倾角构造导向滤波方法识别小断层

解淑林，宁松华，曾德龙，郑 超，欧 钦，王 政

(1. 长江大学 地球物理与石油资源学院，湖北 武汉 430100; 2. 新疆油田公司 勘探开发研究院，新疆 克拉玛依 834000; 3. 中国石油 西南油气田分公司，四川 江油 621709; 4. 山东胜软科技股份有限公司，山东 东营 257000)

倾角构造导向滤波方法识别小断层

解淑林1，宁松华1，曾德龙2，郑 超3，欧 钦4，王 政4

(1. 长江大学 地球物理与石油资源学院，湖北 武汉 430100; 2. 新疆油田公司 勘探开发研究院，新疆 克拉玛依 834000; 3. 中国石油 西南油气田分公司，四川 江油 621709; 4. 山东胜软科技股份有限公司，山东 东营 257000)

低序级小断层的识别在三维地震资料精细构造解释以及储层特征研究、剩余油分布研究中都具有极为重要的作用。对三维地震体数据运用基于倾角控制的构造导向滤波方法进行处理，并结合三维地震相干体等技术对低序级小断层进行解释，取得了良好效果，在胜利油田某区块的实际应用中得到了证明。这两种技术方法的综合应用能在一定程度上帮助地震解释人员快速识别低序级小断层，并能指导断层平面组合方案的正确性。

低序级小断层;构造解释;倾角控制;构造导向滤波;相干体技术

0 前 言

随着油田的开发，我国多处油田已经进入高含水开发时期。高含水油田的开发同样也是一个国际性的问题，国际上针对高含水油田开发的技术主要有：井网优化、特殊钻井技术、油层深部调剖技术等，这些技术的应用都离不开对油藏储层的精细描述和剩余油分布的研究。而在针对油藏储层精细描述和剩余油分布研究过程中，低序级小断层的识别尤为重要。在常规的地震构造解释过程中，解释人员对地震剖面上出现的地震波同相轴的扭曲、错段、分叉、合并等特征或者特殊波的出现进行识别断层。由于受地震分辨率的限制，低序级小断层的识别运用常规方法是很难进行识别的。本文中综合运用对三维地震数据进行基于倾角控制的构造导向滤波技术处理及三维相干体技术对低序级小断层进行识别研究取得了良好的效果。

基于倾角控制的构造导向滤波是在倾角数据体的引导下进行构造导向滤波的处理方法，在保持地震波反射同相轴有效信息的基础上进行随机噪声压制、增强同相轴连续性的处理过程，能够提高层位追踪和地震属性计算的精确性。将倾角控制和滤波技术相结合，能够最大限度地挖掘三维地震资料的有效信息，突出边缘特征，有利于精细构造解释[1]。

1 倾角控制

倾角数据体的计算方法有很多，主要有：复数道分析法、结构张量算法等[2]。本文以复数道分析法为例阐述倾角体的计算。复数道分析法计算原理公式为：

(1)

其中，u(x,t)为待处理地震数据，uH(x,t)为其希尔伯特变换，φ为瞬时相位，u和uH对时间的导数可以通过有限差分或Fourier变换来实现。由此，我们可以进一步得到u(x,t)在x方向的瞬时波数kx：

(2)

由上述公式可以得到u(x,t)在x方向上的视倾角为:p=kx/ω。

对于三维地震数据体，同理，我们可以得到u(x,y,t)在y方向的视倾角，以此为基础，根据方向的定义关系，通过计算便可得到方位角和真倾角θ。

2 构造导向滤波

各向异性扩散滤波最早应用于图像处理和分析领域，Witkin提出了尺度空间滤波的方法：将原始图像数据分别与不同尺度的Gauss核函数进行卷积运算，这个过程实质上等价于对一个以原图像作为初始值的线性偏微分方程中热传导方程的求解过程[3]。Malik和Perona提出了非线性各向同性的扩散方程，即P-M方程。又Weckert等人通过引入结构分析，计算结构张量，给出了各向异性扩散模型：

(3)

对结构张量S进行特征值分解可以得到特征值λ1和λ2及其对应的正交特征向量ω1和ω2，其中ω1代表了梯度变化最大方向，ω2代表了梯度变化最小方向，即具有一致线性结构的方向。

为了保证扩散方向沿着构造方向进行，扩散张量的特征值与结构张量的特征值应保持一致，令：

c1=α,λ1=λ2

(4)

其中：k为一致性参数，k2=(λ1-λ2)3。α是用来控制沿着图像的梯度方向变化较大方向的扩散强度，0<α<1。在各项同性区域内，c1=c2，表示沿着各个方向扩散强度均较小；在图像纹理方向一致性比较强的区域内，则主要沿着ω2的方向即梯度变化较小的方向进行扩散。因此能够有效的保护图像的结构信息。

由此可以得到具有地震波同相轴倾角信息的构造特征张量D：

(5)

将包含地震倾角数据即结构信息的扩张张量D作为扩散系数，可以得到非线性的各向异性扩散方程：

(6)

利用差分代替微分的方法，可以实现地震图像u(x,y,t)对扩散时间t的求导。根据不同的地震数据体，建立三维对称矩阵特征值和特征向量的计算方法，用以求取各向异性的方向信息与参数，并结合得到的这些信息进行滤波，就可以实现具有边界保持性的的方向自适应滤波，这就是基于倾角控制的构造导向滤波方法[5]。

3 实际应用分析

在实际生产应用过程中，可以应用以下技术流程进行低序级小断层的识别[6]。

图1 低序级小断层识别技术流程

首先，对三维地震数据体进行基于倾角控制的构造导向滤波处理，改善断层影像的尖锐性。然后，对新得到的处理后的地震数据体进行相干分析，得到相干数据体，使断层影像变得更加清晰；同时，提取能够反映断层发育特征的多个地震属性进行属性分析。最后，结合开发生产动态和井上断点数据来识别低序级小断层。

胜利油田某区块进行低序级小断层识别的实例见图2～4。

图2 胜利油田某区块三维地震剖面

图3 胜利油田某区块相干体地震剖面

图4 胜利油田某区块地震资料相干体岩层切片

从图2中我们可以看出，原始地震剖面对断裂破碎带中低序级小断层的反映不够明显，在构造导向滤波处理后的地震数据剖面上，主断裂的特征明显，低序级小断层也得到了很好的反映。图3～4的对比我们可以看出，对构造滤波后的数据体进行想干分析后，低序级小断层得到了分离，断裂的平面展布特征得到了更加清晰的刻画，有利于指导构造解释中对断层的平面组合。

4 结 语

由于受地震资料分辨率的限制，低序级小断层往往不能够得到清晰、准确的识别。通过基于倾角控制的构造导向滤波的方法，可以有效地增强地震反射波同相轴的一致连续性并压制随机噪声，不仅能够保持原始地震数据资料中的结构信息，而且能够突出断裂的边界特征，对低序级小断层的刻画更加清晰。结合三维相干体技术，可以更加清晰准确的刻画断层的平面展布特征，在此基础之上，可以更好地指导断层的片面组合和圈闭的落实。该方法可以有效地帮助地震解释人员快速、准确的识别低序级小断层，效果更加的准确、可靠。

[1] 黄立良，韩少博，刘兴，等.应用构造导向滤波技术识别隐蔽断层[J].工程地球物理学报， 2014， 11(4)： 446-450.

[2] 尹川，杜向东，赵如敏，等. 基于倾角控制的构造导向滤波及其应用[J].地球物理学进展， 2014， 29(6)： 2818-2822.

[3] 肖梦雄，王尚旭，啜晓宇，等.基于构造导向滤波的相干体算法及应用研究[C]//中国地球物理学会第28届年会， 2012.

[4] 张弛，张军华，潘春年，等.构造导向滤波技术在小断裂识别中的应用[C]//中国地球科学联合学术年会,2014.

[5] 闫安菊，蔡涵鹏. 改进的各向异性扩散滤波方法压制地震数据噪声[J].断块油气田, 2012, 19(5):592-595.

[6] 赵明章，范雪辉，刘春芳，等.利用构造导向滤波技术识别负载断块圈闭[J].石油地球物理物探, 2011, 46(S1): 128-133.

Recognition of Minor Faults by Dip Structure Oriented Filtering

XIE Shulin1, NING Songhua1, ZENG Delong2, ZHENG Chao3, OU Qin4, WANG Zheng4

(1.InstituteofGeophysicsandPetroleumResources,YangtzeUniversity,Wuhan,Hubei430100,China; 2.ResearchInstituteofExplorationandDevelopment,XinjiangOilfieldCompany,Karamay,Xinjiang834000,China; 3.SouthwestOilandGasFieldCompany,PetroChina,Jiangyou,Sichuan621709,China; 4.ShandongShengSoftTechnologyCo.,Ltd.,Dongying,Shandong257000,China)

The recognition of minor faults is very important in the structure interpretation of 3D seismic data，reservoir description and the distribution of remaining oil.The method that after the 3D seismic data has been processed by structure oriented filtering based on angle control, combining with the seismic coherence technique to explain the minor faults, it has achieved good results and been proved in practical application in Shengli Oilfield. The comprehensive application of these two techniques can help the seismic interpretation personnel to identify the minor faults quickly and to guide the fault plane combination correctly.

minor faults; structure interpretation, angle controlled; structure oriented filtering; seismic coherence,

2017-02-21

解淑林(1989-)，男，山东菏泽人，在读硕士研究生，研究方向：构造地质与储层地质，手机：15621283002，E-mail:xsl1798@126.com.

P631.4

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.02.022