地震属性的图像融合在识别LMD地区小断层中的应用

刘万金 咸海龙

【摘 要】大庆油田LMD地区小断层发育良好，利用地震属性的图像融合技术识别和解释出了以往难以识别的断距为3～5 m的小断层，为更加清楚地认识油藏的地质特征和分析油水关系提供了更加可靠的基础资料，为注采系统调整和油田挖潜提供了依据。

【关键词】地震属性;图像融合;小断层

【中图分类号】P631.4 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）09-0077-03

0 引言

大庆油田LMD地区为典型的非均质性多层砂岩油区，含油储层的孔隙度较大、渗透率高，自投产以来先后经历了自喷开采、层系调整、全面转抽、注采系统调整、二次加密调整等开发阶段[1-2]。在以往开发调整工作中，已经采取的开发促产方式主要有二类油层聚驱、三次加密调整、断层边部高效井、滚动扩边及措施调整等。开发实践表明，在开发调整挖潜工作中受断层遮挡、注采关系不完善等影响，忽视了一个重要信息，即在断层附近仍是剩余油挖潜的有利部，以往主要是依據井资料对构造及断层进行描述，这就会存在一些问题，其中一个很重要的方面就是对于低级序小断层的识别难度较大，影响和制约了小断层附近剩余油的精准挖潜，所以迫切需要开展研究，探索适合该区域的小断层识别技术，深化小断层的特征认识，形成有利于小断层附近剩余油高效挖潜的方法，提高该区域在特高含水期的挖潜水平[3]。

小断层是指垂直断距小于5 m的断层，在3 500 m/s左右速度的地层中，这样的断层上下盘同相轴落差小于3 ms，也就是剖面上的同相轴表现为很小的扭动，因此利用常规的方法识别这类断层相当困难。由于实际地震资料具有非常多的干扰和随机噪声，信噪比低，同时使得地震反射同相轴发生挠动和扭曲的原因也很多，不但有断层等构造因素，还包括岩性、沉积等多方面的原因，因此很难将其区分开。这说明在进行断层解释时，断距3～5 m细小断层仅用单一的手段和方法解释会存在多解性。因此，必须使用多种解释技术和方法进行联合解释，降低解释的多解性，提高小断层解释的精度和准确性[4]。本文利用图像融合方法对提取的识别小断层敏感的属性进行融合显示，利用不同属性的互补性识别小断层。

1 图像融合的算法

图像融合技术源于20世纪70年代后期，是信息融合中一个重要的分支，是一种把传感器技术、计算机人工智能、图像与信号处理技术等集成进行显示的信息融合技术[2]。图像融合算法主要包括空域法和变换域法，此外图像融合方法还有彩色空间法、假彩色法等扩展方法。

（1）空域法。空域法是指对图像在空间域中进行像素级的融合，主要包括加权平均法、图像代数法、模拟退火法。

（2）变换域法。变换域法是指首先将图像进行变换运算，然后在变换域内融合，最后将其变换回空间域，主要有金字塔法、小波变换法。

（3）其他方法。①彩色空间变换法。将图像的RGB颜色空间转化到HIS空间，生成3个新的量，即色调（H）、亮度（I）、饱和度（S）;然后把图像按亮度分量（I）进行对比度拉伸，使它们有相同的均值和方差;最后把拉伸后的图像作为亮度分量（I），同色调（H）、饱和度（S）融合后再进行HIS逆变换得到新的图像。②假彩色法。将图像中像素的黑白灰度级变成不同的彩色，以便提取更多的信息，融合后再变换回黑白灰度[5]。

2 地震属性的图像融合

地震属性是对地震数据的几何学、运动学、动力学及统计学特征的一种测量和描述。小断层地震属性优选就是利用人的经验或数学方法，优选出对小断层最敏感的地震属性或地震属性组合，对小断层进行识别[6]。本文优选相干体和最大正曲率属性进行图像融合来识别小断层。

地震剖面、各种切片甚至三维地震数据体本身也可以看成图像，所以从理论上来说对地震数据及提取的属性进行图像融合是可行的。在地震资料解释过程中，可以把提取的地震属性剖面和切片看作是图像，然后进行图像融合运算。融合后的地震属性图像中不同属性的地层信息能够互补，有利于地震资料的解释。经常用到的图像融合方法就是像素融合，该方法具有快速、准确的特点。

在1995年的SEG年会上，Amoco石油公司正式推出地震相干体技术，之后应用得到了迅速的推广，现在已成为地震资料解释中的一项普及性技术。对相干体做水平切片图，可以把断层、岩性体边缘、不整合等地质现象的几何形态及分布特征较好地展现出来，能够为解决油气勘探中的特殊问题提供有利依据[7]。

本文将地震原始数据体与相干体进行了图像融合，即振幅与相干体的图像融合。图1是振幅和相干体的融合剖面，从图1中可以看出，将相干体与振幅融合后，相当于将相干体嵌入到振幅数据中，可以利用相干体对不连续性敏感的特点对小断层进行识别;然后在振幅上进行验证，能充分利用两者中的构造信息，对小断层的识别更加准确。

曲率属性是地震属性中几何属性的一种，可分为二维层面曲率属性和三维体曲率属性。在二维平面上，曲率定义为曲线在该点的方向变化速率;在三维空间中，曲面上的任一点P，不同的方位对应不同的曲率，它取决于各个与曲面相交的平面方位，体曲率有最大曲率、最小曲率、平均曲率、高斯曲率、倾角曲率、走向曲率、最小负曲率、最大正曲率等[8]，本文用来与相干体（如图2所示）融合的体曲率是最大正曲率（如图3所示）。

图4是相干体与最大正曲率的融合切片，从图4中可以看出融合后信息增多，切片兼有两种属性的优势，对小断层的识别有较好的作用。

本文对LMD地区S31+2层的小断层进行识别后发现，其分布发育有一定特点，多发育在大中断层的附近，以大断层附近居多，很少有单独出现的小断层。所识别的小断层均为正断层，基本上都为在大断层附近存在的派生小断层，这些小断层断距较小、平面延伸较短。根据断层发育的类型分析，该区断层成因主要是在张扭应力和沉积作用共同作用下形成的同沉积断层和剪切作用力下形成的走滑断层两种。将本次识别的小断层与井上发现的断点进行匹配，相符度较高，符合油田的实际情况。图5为研究区井见小断层断点分布图，图中测线上有两个距离较近的断点，断距分别为4.2 m和3 m，图6为地震剖面图在其上的表现为同相轴缺失和扭曲，仅凭剖面很难将其识别，通过本文方法综合判定为小断层。

3 结语

本文以喇嘛甸油田的一块实际地震数据为研究对象，提取对断层识别敏感的地震属性相干体和曲率，选取相干体与振幅、相干体与最大正曲率进行图像融合，识别了部分小断层，将其与井资料发现的断层进行对比，发现能够吻合。

地震属性能够揭示更加丰富的地质信息，在小断层识别的过程中，利用图像融合技术将地震属性融合不仅增强了识别小断层的能力，而且提高了断层平面组合、平面展布特征及相互关系的可靠性，为小断层附近剩余油高效挖潜方法提供了翔实的基础数据，提高了该区域在特高含水期的挖潜水平。

参 考 文 献

[1]陈麦雨.喇嘛甸密井网区井点层内剩余油分布主控因素分析[A].第十五届全国古地理学及沉积学学术会议摘要集[C].北京：中国矿物岩石地球化学学会岩相古地理专业委员会，2018：1.

[2]尹大庆，陈弘，黄勇.喇嘛甸油田精细构造描述及调整挖潜[J].大庆石油地质与开发，2013，32（4）：48-52.

[3]房宝才，王长生，刘卿.微小断层识别及其对窄薄砂体油田开发的影响[J].大庆石油地质与开发，2003，22（6）：24-27.

[4]周赏，王永莉，韩天宝，等.小断层综合解释技术及其应用[J].石油地球物理勘探，2012，47（S1）：50-54，

165-166，162.

[5]秦云霞.图像融合算法研究[D].兰州：兰州大学，2010.

[6]王彦辉，王欢，李纲.小断层的识别方法[J].大庆石油地质与开发，2000，19（5）：31-35.

[7]李婷婷，王钊，马世忠，等.地震属性融合方法综述[J].地球物理学进展，2015，30（1）：378-385.

[8]梁正中，李宁.地震多属性体融合识别混合岩相火山机构[J].天然气与石油，2019，37（3）：56-60，105.