不同分析窗口对相干效果的影响

刘海波+李远娟+吴杰+闫小伟+徐松

【摘 要】 地震属性解释技术是石油勘探开发的主要技术。而三维相干体技术是近年来发展起来的一项快速实用的地震属性解释技术，它是研究三维数据体中的不连续性特征及相邻道地震信号之间相似性的解释性处理技术，有利于在三维地震资料解释之前了解区内断层的展布情况，缩短三维地震资料解释周期，提高解释效率和精度。该技术充分利用了三维资料中每个采样点的信息，避免了因常规解释而遗漏小断层。其中第三代相干体技术效果最好，断层能明显的用肉眼看到。本文通过选取不同分析窗口来研究其对第三代相干效果的影响。

【关键词】 C3相干体算法 不同分析窗口 相似性

地震相干体技术在1995年召开的第65届SEG年会上正式推出，这种技术在分析不连续（断层）现象方面有独到之处。首先提出相干（关）体技术的是AMOCO石油公司，其第一代方法采用三道相干处理，对于高品质的资料具有很好的检测效果，分辨率也最高；第二代方法采用多道相干处理，其分析结果分辨率稍低，但抗噪能力较强；第三代算法称作特征构造，它把多道地震数据组成协方差矩阵。第三代相干体算法克服了第一代抗噪性差，第二代横向分辨率低的缺点，有更好的实用效果。例如当断层等异常与地层走向接近垂直时，普通水平切片容易发现，而异常与地层走向接近时，普通水平切片很难发现，而相干性水平切片仍然有清晰的显示。把不同间隔的几个相干性水平切片叠合在一起，可以追踪断层面从浅到深的变化，而不要求直接获得断层面的反射。

1 第三代相干体技术原理

第三代相干体算法的具体实现过程是：同样前几代相干体算法一样，需要先定义一个水平分析时窗（包含J道地震数据，每道N个采样点），分析时窗内多个地震道为空间组合的方式，形成分析时窗后将时窗内的一组地震道数据排列成样点向量。样点向量在以分析时间t为中心的上下±K的垂直时窗内，同一时间位置上的样点值组成新数据矩阵的行，不同时间位置形成数据矩阵的列，以此形成一个地震数据矩阵，它们进行自相关和互相关后生成协方差矩阵通常，对于J×J的协方差矩阵，就有J个数学上独立的本征值，J表示空间分析孔径内的地震道道数。矩阵的本征向量和本征值一般按降序排列，最能表达分析孔径内数据能量的放在第一个，最能表达矩阵主要变化量的放在第二个，其他的依次类推，对地震道能量的贡献逐渐降低。往往只取矩阵中一两个特征值就能表示出矩阵的绝大多数信息。实际上，第三代相干体中的相干估算中只用了第一特征值。即：

式中，J表示分析孔径内的地震道数量，分母代表了分析孔径内的所有道的能量和，也等于协方差矩阵的迹，表示协方差矩阵的第一本征值，代表了地震道的占优能量。C3的相干值是第一本征值和该矩阵的所有本征值之和（该协方差矩阵的迹）的比值，即占优能量在能量总和中占的比例。如果分析时窗内的所有道的波形一致（包含振幅不同，甚至极性相反），那么特征值相干系数等于1；如果波形和振幅都发生了变化，那么相干系数就不为0。本次程序编写运用了乘幂法代替雅克比迭代法求特征值，提升了运算速度。

2 应用实例效果分析

不同分析窗口对第三代相干体技术效果的影响。本文选取了5道菱形分析窗口和9道正方形分析窗口来对比分析，分别取了两个垂直切片和二个水平切片来分析研究。

通过对比图1和图2我们可以看出，分析窗口大能更好的识别大的断裂带，然而会漏掉微小的构造断裂。分析窗口较小时能更好的识别微小的构造断裂，而对大的断裂带显示的较分析窗口大时效果要差些。以上是不同垂直切片的效果对比，下面来分析下不同的水平切片的对比效果图3-图4所示。

通过对比水平切片的2幅图可以看出，当分析窗口大时，由于平均效应，对大断裂显示较好但会漏掉微小的构造断裂。

3 结语

不同分析窗口的选择对第三代相干体算法的相干效果有很大的影响，当分析窗口选择比较小时（5道），能检测出微小的构造断裂，但对大的构造断裂检测效果不佳；时窗选择较大时（9道），对大构造断裂效果较好，但容易造成强平均效应，容易漏掉细小的构造，并且会使运算量增大，选取9道分析窗口运算的时间是5道分析窗口运算时间的2.5倍，提高了生产成本。所以在实际地震工作中应该按实际情况来选取分析窗口。

参考文献：

[1]邱慧，刘叶玲.第三代相干体算法的改进及其在断层解释中的应用[D].西安科技大学，2011.

[2]佘德平，曹辉，郭全仕.应用三维相干技术进行精细地震解释[J].石油物探，2000（02）.

[3]张军华，高荣涛.多尺度技术及其在特殊地质体描述中的应用[C].中国油气勘探六大领域进展、经验及技术研讨会，2005.