三维可视化技术在断层解释中的应用

陈代谢,赵仲凯,杨 柏,侯湘琪

（1.东北石油大学，地球科学学院,大庆163318；2.中石化中原油田工程有限公司地球物理测井公司，濮阳，457001；3.长城钻探工程有限公司井下作业公司，盘锦，124010；4.中石油长庆油田分公司第二采油厂，庆阳，745100）

三维可视化技术在断层解释中的应用

陈代谢1,赵仲凯2,杨 柏3,侯湘琪4

（1.东北石油大学，地球科学学院,大庆163318；2.中石化中原油田工程有限公司地球物理测井公司，濮阳，457001；3.长城钻探工程有限公司井下作业公司，盘锦，124010；4.中石油长庆油田分公司第二采油厂，庆阳，745100）

在油田开发中，复杂构造区块的解释难度不断加大，三维可视化技术成为了研究地质构造的重要手段，本文以相干体为着眼点，利用多角度立体空间可视化解释技术,在三维空间对复杂断层进行精细解释，复杂断层在三维可视化技术的作用下，变的易于观察和认识，为日后的储层预测等工作奠定了基础。

三维可视化技术；相干体；断层

随着计算可视化技术和地质信息计算机仿真技术的逐步进展，3D可视化技术在20世纪90年代初期初期为人所知，并逐渐成为了数学地质、石油勘探、岩土工程、GIS和科学计算可视化领域的研究与应用热点。3D地质结构模型既能反映地质体的空间展布特征，也是构建地质属性模型的基础，并可在其基础上直接进行地震反演和各类工程实验、设计。因此，建立地质体结构构造模型在三维可视化技术中显得至关重要。

3D可视化技术是一种全三维的地震资料解释方法，在地震勘探中，利用三维地震数据体显示变得尤为重要。3D可视化技术为复杂断层的勘探带来了曙光，它能及时有效地分析地质体的各种属性和复杂断层的搭接关系，自分散与复杂的数据中找到能模拟出看不见的地下所包含的地质物理信息及相互内在联系。

图一 道间波形相似性分析理论图

1 相干体技术

于1995年在SEG年会上正式推出了地震相干体技术,该技术专注于分析不连续现象。第一次应用相干体技术的是Amoco石油公司的生产部门，他们在批量处理地震的相干属性的同时,生成了用于解释工作的断层和隐蔽的地质构造图象。类似于众多关键技术的进步,发展相干体技术是通过数据驱动和偶然的原因形成的。相干体技术具有诸多算法，在实际的操作中,我们大多采用数据协方差矩阵本征结构的算法，也称为high resolution本征值算法，该算法能稳定、有效地揭示地下地质体的空间构成。

在地震三维偏移体中, 首先截取相邻 的J 道 N 个样点组成一个的地震子体构成矩阵。（图一）

基于本征结构分析的相干体的数值总大于相似系数相干体的数值,并更能突出数据体中的不相干性。在噪声存在的情况下也能提供理想的分辨率。

2 三维可视化技术

三维可视化技术通过线、面、体相互结合来验证断层的合理性及相互搭接关系，所以面绘制、体绘制和点绘制成为了三维可视化技术的重要研究对象。

体绘制的目标是将离散采样的数据拟合为一个连续的数据体，目前比较成熟的体数据重构主要为拟插值方法，这是一类非效率很高的重建方法，避免了对大型的线性方程组的求解。面数绘制面绘制算法主要包括两部分内容,即等值面属性提取及图形建模。其基本思想是分割体数据为数张平行的二维切片数据随后再分别进行处理,以规则网格结构化体数据为例,首先根据色差信息从切片中分割出带有闭合轮廓的目标区域，然后将相邻切片之间的轮廓连接并生成物体表面模型,最后通过计算机图形学技术对表面模型进行显示（图二）。点绘制相对体绘制和面绘制的优点是不需要绘制轮廓,也不需要维持图形的几何一致性,而且计算量小,同时点绘制便于二次取样,可以建立灵活的层次结构来具体实现例multi-resolution 绘制。

图二 相干体的沿层切片

3 三维可视化技术在实际中的应用

本次采用三维空间定骨架,二维剖面精雕刻的思路进行断层解释,即利用三维可视化技术在三维相干数据体上对断层进行大的骨架解释,然后在二维剖面上对断点进行精确定位。

在相干数据体上解释断层，只需在地震相干数据体上对不相干数据带进行解释,这种相干体对断层的反映灵敏、清晰、准确,这种解释完全依赖于不相干数据带的分布,没有解释人员的主观判断,不依赖剖面上的断层识别,更不受地震反射层位解释的控制。其工作效率很高,对断层的空间分布了解得更清楚,特别是对小断层的反映十分灵敏。以一定的时间间隔对相干体上的断裂特征进行解释,就可以得到断层在空间的分布特征（图三）。

图三 层位断层3D显示

4 结论

乌尔逊北部地区有效的利用了三维可视化技术并取得了良好的效果，首先，解释人员在拿到数据的第一时间能够快速的从任意角度、任意方向浏览数据体,初步的建立该地区地质构造和地层接触关系模型,为接下来的精细构造解释打好基础。

其次三维可视化是通过体元的集合表达的。对于地震数据体,每一个地震采样点经过转化后就成为一个体元,一个地震道相当于一个体元柱,一个三维地震数据体有上亿个体元组成。每个体元同时携带着与透明度相关的可由解释人员定义的变量,这样将三维数据体划分为数百万个立方体像素,每个体积像素都有一个测度值或数据体计算的特征值。对地震道属性采样同时显示出每个点测度特性的高底值,就能观察数据体内部结构,通过调整像素体的颜色和透明度就可以突出某个异常特征,表征出特殊的地震地质现象,并分离出感兴趣的目标。

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The Application of 3D Computer Visualization in the Fault Interpretation

Chen Daixie1，Zhao Zhongkai2，Yang Bai3,Hou Xiangqi4
(1.Academy of Earth Sciences,Northeast Petroleum University,Daqing,163318,China; 2.Geophysical well logging company,Zhongyuan Petroleum Engineering Company,Ltd Sinopec,Puyang, 457001；3.GWDC Downhole Service Company,Panjin,124010，4.CNPC second Oil production plant of ChangQing oil field，Qingyang,745100)

In the oil field development，with the increasing difficulty of interpretation about complex tectonic region.Three-dimensional visualization technology has become the important method to research geologic structure.This paper starts from the coherent cube technique,and use the multi-azimuth and multiangle three-dimensional interpretation to get the purpose of fine interpretation in three-dimensional space.Through the fault three-dimensional display get a more distinct and audio-visual recognition of the structural configuration feature.It lays the foundation for future reservoir prediction.

Three-dimensional visualization technology;coherency cube;fault

陈代谢（1988- ），女，黑龙江省哈尔滨人，研究生，研究方向：地球物理勘探