基于傾角導(dǎo)向相干加強(qiáng)屬性的螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)在斷層自動解釋中的應(yīng)用

張薇+朱博華+趙洲

摘 要：螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)被廣泛應(yīng)用于斷裂的檢測研究。傳統(tǒng)螞蟻體技術(shù)基于地震方差體，信噪比和分辨率相對較低。本文充分利用地層的傾角信息，形成基于傾角導(dǎo)向相干加強(qiáng)屬性的螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)，有效識別了研究區(qū)走滑斷裂帶。與傳統(tǒng)螞蟻體技術(shù)相比，在剖面上斷裂的花狀構(gòu)造樣式更加明確、平面上斷裂的雁列式形態(tài)更加精細(xì)，利用該數(shù)據(jù)體有效提高了斷層自動解釋的準(zhǔn)確度和可靠性。

關(guān)鍵詞：斷層自動解釋；螞蟻?zhàn)粉櫍粌A角導(dǎo)向相干加強(qiáng)

中圖分類號：P631.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）17-0140-03

復(fù)雜斷裂帶的構(gòu)造解釋是地震勘探工作的一個難題，斷層的分布和形態(tài)直接影響油氣藏的識別和描述。通常，進(jìn)行復(fù)雜斷裂區(qū)塊的人工解釋工作，多解性強(qiáng)且受主觀因素影響大，運(yùn)用三維解釋軟件進(jìn)行斷裂的自動追蹤與解釋，可以克服人工地震解釋工作中缺點(diǎn)并提高解釋速度。

“人工螞蟻”斷層自動識別技術(shù)，由Randen等在2001年的SEG年會上首次提出，并在2002年和2003年由Pedersen等進(jìn)行了進(jìn)一步的闡述[1]。此項技術(shù)是目前比較成熟的斷層自動識別技術(shù)之一，其優(yōu)點(diǎn)在于克服了解釋工作中的主觀性，有效提高了解釋精度，大幅縮減了人工解釋時間。需要指出的是，基于該技術(shù)的自動提取斷層功能以及后續(xù)的篩選編輯功能，能更好地建立復(fù)雜的儲層模型，使解釋人員能夠以更直觀的方式完成斷層解釋，增加構(gòu)造解釋的客觀性。

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，目標(biāo)區(qū)塊受復(fù)雜構(gòu)造應(yīng)力場的作用，斷裂帶的地層產(chǎn)狀多變，斷層形式復(fù)雜多樣，地震資料往往存在地震照明不均、斷面成像模糊、信噪比低等諸多問題，給后續(xù)構(gòu)造解釋工作帶來困難。因此如何提供一個低噪音、具有清晰斷裂痕跡的斷層追蹤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)體尤顯重要。傳統(tǒng)的螞蟻體技術(shù)基于Petrel軟件的地震方差體屬性，信噪比和分辨率相對較低，再加上層位非均質(zhì)性、采集腳印等均能產(chǎn)生低傾角的“假斷層”，更大大降低了斷裂識別的可靠性[2]。

鑒于斷層區(qū)別于噪音的延展性以及斷層和構(gòu)造應(yīng)力的因果關(guān)系，本文總結(jié)出一套基于傾角導(dǎo)向相干加強(qiáng)屬性的螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)，并在順托1井區(qū)進(jìn)行了實(shí)例研究，最終提高斷層自動解釋的準(zhǔn)確度和可靠性。

1 原理

1.1 基于傾角導(dǎo)向的相干加強(qiáng)技術(shù)

在裂縫檢測方面，常規(guī)相干算法僅僅是計算相鄰地震道之間相似性，并沒有考慮到斷層的傾角信息。本文利用基于傾角導(dǎo)向的本征值相干加強(qiáng)技術(shù)，其通過計算穿越點(diǎn)的不同傾角和方位角得到一系列傾斜的面，這個面通過設(shè)置空間孔徑和時間孔徑參數(shù)設(shè)置經(jīng)過周圍的道，計算每道的相似性，即通過這些小立方體來計算每個小立方體的相似度，相似度最高的小立方體被認(rèn)為具有正確的傾角和方位角[3]。傾角采樣因子將控制傾角小立方體參與運(yùn)算的數(shù)量。低采樣因子對于大部分地區(qū)來說是足夠的；然而，在傾角陡峭以及具有不同傾斜方向的傾角的地區(qū)，應(yīng)該增加傾角采樣因子的數(shù)值。傾角導(dǎo)向的相干技術(shù)示意圖1所示。

塔中地區(qū)經(jīng)過多次構(gòu)造運(yùn)動的影響，在塔中北坡形成多條北東向大型走滑斷裂帶，研究區(qū)位于其中一條北東向走滑斷裂帶之上，斷裂在剖面上呈高角度花狀斷裂特征、在平面上呈北西向展布，針對這一特點(diǎn)，選取基于傾角導(dǎo)向相干加強(qiáng)屬性進(jìn)行本區(qū)域的不連續(xù)性檢測，有效提高了斷裂檢測的精度[4]。與傳統(tǒng)固定傾角相干進(jìn)行對比分析，斷裂的剖面特征方面（圖2a、b），基于傾角導(dǎo)向的相干剖面信噪比更高、高角度斷裂更加清晰、花狀構(gòu)造特征更為明顯；斷裂平面展布特征方面（圖2c、d），基于傾角導(dǎo)向的相干屬性斷裂雁列式展布更為清晰、NE向的斷裂刻畫更加精細(xì)、除了北西向雁列式展布的斷裂之外，還檢測出了NE向的主斷裂帶，有效識別除了本斷裂帶的整體特征[5]。

1.2 螞蟻體方法原理及追蹤參數(shù)

蟻群優(yōu)化算法自1991年由Dorigo提出并應(yīng)用于TSP問題以來，已經(jīng)發(fā)展了近20年。由大量螞蟻組成的蟻群的集體行為便表現(xiàn)出一種信息正反饋現(xiàn)象：某一路徑上走過的螞蟻越多，留下的信息素濃度越高，則后來者選擇該路徑的概率就越大。螞蟻個體之間就是通過這種信息的交流達(dá)到搜索食物的目的。

Randen等在2001年的SEG年會上首次提出“人工螞蟻”斷層自動識別技術(shù)，是斷裂系統(tǒng)分析的有效技術(shù)，標(biāo)志著螞蟻?zhàn)粉櫵惴ㄟ\(yùn)用到地震勘探領(lǐng)域。其原理是模擬自然界中螞蟻覓食活動的形式，在地震數(shù)據(jù)體中播撒大量的螞蟻，在地震屬性體中發(fā)現(xiàn)滿足預(yù)設(shè)斷裂條件的斷裂痕跡的螞蟻將釋放某種信號，召集其他區(qū)域的螞蟻集中在該斷裂處對其進(jìn)行追蹤，通過信息量的不斷更新最終收斂在最優(yōu)路徑上，直到完成該斷裂的識別，最終得到一個具有清晰斷裂痕跡的數(shù)據(jù)體[6]。

在Petrel軟件平臺中，利用螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)計算螞蟻屬性體的步驟主要分為3步，均是在其地震屬性模塊中進(jìn)行。第一步：對原始地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行濾波處理，提高信噪比。第二步：在第一步的基礎(chǔ)上計算方差體，突出地震屬性中的不連續(xù)信號。第三步，基于方差體生成螞蟻屬性體。

在方差體生成螞蟻屬性體的過程中，涉及到6個參數(shù)的選?。海?）初始螞蟻分布半徑；（2）覓食路線偏移度；（3）螞蟻搜索步長；（4）非法步長；（5）合法步長；（6）非法步長百分比。

2 順托1井三維應(yīng)用實(shí)例

研究區(qū)斷裂較發(fā)育，位于塔里木盆地塔中北坡，斷裂構(gòu)造樣式以走滑構(gòu)造與擠壓構(gòu)造為主。走滑構(gòu)造樣式在剖面上主要表現(xiàn)為花狀斷層特征，走滑斷裂主斷面陡立，在剖面上呈直立斷層或花狀構(gòu)造，向下斷穿寒武系至基底，向上可斷至三疊系[7]。圖3（a）為研究區(qū)橫測線的花狀構(gòu)造樣式，呈半花狀加階梯狀斷層，走滑斷裂帶的主斷層為近直立斷層，斷距不明顯；次級斷層傾角較平緩，下部收斂于主斷層。圖3（b）為對稱花狀構(gòu)造樣式，整體呈對稱形態(tài)，內(nèi)部次級斷層存在不對稱。

2.1 螞蟻體計算

采用相同的螞蟻?zhàn)粉檯?shù)，對比方差螞蟻體和基于傾角導(dǎo)向相干加強(qiáng)屬性的螞蟻體計算結(jié)果，如圖4、5所示，傳統(tǒng)方差螞蟻體屬性受成層性干擾比較嚴(yán)重，部分原本在原始剖面上肉眼清晰可見的斷層，其產(chǎn)狀在此結(jié)果上也發(fā)生了較大改變。而傾角導(dǎo)向螞蟻體屬性可以消除成層性的干擾，具有較高的信噪比和分辨率[8]。endprint