儲層多屬性融合分析方法應(yīng)用研究

謝黎明 曾楷 翟昆 曾成杰

（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一一三地質(zhì)隊，四川瀘州 646000）

1 概述

地震多屬性融合是對不同算法提取的關(guān)于同一地質(zhì)目標(biāo)的多個地震屬性進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜诤咸幚恚员惬@得對同一地質(zhì)目標(biāo)更為準(zhǔn)確、更為全面、更為可靠的描述。由于對同一地質(zhì)目標(biāo)，不同特征的屬性所反映的信息是有所差異的。地震多屬性融合的目的就是充分利用多個待融合屬性中包含的冗余信息和互補信息，融合后的數(shù)據(jù)更適合人的視覺感知或計算機后續(xù)處理。本文針對某實際工區(qū)提取了多種地震屬性，通過敏感屬性分析后再利用RGB 融合技術(shù)得到融合圖，在圖像上依據(jù)顏色區(qū)域變化，進(jìn)行河道識別，提高了識別的準(zhǔn)確性。

2 方法原理

2.1 敏感屬性分析

英國統(tǒng)計學(xué)家斯皮爾曼（Spearman）發(fā)明了斯皮爾曼系數(shù)，用于表征地震屬性與儲層參數(shù)之間的非線性和線性關(guān)系，用來測量兩個觀測序列的一致性程度。該系數(shù)突出優(yōu)點是對數(shù)據(jù)的總體分布、樣本大小都不做要求。當(dāng)兩列變量值是以等級次序排列或以等級次序表示時，并且變量值所屬的兩個總體并不一定呈正態(tài)分布，在一般情況下，根據(jù)等級差的大小，判別兩個序數(shù)間相關(guān)或一致性的程度。

運用斯皮爾曼系數(shù)進(jìn)行綜合評價方法選優(yōu)，需要選取一組樣本，同時建立樣本綜合評價合理等級排序的標(biāo)準(zhǔn)。然后根據(jù)不同評價方法對該樣本的不同等級排序與合理等級排序的等級計算相關(guān)程度。該系數(shù)計算公式如下：

式中，n 為等級項數(shù)（樣本數(shù)），應(yīng)用在屬性的分析中，n 也為屬性數(shù)據(jù)和地質(zhì)參數(shù)等分的份數(shù)；d 為每對X 與Y 之間的等級差，指的是屬性值所處的排位X 和該屬性值對應(yīng)的地質(zhì)參數(shù)所處的排位數(shù)Y 之差。

相關(guān)系數(shù)的正負(fù)號表示的是相關(guān)方向，而相關(guān)的強度決定于相關(guān)系數(shù)的絕對值。所以根據(jù)經(jīng)驗給出了一種折中的各種判斷相關(guān)關(guān)系強弱的標(biāo)準(zhǔn)。這種判斷標(biāo)準(zhǔn)的特點是：各類別不是完全獨立的，而具有重疊關(guān)系。因此在分析存在分歧時，可把兩個類別結(jié)合起來，如把r＝0.70 看成是一個中等到較高的相關(guān)，從而容易被人們所接受。

2.2 RGB 多屬性融合方法

地震多屬性RGB 融合，能融合三種不同類型的屬性，最終產(chǎn)生新的融合圖像。RGB 多屬性融合基于三原色原理，是一個三維坐標(biāo)系統(tǒng)，紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）三種顏色分別對應(yīng)著X 軸、Y 軸、Z 軸，坐標(biāo)值的大小代表相應(yīng)的顏色亮度。

首先是輸入三個不同地震屬性值V1、V2、V3，將屬性值通過某種變換T，變?yōu)榧t（IR）、綠（IG）、藍(lán)（IB）三個顏色分量。IRGB(x, y)表示某一屬性值的坐標(biāo)位置（線道號或大地坐標(biāo)），IR、IG、IB的值域范圍是0～255。對于屬性值映射到顏色值的變換T，采用了最常用的一階線性變換。

利用RGB 色彩空間的色彩混合規(guī)則計算出該點的顏色I(xiàn)RGB。

以此步驟遍歷整張圖片，這樣就獲得了一張RGB 融合圖像。如果x =(x, y, z)，根據(jù)上述步驟很容易推廣到三維數(shù)據(jù)體情況，生成一個RGB 顏色融合數(shù)據(jù)體。

融合圖像與處理前相比，圖像顏色從256 色增加到了1600萬（256*256*256）色，所以，多屬性融合技術(shù)與單一屬性相比較，可以極大的提高河道的識別能力，實現(xiàn)對其精細(xì)劃分。

3 實例分析

3.1 大時窗屬性的融合特征

為了將多期河道展示在一張圖像上，首先沿第5 小層開大時窗模式（表1）提取46 個地震屬性，然后將全部地震屬性進(jìn)行PCA 壓縮，再選擇前三個主分量PC0、PC1、PC2 進(jìn)行RGB 顏色融合。

根據(jù)多屬性顏色融合圖像分析，可知不同時期的河道特征在同一幅融合圖上顯示出來。從選取的不同時窗可以發(fā)現(xiàn)，不一定是時窗越大，顯示出的河道就多，而是要時窗范圍內(nèi)的河道能量比較集中。

3.2 小時窗屬性的融合特征

圖1 多屬性后融合圖像

表1 沿第5 小層向上開取不同的時窗模式

為了詳細(xì)描述某一期河道沉積特征，沿第5 小層向上逐段開小時窗模式（見表1）同樣提取46 個地震屬性，然后進(jìn)行PCA壓縮，再把3 個主分量進(jìn)行RGB 顏色融合。

不同時期10ms 時窗的地震屬性的融合圖像反映出了對應(yīng)時期的河道特征，可以清楚的分辨出曲流河沉積的特征，比如牛扼湖，沖積扇、洪積平原等等，并避免了由于地震垂向分辨率不足引起的上覆地層河道的影響。

3.3 多種融合模式的對比

對第II 期河道，沿第5 層向上漂移35ms-45ms 的時窗，提取了46 種地震屬性，利用顏色融合技術(shù)進(jìn)行精細(xì)研究。將多種屬性經(jīng)PCA 壓縮后的PC0、PC1、PC2 先做RGB 顏色融合，如圖1a。再用甜點體（Sweetness）屬性或均方根振幅屬性代替圖1a 的L 分量，做HLS 顏色融合（圖1）。圖1 中，東西方向的曲流河道清晰可見，牛扼湖、沖積島等特征非常明顯。河道填充物的砂巖，河道外邊的泥巖很清楚的分開了，表2。

表2 四期曲流河道沉積

4 結(jié)論

RGB 多屬性融合技術(shù)是一種可視化工具，在地震屬性融合中，可以展現(xiàn)豐富的地震構(gòu)造信息，更容易實現(xiàn)目標(biāo)分離。利用RGB 多屬性融合技術(shù)進(jìn)行屬性融合，實現(xiàn)了對工區(qū)內(nèi)的河道填充物砂巖、河道外泥巖的精細(xì)刻畫。融合圖以多色彩顯示，可以直觀清晰的辨別河道位置，分辨率明顯提高，河道結(jié)構(gòu)特征更為明顯。