曲率屬性研究進(jìn)展綜述

（中國礦業(yè)大學(xué) 資源與地球科學(xué)學(xué)院 江蘇徐州221116）

（中國礦業(yè)大學(xué) 資源與地球科學(xué)學(xué)院 江蘇徐州221116）

曲率屬性物理意義明確，且能有效提高地震資料解釋的準(zhǔn)確性，正在成為地球物理勘探一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文對曲率屬性的概念及提取方法、去噪預(yù)處理和應(yīng)用范圍等進(jìn)行了詳細(xì)的綜述，并對曲率屬性未來的發(fā)展方向進(jìn)行了展望，以期更好地開展曲率屬性方面的研究。

曲率屬性去噪應(yīng)用綜述

0 引言

曲率屬性是用來描述地質(zhì)體彎曲程度的一種地震幾何屬性，1968年MurrayGH首次提出構(gòu)造面曲率的概念，并在裂縫定量分析中得以應(yīng)用。1994年Lisle指出裂縫的成因與高斯曲率相關(guān)，通過實(shí)際數(shù)據(jù)論證了裂縫與曲率之間的關(guān)系，并把曲率屬性應(yīng)用到地震勘探解釋領(lǐng)域[1]。隨后2001年，Roberts闡述了地震曲率屬性應(yīng)用的理論基礎(chǔ)，并給出了層曲率屬性的計(jì)算方法和流程，論證了曲率屬性能有效地提取裂縫、斷層及小構(gòu)造的構(gòu)造幾何特征。2006年，Al-Dossary和Marfurt使用包含空間方位信息的地震數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出了體曲率屬性的計(jì)算方法，并使用分波數(shù)傅立葉變換實(shí)現(xiàn)了體曲率屬性的多尺度分析[2]。2008年Klein等人使用時(shí)窗內(nèi)的最大互相關(guān)值計(jì)算地震資料中任何一點(diǎn)的曲率屬性，使得曲率屬性的研究思路得到了拓寬。2011年Chopra和Marfurt提出了歐拉曲率屬性，并計(jì)算不同方位的最小負(fù)曲率和最大正曲率。2014年印興耀等人給出了一種基于傾角掃描的體曲率提取方法，明顯地恢復(fù)了構(gòu)造的細(xì)節(jié)特征，并提高了信噪比。曲率屬性因其物理意義明確，應(yīng)用效果明顯，正在成為地球物理勘探的研究熱點(diǎn)。

1 曲率屬性概念及提取方法

1.1 曲率屬性概念及提取方法

曲率是單位弧段上切線轉(zhuǎn)過角度大小的極限。

式中，k為曲率，R為曲率半徑。對于任意的一條曲線，其曲率的導(dǎo)數(shù)形式為

在構(gòu)造解釋中應(yīng)用曲率的概念，就可以使構(gòu)造特征得到很好地定量描述[3]。在常見的地質(zhì)構(gòu)造中，背斜的曲率為正值，相反地，向斜的曲率為負(fù)值；平層和單斜層的曲率均為零；對于斷層，經(jīng)過平滑后，其曲率可以近似地認(rèn)為由正到負(fù)或者由負(fù)到正[5]。在實(shí)際的地震資料解釋中，二維曲率分析能夠使如裂隙、孔洞復(fù)雜微小的地質(zhì)構(gòu)造得到真實(shí)的反映。

1.2 層面曲率屬性

由式（2）可以看出，曲率的計(jì)算離不開求一階導(dǎo)和二階導(dǎo)，因此曲率的計(jì)算方法取決于求導(dǎo)的方法，方法主要有常規(guī)的傅氏變換法和分波數(shù)的傅氏分析法以及差分法[5]。

2 曲率屬性分析前的去噪預(yù)處理

由于曲率屬性容易受到噪音的影響，因此在計(jì)算曲率之前要先對追蹤的地震層位進(jìn)行預(yù)處理，常用的有自適應(yīng)中值濾波和采集腳印壓制技術(shù)。

自適應(yīng)中值濾波方法是先將圖像分成幾個(gè)子圖像，對每一個(gè)子圖像中的像素進(jìn)行噪聲檢測后，將其定為受噪聲像素或未受污染像素；根據(jù)每個(gè)子圖像中受污染像素的數(shù)量判定該子圖像受噪聲干擾的程度；再根據(jù)不同子圖像噪聲的干擾程度選擇濾波窗口的大?。蛔詈笠圆煌笮〉臑V波窗口對不同子圖像中的噪聲點(diǎn)進(jìn)行中值濾波。

采集腳印是由觀測系統(tǒng)、震源、環(huán)境、地質(zhì)等因素引起的干擾，在數(shù)據(jù)的處理中，采集腳印的影響往往會(huì)被增強(qiáng)[6]，最終殘留在地震數(shù)據(jù)體中。自發(fā)現(xiàn)以來，F(xiàn)-K濾波、時(shí)間切片的截?cái)郤VD方法、小波變換等方法均被應(yīng)用于消除此種影響[7]。

3 曲率屬性的應(yīng)用

在地球物理勘探領(lǐng)域，曲率屬性主要應(yīng)用于輔助指導(dǎo)地震資料解釋、預(yù)測斷層與裂隙帶、預(yù)測油氣儲層分布、精細(xì)刻畫特殊地質(zhì)體等四大方面。

（1）地層的彎曲程度與裂縫發(fā)育情況密切相關(guān)，層位曲率屬性預(yù)測裂縫、裂隙具有較高的可信度，不同的曲率屬性，在同一工區(qū)有差異。一般來說，最大曲率、最大正曲率、傾角曲率及平均曲率屬性對裂縫裂隙的反映更為準(zhǔn)確。

（2）體曲率屬性在識別縫洞型儲層的發(fā)育特征方面比傳統(tǒng)方法有顯著的優(yōu)勢，同時(shí)能有效預(yù)測孔洞可能發(fā)育的區(qū)域。針對碳酸鹽巖發(fā)育區(qū)，最正曲率對裂縫發(fā)育帶識別效果較好最負(fù)曲率對溶洞的識別效果較好[8]。

（3）最大正曲率沿著層位切片可指導(dǎo)斷層解釋，具有很大的參考價(jià)值。最大正曲率能較好地強(qiáng)化和放大斷層信息，通過比較最大正曲率沿著層位的切片與層面斷層的邊界，能有效地識別小規(guī)模的斷層和評價(jià)復(fù)雜斷塊斷層組合的合理性。

（4）相對于傾角、方位角等屬性，曲率屬性對描述兩側(cè)地層產(chǎn)狀變化微小且與斷層傾向一致的對象有更好的效果，可用來識別和刻畫某些特殊地質(zhì)體。例如：最大正曲率能較好地顯示河道的側(cè)翼、最大負(fù)曲率可以突顯河谷[9]。

4 結(jié)論與展望

4.1 結(jié)論

曲率屬性分析分為層曲率屬性分析和體曲率屬性分析。曲率屬性能有效描述地質(zhì)體彎曲特征，與傳統(tǒng)方法相比，曲率屬性在對斷層、裂縫、特殊地質(zhì)體等的識別和解釋上具有明顯優(yōu)勢，在構(gòu)造解釋以及儲層預(yù)測中有著普遍的應(yīng)用。由于曲率屬性對噪聲的敏感特性，噪聲預(yù)處理對曲率屬性的正確提取至關(guān)重要。

4.2 展望

三維體曲率屬性利用三維地震數(shù)據(jù)體中的空間方位信息，獲得的構(gòu)造信息更為準(zhǔn)確，在分析裂縫方位和密度方面也更有效，并且體曲率屬性比層曲率屬性有著更高的信噪比。近兩年發(fā)展起來的分波數(shù)體曲率屬性和分波數(shù)體曲率屬性也在精細(xì)刻畫細(xì)微構(gòu)造的研究上取得一定進(jìn)展。

如何在算法研究上有所突破，結(jié)合濾波和去噪得到更準(zhǔn)確的曲率屬性，如何構(gòu)造變形模型、地層沉積或成巖作用以及提取的其他屬性等與曲率屬性相互結(jié)合，也是是未來發(fā)展的一個(gè)重要研究方向。

[1]楊國權(quán)，劉延利，張紅文.曲率屬性計(jì)算方法研究及效果分析 [J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2015，30（05）：2282-2286.

[2]張軍華，王偉，譚明友，崔世凌，陳海云.曲率屬性及其在構(gòu)造解釋中的應(yīng)用 [J].油氣地球物理，2009，7（02）：1-7.

[3]楊威.曲率屬性分析及其應(yīng)用 [D].成都：成都理工大學(xué)，2015.

曲率屬性研究進(jìn)展綜述

■薛智文周澤林邢澤峰薛亞輝

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-10-180-1