲率能较好地强化和放大断层信息，通过比较最大正曲率沿着层位的切片与层面断层的边界，能有效地识别小规模的断层和评价复杂断块断层组合的合理性。

（4）相对于倾角、方位角等属性，曲率属性对描述两侧地层产状变化微小且与断层倾向一致的对象有更好的效果，可用来识别和刻画某些特殊地质体。例如：最大正曲率能较好地显示河道的侧翼、最大负曲率可以突显河谷[9]。

4 结论与展望

4.1 结论

曲率属性分析分为层曲率属性分析和体曲率属性分析。曲率属性能有效描述地质体弯曲特征，与传统方法相比，曲率属性在对断层、裂缝、特殊地质体等的识别和解释上具有明显优势，在构造解释以及储层预测中有着普遍的应用。由于曲率属性对噪声的敏感特性，噪声预处理对曲率属性的正确提取至关重要。

4.2 展望

三维体曲率属性利用三维地震数据体中的空间方位信息，获得的构造信息更为准确，在分析裂缝方位和密度方面也更有效，并且体曲率属性比层曲率属性有着更高的信噪比。近两年发展起来的分波数体曲率属性和分波数体曲率属性也在精细刻画细微构造的研究上取得一定进展。

如何在算法研究上有所突破，结合滤波和去噪得到更准确的曲率属性，如何构造变形模型、地层沉积或成岩作用以及提取的其他属性等与曲率属性相互结合，也是是未来发展的一个重要研究方向。

[1]杨国权，刘延利，张红文.曲率属性计算方法研究及效果分析 [J].地球物理学进展，2015，30（05）：2282-2286.

[2]张军华，王伟，谭明友，崔世凌，陈海云.曲率属性及其在构造解释中的应用 [J].油气地球物理，2009，7（02）：1-7.

[3]杨威.曲率属性分析及其应用 [D].成都：成都理工大学，2015.

曲率属性研究进展综述

■薛智文周泽林邢泽峰薛亚辉

F407.1[文献码]B

1000-405X（2016）-10-180-1