基于构造导向的叠后处理技术——以渤海湾盆地A油田为例

田 涛, 陈文雄, 任百聪, 唐何兵

(中海石油(中国)有限公司 天津分公司，天津 300459)

0 引言

随着我国东部老油田勘探开发程度的深入，对地震资料的要求也越来越高，地震资料的品质直接关系到油田剩余油的挖潜乃至油田的开发效果。A油田位于渤海湾盆地石臼坨凸起的中部，是在古潜山背景上被断层复杂化的大型披覆背斜构造。油田综合调整投资巨大，断层的精细刻画直接影响着开发方案的制定和调整井的部署。但1996年采集处理的地震资料较老品质相对较差，原始地震资料上断面成像较差断点也不够干脆，小断层的刻画仍然存在较大问题。因而急需对油田的地震资料进行针对性的叠后处理，通过改善地震资料的品质提高断层识别的精度，从而降低钻井风险。

一般来说，在对地震资料进行叠后处理时，往往只是单纯的数学运算很少受到地质条件的约束。当岩层水平时，这种做法会获得较好的效果；但当岩层具有一定倾角时，就可能出现分辨率降低、信噪比下降的现象，严重时甚至会出现不连续的假象。针对这个问题，笔者引入构造导向体来约束叠后资料的处理过程，极大地提高了地震资料的品质。

1 构造导向体

图1 倾角体示意图Fig.1 The sketch map of dip-steering

基于原始地震资料生成包含倾角、方位角信息的构造导向体(图1)。宏观上，地下岩层的产状可以用走向、倾向和倾角三个要素来描述。但对于地层中的某一点来说，由于不同方向具有不同的地层倾角，因此采用方位角、倾角来对其进行定量的刻画。目前在三维地震数据体中，主要通过振幅数据梯度法和频率波数域扫描法来获得地层倾角和方位角信息，获得了包含倾角和方位角信息的构造导向体后，就可以用构造导向体来控制其他数据体的运算，因此笔者称之为构造导向体。

2 构造导向的中值滤波

中值滤波是图像处理中一种常用的非线性滤波算法[1-2]，对脉冲噪声有良好的滤除作用，在滤除噪声的同时能够有效保护信号的边缘使之不被模糊，因而这种方法在地震资料的处理中得到了广泛地应用。其主要原理是[3-5]：把数字图像或数字序列中一点的值用该点的一个邻域中各点值的中值代替。例如信号X(t)的离散序列为{X(i)，i=1,2,3…}，首先以序列中第K个数为中心取N个相邻的数据，其次将取出的N个数据按由小到大或由大到小的顺序进行排序，最后用排序后的中间值替换原序列第K个位置的值。

在地层水平或地下地质体较简单时，采用普通的中值滤波可以获得较好的效果，但当地下的地质体较复杂时，普通的中值滤波就会出现一定问题。普通的中值滤波只是一个沿着水平或垂直方向的简单数学运算，而地下的地质体往往具有走向和倾向两个方向性属性。如果不考虑地质体的这两个方向属性，仅进行简单的滤波处理，就很有可能将真实的信息滤掉，得到的结果将与实际地质情况有很大的出入。因而，笔者引入包括倾角和方位角数据的构造导向体来控制中值滤波的运算过程，从而获得品质更高的资料。

对原始地震资料(图2(a))进行常规的中值滤波后可以看到，在地层倾角较小的区域地震资料中噪声得到很好地去除、同相轴更加连续、信噪比也得到较大地提升(图2(a))。但是在地层倾角较大的区域同相轴的强弱关系发生了变化，由于平均效应的影响原始地震上的强反射倾斜地层在处理后的资料中变为弱反射，使得地层结构的识别等很多方面存在较大的问题。

鉴于这个原因，将包括地层倾角和方位角信息的构造导向体引入到中值滤波中，从图2(b)可以看到，无论是水平地层还是倾斜地层资料中的噪声都得到了很好地去除。资料的品质得到了较大地改善，同时同相轴的强弱、频率和波组之间的关系也与原始地震资料保持一致，更加有利于地震资料地解释和地层结构地对比。

3 构造导向的扩散滤波

前面论述的中值滤波或构造导向的中值滤波的主要目的是去除资料中的随机噪声，对于断层的刻画虽有提高，但并不是特别明显。因而引入另外一种滤波方法——扩散滤波[6]。扩散滤波起源于物理学中的热扩散现象，是一种基于偏微分方程的图像处理方法。优点是滤波时考虑了图像的边缘和细节信息，在去除噪声的同时兼顾了图像的细节，使图像得到较好地恢复[7-8]。扩散滤波早在上世纪90年代就进入到地震资料的处理中，扩散滤波后断层处的梯度值较大，而连续同相轴处的梯度值相对较小。因而可以将不同的梯度值赋予不同的扩散系数，可以使断层两侧附近的振幅向断层方向偏移，进而达到增强断层锐化显示的目的[9]。

基于上述原理对原始地震资料进行了常规的扩散滤波，图3(a)可以看到，在地层较为平缓处地震资料对断层有着更强的识别能力。扩散滤波后断点更加清晰干脆，断层的成像得到很大地改善；在倾斜地层处，原始地震资料上连续的同相轴出现了中断的现象，且中断点两侧的地层仍然为水平地层，因此我们会误认为该处存在着断层，对构造地解释和储层地识别造成极大误导。与上述构造导向的中值滤波类似，在扩散滤波时引入了方向性参数的控制，通过构造导向体来约束运算的方向，从而使结果更加真实合理。构造导向扩散滤波后(图3(b))，倾斜地层处产生的断层假象得以消除，地层的产状与滤波前保持一致，处理后的资料相比处理前对断层有着更好的识别效果。

图2 中值滤波对比图Fig.2 Comparison of median filtering(a)常规中值滤波；(b)构造导向的中值滤波

图3 扩散滤波对比图Fig.3 Comparison of median filtering(a)常规扩散滤波；(b)构造导向的扩散滤波

4 断层增强

构造导向的中值滤波和构造导向的扩散滤波，对地震资料品质的提高都具有很好的效果，但是它们对地震资料改善的侧重点不同。构造导向的中值滤波可以很好地滤除地震资料中的随机噪声，对于地震资料的信噪比、连续性地提高等具有重要意义。但该方法对断层成像具有一定的负面作用，它可能抹杀一些规模较小的断层信息，不利于地震资料中小断层地识别。构造导向的扩散滤波是一种较好的增强断层边界的保边滤波方法，该方法可以使断层的显示更加清晰干脆，大大提高断层的解释效率和精度。但该方法对噪音的压制效果不佳，有时甚至会放大噪音产生一些假的不连续现象，使解释人员误认为是断层的存在。

鉴于这两种方法各自的优缺点，笔者将两种方法结合起来(图4)，以相似性数据为判别条件来控制断层增强的过程。在数据相似性较高的地方，认为是连续同相轴，采用构造导向的中值滤波对地震数据进行去除噪声处理；在数据相似性较差的地方，认为是断层，采用构造导向的扩散滤波来突出断层的显示。这样既压制了噪音，又增强了断层边界的显示。此处相似性的取值一般为0.5～0.7，具体应根据实际资料进行测试选取效果较好的值。

通过对A油田的地震资料进行断层增强处理后(图5(b))可以看到，断层增强处理综合了两种方法的优点，处理后地震资料的信噪比得到很大提高，波组的层次性更好，同时断层的显示也更加清晰，大大提高了地震资料的品质。而且当地层倾角较大时，对断层进行增强处理也并未改变同相轴的形态，提高地震资料品质的同时保证了地震资料的真实可靠。

另外，对处理前、后的地震资料分别进行了相干体的提取，从相干体切片上来看处理后的资料具有以下优点：①处理前提取的相干切片中(图6(a))存在着较多的噪音，而处理后提取的相干切片(图6(b))中的噪音得到很大程度地减弱；②处理后的相干体中的采集脚印得到较好地压制；③处理前的相干切片在断层的一侧具有阴影区，新的切片显示较为干脆；④常规相干切片上的模糊区，在新的切片上表现为多条小断层，也就是说相干体的分辨能力得到了很大提高。

图4 断层增强滤波流程图Fig.4 Route map of fault enhancement filtering

图5 断层增强处理前后对比图Fig.5 Comparison of fault enhancement filtering(a)原始地震剖面；(b)断层增强滤波剖面

图6 1000 ms相干体切片对比图Fig.6 Comparison of 1000ms seismic coherent(a)处理前相干体切片；(b)处理后相干体切片

5 结束语

笔者针对A油田综合调整中地震资料品质较差，无法满足开发生产需求的问题，提出了基于构造导向的叠后处理技术。通过基于构造导向的叠后处理技术的研究和应用，地震资料的噪音得到压制、同相轴更加连续、断层的显示也更加清晰，资料的品质得到极大提高。资料品质改善后进一步深化和精细了油田内部小断层的认识，在A油田的综合调整中很好地规避了井位设计和实施过程的风险。该方法约束条件较少利于推广，在渤海其他地区也得到了较好应用，特别是地层倾角较大的地区具有重要意义。