地震屬性的圖像融合在識別LMD地區(qū)小斷層中的應用

劉萬金 咸海龍

【摘 要】大慶油田LMD地區(qū)小斷層發(fā)育良好，利用地震屬性的圖像融合技術識別和解釋出了以往難以識別的斷距為3～5 m的小斷層，為更加清楚地認識油藏的地質(zhì)特征和分析油水關系提供了更加可靠的基礎資料，為注采系統(tǒng)調(diào)整和油田挖潛提供了依據(jù)。

【關鍵詞】地震屬性;圖像融合;小斷層

【中圖分類號】P631.4 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）09-0077-03

0 引言

大慶油田LMD地區(qū)為典型的非均質(zhì)性多層砂巖油區(qū)，含油儲層的孔隙度較大、滲透率高，自投產(chǎn)以來先后經(jīng)歷了自噴開采、層系調(diào)整、全面轉(zhuǎn)抽、注采系統(tǒng)調(diào)整、二次加密調(diào)整等開發(fā)階段[1-2]。在以往開發(fā)調(diào)整工作中，已經(jīng)采取的開發(fā)促產(chǎn)方式主要有二類油層聚驅(qū)、三次加密調(diào)整、斷層邊部高效井、滾動擴邊及措施調(diào)整等。開發(fā)實踐表明，在開發(fā)調(diào)整挖潛工作中受斷層遮擋、注采關系不完善等影響，忽視了一個重要信息，即在斷層附近仍是剩余油挖潛的有利部，以往主要是依據(jù)井資料對構(gòu)造及斷層進行描述，這就會存在一些問題，其中一個很重要的方面就是對于低級序小斷層的識別難度較大，影響和制約了小斷層附近剩余油的精準挖潛，所以迫切需要開展研究，探索適合該區(qū)域的小斷層識別技術，深化小斷層的特征認識，形成有利于小斷層附近剩余油高效挖潛的方法，提高該區(qū)域在特高含水期的挖潛水平[3]。

小斷層是指垂直斷距小于5 m的斷層，在3 500 m/s左右速度的地層中，這樣的斷層上下盤同相軸落差小于3 ms，也就是剖面上的同相軸表現(xiàn)為很小的扭動，因此利用常規(guī)的方法識別這類斷層相當困難。由于實際地震資料具有非常多的干擾和隨機噪聲，信噪比低，同時使得地震反射同相軸發(fā)生撓動和扭曲的原因也很多，不但有斷層等構(gòu)造因素，還包括巖性、沉積等多方面的原因，因此很難將其區(qū)分開。這說明在進行斷層解釋時，斷距3～5 m細小斷層僅用單一的手段和方法解釋會存在多解性。因此，必須使用多種解釋技術和方法進行聯(lián)合解釋，降低解釋的多解性，提高小斷層解釋的精度和準確性[4]。本文利用圖像融合方法對提取的識別小斷層敏感的屬性進行融合顯示，利用不同屬性的互補性識別小斷層。

1 圖像融合的算法

圖像融合技術源于20世紀70年代后期，是信息融合中一個重要的分支，是一種把傳感器技術、計算機人工智能、圖像與信號處理技術等集成進行顯示的信息融合技術[2]。圖像融合算法主要包括空域法和變換域法，此外圖像融合方法還有彩色空間法、假彩色法等擴展方法。

（1）空域法?？沼蚍ㄊ侵笇D像在空間域中進行像素級的融合，主要包括加權平均法、圖像代數(shù)法、模擬退火法。

（2）變換域法。變換域法是指首先將圖像進行變換運算，然后在變換域內(nèi)融合，最后將其變換回空間域，主要有金字塔法、小波變換法。

（3）其他方法。①彩色空間變換法。將圖像的RGB顏色空間轉(zhuǎn)化到HIS空間，生成3個新的量，即色調(diào)（H）、亮度（I）、飽和度（S）;然后把圖像按亮度分量（I）進行對比度拉伸，使它們有相同的均值和方差;最后把拉伸后的圖像作為亮度分量（I），同色調(diào)（H）、飽和度（S）融合后再進行HIS逆變換得到新的圖像。②假彩色法。將圖像中像素的黑白灰度級變成不同的彩色，以便提取更多的信息，融合后再變換回黑白灰度[5]。

2 地震屬性的圖像融合

地震屬性是對地震數(shù)據(jù)的幾何學、運動學、動力學及統(tǒng)計學特征的一種測量和描述。小斷層地震屬性優(yōu)選就是利用人的經(jīng)驗或數(shù)學方法，優(yōu)選出對小斷層最敏感的地震屬性或地震屬性組合，對小斷層進行識別[6]。本文優(yōu)選相干體和最大正曲率屬性進行圖像融合來識別小斷層。

地震剖面、各種切片甚至三維地震數(shù)據(jù)體本身也可以看成圖像，所以從理論上來說對地震數(shù)據(jù)及提取的屬性進行圖像融合是可行的。在地震資料解釋過程中，可以把提取的地震屬性剖面和切片看作是圖像，然后進行圖像融合運算。融合后的地震屬性圖像中不同屬性的地層信息能夠互補，有利于地震資料的解釋。經(jīng)常用到的圖像融合方法就是像素融合，該方法具有快速、準確的特點。

在1995年的SEG年會上，Amoco石油公司正式推出地震相干體技術，之后應用得到了迅速的推廣，現(xiàn)在已成為地震資料解釋中的一項普及性技術。對相干體做水平切片圖，可以把斷層、巖性體邊緣、不整合等地質(zhì)現(xiàn)象的幾何形態(tài)及分布特征較好地展現(xiàn)出來，能夠為解決油氣勘探中的特殊問題提供有利依據(jù)[7]。

本文將地震原始數(shù)據(jù)體與相干體進行了圖像融合，即振幅與相干體的圖像融合。圖1是振幅和相干體的融合剖面，從圖1中可以看出，將相干體與振幅融合后，相當于將相干體嵌入到振幅數(shù)據(jù)中，可以利用相干體對不連續(xù)性敏感的特點對小斷層進行識別;然后在振幅上進行驗證，能充分利用兩者中的構(gòu)造信息，對小斷層的識別更加準確。

曲率屬性是地震屬性中幾何屬性的一種，可分為二維層面曲率屬性和三維體曲率屬性。在二維平面上，曲率定義為曲線在該點的方向變化速率;在三維空間中，曲面上的任一點P，不同的方位對應不同的曲率，它取決于各個與曲面相交的平面方位，體曲率有最大曲率、最小曲率、平均曲率、高斯曲率、傾角曲率、走向曲率、最小負曲率、最大正曲率等[8]，本文用來與相干體（如圖2所示）融合的體曲率是最大正曲率（如圖3所示）。

圖4是相干體與最大正曲率的融合切片，從圖4中可以看出融合后信息增多，切片兼有兩種屬性的優(yōu)勢，對小斷層的識別有較好的作用。

本文對LMD地區(qū)S31+2層的小斷層進行識別后發(fā)現(xiàn)，其分布發(fā)育有一定特點，多發(fā)育在大中斷層的附近，以大斷層附近居多，很少有單獨出現(xiàn)的小斷層。所識別的小斷層均為正斷層，基本上都為在大斷層附近存在的派生小斷層，這些小斷層斷距較小、平面延伸較短。根據(jù)斷層發(fā)育的類型分析，該區(qū)斷層成因主要是在張扭應力和沉積作用共同作用下形成的同沉積斷層和剪切作用力下形成的走滑斷層兩種。將本次識別的小斷層與井上發(fā)現(xiàn)的斷點進行匹配，相符度較高，符合油田的實際情況。圖5為研究區(qū)井見小斷層斷點分布圖，圖中測線上有兩個距離較近的斷點，斷距分別為4.2 m和3 m，圖6為地震剖面圖在其上的表現(xiàn)為同相軸缺失和扭曲，僅憑剖面很難將其識別，通過本文方法綜合判定為小斷層。

3 結(jié)語

本文以喇嘛甸油田的一塊實際地震數(shù)據(jù)為研究對象，提取對斷層識別敏感的地震屬性相干體和曲率，選取相干體與振幅、相干體與最大正曲率進行圖像融合，識別了部分小斷層，將其與井資料發(fā)現(xiàn)的斷層進行對比，發(fā)現(xiàn)能夠吻合。

地震屬性能夠揭示更加豐富的地質(zhì)信息，在小斷層識別的過程中，利用圖像融合技術將地震屬性融合不僅增強了識別小斷層的能力，而且提高了斷層平面組合、平面展布特征及相互關系的可靠性，為小斷層附近剩余油高效挖潛方法提供了翔實的基礎數(shù)據(jù)，提高了該區(qū)域在特高含水期的挖潛水平。

參 考 文 獻

[1]陳麥雨.喇嘛甸密井網(wǎng)區(qū)井點層內(nèi)剩余油分布主控因素分析[A].第十五屆全國古地理學及沉積學學術會議摘要集[C].北京：中國礦物巖石地球化學學會巖相古地理專業(yè)委員會，2018：1.

[2]尹大慶，陳弘，黃勇.喇嘛甸油田精細構(gòu)造描述及調(diào)整挖潛[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2013，32（4）：48-52.

[3]房寶才，王長生，劉卿.微小斷層識別及其對窄薄砂體油田開發(fā)的影響[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2003，22（6）：24-27.

[4]周賞，王永莉，韓天寶，等.小斷層綜合解釋技術及其應用[J].石油地球物理勘探，2012，47（S1）：50-54，

165-166，162.

[5]秦云霞.圖像融合算法研究[D].蘭州：蘭州大學，2010.

[6]王彥輝，王歡，李綱.小斷層的識別方法[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2000，19（5）：31-35.

[7]李婷婷，王釗，馬世忠，等.地震屬性融合方法綜述[J].地球物理學進展，2015，30（1）：378-385.

[8]梁正中，李寧.地震多屬性體融合識別混合巖相火山機構(gòu)[J].天然氣與石油，2019，37（3）：56-60，105.