基于傾角導向相干加強屬性的螞蟻追蹤技術在斷層自動解釋中的應用

張薇+朱博華+趙洲

摘 要：螞蟻追蹤技術被廣泛應用于斷裂的檢測研究。傳統螞蟻體技術基于地震方差體，信噪比和分辨率相對較低。本文充分利用地層的傾角信息，形成基于傾角導向相干加強屬性的螞蟻追蹤技術，有效識別了研究區走滑斷裂帶。與傳統螞蟻體技術相比，在剖面上斷裂的花狀構造樣式更加明確、平面上斷裂的雁列式形態更加精細，利用該數據體有效提高了斷層自動解釋的準確度和可靠性。

關鍵詞：斷層自動解釋；螞蟻追蹤；傾角導向相干加強

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

復雜斷裂帶的構造解釋是地震勘探工作的一個難題，斷層的分布和形態直接影響油氣藏的識別和描述。通常，進行復雜斷裂區塊的人工解釋工作，多解性強且受主觀因素影響大，運用三維解釋軟件進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并提高解釋速度。

“人工螞蟻”斷層自動識別技術，由Randen等在2001年的SEG年會上首次提出，并在2002年和2003年由Pedersen等進行了進一步的闡述[1]。此項技術是目前比較成熟的斷層自動識別技術之一，其優點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，基于該技術的自動提取斷層功能以及后續的篩選編輯功能，能更好地建立復雜的儲層模型，使解釋人員能夠以更直觀的方式完成斷層解釋，增加構造解釋的客觀性。

在實際生產過程中，目標區塊受復雜構造應力場的作用，斷裂帶的地層產狀多變，斷層形式復雜多樣，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，給后續構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數據體尤顯重要。傳統的螞蟻體技術基于Petrel軟件的地震方差體屬性，信噪比和分辨率相對較低，再加上層位非均質性、采集腳印等均能產生低傾角的“假斷層”，更大大降低了斷裂識別的可靠性[2]。

鑒于斷層區別于噪音的延展性以及斷層和構造應力的因果關系，本文總結出一套基于傾角導向相干加強屬性的螞蟻追蹤技術，并在順托1井區進行了實例研究，最終提高斷層自動解釋的準確度和可靠性。

1 原理

1.1 基于傾角導向的相干加強技術

在裂縫檢測方面，常規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向的本征值相干加強技術，其通過計算穿越點的不同傾角和方位角得到一系列傾斜的面，這個面通過設置空間孔徑和時間孔徑參數設置經過周圍的道，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算的數量。低采樣因子對于大部分地區來說是足夠的；然而，在傾角陡峭以及具有不同傾斜方向的傾角的地區，應該增加傾角采樣因子的數值。傾角導向的相干技術示意圖1所示。

塔中地區經過多次構造運動的影響，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，選取基于傾角導向相干加強屬性進行本區域的不連續性檢測，有效提高了斷裂檢測的精度[4]。與傳統固定傾角相干進行對比分析，斷裂的剖面特征方面（圖2a、b），基于傾角導向的相干剖面信噪比更高、高角度斷裂更加清晰、花狀構造特征更為明顯；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、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

蟻群優化算法自1991年由Dorigo提出并應用于TSP問題以來，已經發展了近20年。由大量螞蟻組成的蟻群的集體行為便表現出一種信息正反饋現象：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，是斷裂系統分析的有效技術，標志著螞蟻追蹤算法運用到地震勘探領域。其原理是模擬自然界中螞蟻覓食活動的形式，在地震數據體中播撒大量的螞蟻，在地震屬性體中發現滿足預設斷裂條件的斷裂痕跡的螞蟻將釋放某種信號，召集其他區域的螞蟻集中在該斷裂處對其進行追蹤，通過信息量的不斷更新最終收斂在最優路徑上，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據體[6]。

在Petrel軟件平臺中，利用螞蟻追蹤技術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行。第一步：對原始地震數據體進行濾波處理，提高信噪比。第二步：在第一步的基礎上計算方差體，突出地震屬性中的不連續信號。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個參數的選取：（1）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井三維應用實例

研究區斷裂較發育，位于塔里木盆地塔中北坡，斷裂構造樣式以走滑構造與擠壓構造為主。走滑構造樣式在剖面上主要表現為花狀斷層特征，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）為研究區橫測線的花狀構造樣式，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）為對稱花狀構造樣式，整體呈對稱形態，內部次級斷層存在不對稱。

2.1 螞蟻體計算

采用相同的螞蟻追蹤參數，對比方差螞蟻體和基于傾角導向相干加強屬性的螞蟻體計算結果，如圖4、5所示，傳統方差螞蟻體屬性受成層性干擾比較嚴重，部分原本在原始剖面上肉眼清晰可見的斷層，其產狀在此結果上也發生了較大改變。而傾角導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