地震资料全三维精细构造解释技术研究

李潇

中石化石油物探技术研究院有限公司 江苏 南京 211100

地震勘探作业属于能源开发过程中了解地质构造的重要基础，地震勘探作业开展将会得到充足的地震资料，地震资料全三维精细构造解释技术的研究对于理解地球内部复杂结构至关重要，地球的内部不仅包含不同类型的岩石和矿物，还存在着各种地质构造，如断裂带、隆升带等[1]。通过精细的三维解释，能够深入了解这些地质构造的几何形态、空间分布以及相互关系。地球深部结构的详细解释可以帮助工作人员准确预测地下资源的分布，包括石油、天然气等，这对于有效开发和管理地球资源具有战略性意义，有助于提高勘探的成功率和资源的利用效率[2]。研究主要是对相干数据体解释断层、全三维自动追踪解释层位以及变速做图等技术进行研究，为推动我国地质勘探领域的进一步发展奠定基础。

1 相干数据体解释断层

1.1 相干数据体的技术原理

在进行油气资源勘探作业时，相干数据体解释断层是一项关键的技术任务，断层是地球内部结构中的重要构造，它对油气运移和聚集具有重要影响。相干数据体解释断层主要是通过地震勘探仪器获取地下反射波数据，这些数据记录了地下结构的变化，对采集到的地震数据进行预处理，包括去噪、校正、剖面叠加等步骤，以确保数据的质量[3]。将地震数据从时间域转换到深度域，以获取地下结构的深度信息，通过速度分析，建立地下的速度模型，这对于后续的图像重建和解释非常关键。利用地震道集数据，计算相干体来衡量不同深度层之间的相干性，相干体表示在多个地震剖面上，同一位置的地下结构信息的一致性程度，对相干体进行阈值处理，提取出相干性较强的体素，这有助于减小噪声对解释的影响。利用计算机算法自动提取相干体中的断层特征，常见的算法包括基于相干体的梯度、曲率等，地质学家根据地质知识，对自动提取的断层进行手工解释和验证，以确保解释的准确性。利用三维地震体数据，将解释的断层以三维形式可视化，有助于更直观地理解地下结构，对断层附近的属性进行分析，例如地震振幅、频率等，以获取更多关于地下结构和潜在油气资源的信息。

1.2 应用地震相干数据体解释断层存在的问题

在应用地震相干数据体解释断层的过程中，虽然这一方法有其优势，但也存在一些局限性和多解性。当地下结构具有多层次和多介质时，相干体解释容易受到复杂地质环境的干扰，导致断层解释的困难，非均匀的地下速度模型可能使得相干体的解释不准确，尤其是在地下存在速度梯度或不规则变化的情况下。低质量的地震数据、地震数据缺失或由于噪声引起的异常值，都可能影响相干体解释的准确性，数据分辨率不足可能导致对小尺度地质结构的漏检问题。相干体解释断层常常面临多解性问题，即存在多个可能的解释，而无法唯一确定地下结构。这使得在油气勘探中确定最优的断层模型变得更加复杂，地震相干体解释可能受到局部结构的影响，而忽略了全局结构的一致性，导致解释结果的不确定性。人工解释地震相干体存在一定主观性，不同地质学家可能会对同一相干体产生不同的解释，导致解释结果的不一致性，解释人员的经验和训练水平差异可能影响断层解释的质量和准确性。地震相干体解释可能在不同地质区域产生不同的效果，因此，解释的适用性需要在不同地质背景下进行验证。

2 全三维自动追踪解释层位

在开展全三维自动追踪解释层位的过程中，自动追踪算法的应用以及层位更新十分关键。自动追踪算法的选择对于层位追踪至关重要，不同的算法适用于不同的地质条件和数据特征，对于索幃尔（Sobel）算子、Canny算子等边缘检测算法而言，其常用于在地震相干体中识别断层、层位边缘等地质特征，通过计算相干体的曲率或梯度，可以找到可能的层位变化区域。卷积神经网络在图像处理领域表现出色，可以用于自动检测和追踪地震相干体中的层位边缘，支持向量机、随机森林等机器学习方法可以根据训练数据集学习地质特征，并在新的数据中进行层位追踪。在三维地震数据中的水平切片上进行层位追踪，常用于初步的层位定位，通过追踪相邻体元之间的关系，实现对层位的自动追踪。利用地质模型的先验信息，通过约束条件对层位进行追踪，利用地震反演结果，如速度模型，也可以实现层位追踪。结合不同尺度的信息，可以更全面地捕捉地质结构的多层次特征，利用多尺度滤波技术对地震数据进行处理，有助于层位的多尺度追踪。

层位更新和验证是全三维自动追踪层位解释技术应用过程中的关键步骤，这一过程涉及使用自动追踪算法提取的层位信息，对其进行验证以确保准确性，并在需要时进行进一步的更新和优化。在这一方面，首先根据自动追踪算法选择的特征，例如相干体、梯度、曲率等，更新每个层位的位置和形状，在三维空间中，将相邻层位进行连接，形成更为完整的层位。地质学家参与验证过程，手动解释提取的层位，检查其在地质学上的合理性，地质学家标定具有明显地质特征的层位，以作为验证的标准。对每个层位进行属性分析，例如厚度、速度等，以评估其质量和地质意义，检查相邻层位之间的一致性，确保层位在空间上的平滑性和地质上的连续性。对自动追踪算法提取的层位与实际地质情况进行比较，分析可能存在的误差和偏差，根据误差分析的结果，制定校正策略，可能涉及调整算法参数、修复断裂、处理异常值等。在验证和校正的基础上，进行迭代，不断优化层位解释结果，根据验证过程中发现的问题，动态调整算法参数和方法，以提高层位解释的准确性。利用三维地震体数据，将更新和验证后的层位以三维形式可视化，方便地质学家和决策者理解地下结构，生成详细的层位解释报告，包括层位的位置、厚度、速度等信息，以及验证的结果和可能的改进方向。

3 变速做图

3.1 变速做图的必要性

在开展地震资料全三维精细构造解释的过程中，变速做图属于一项重要技术。地震勘探通常使用的是记录在时间域的地震数据，为了理解地下结构的深度信息，需要进行时深转换，将时间信息转换为深度信息，从而获取更准确的地下结构图像。地震数据的时深转换为地下结构的深度模型提供了基础，深度信息是进行地质结构解释和建模的关键，有助于识别潜在的油气储层、断层、构造等地质。油气储层的深度位置对于评估和分析储层的性质、厚度、体积等是至关重要的，通过变速做图，可以将地震剖面上的时域信息映射到深度，为储层的详细评估提供支持。变速做图有助于更准确地定位潜在的油气勘探目标，深度信息提供了对地下结构的更全面、直观的了解，从而使得勘探目标的定位更为精准。对三维地震体数据进行深度转换，使得在三维空间中更直观地呈现地下结构，这对于整个勘探区域的地质特征分析和模型构建具有重要意义。时深转换提供了进行地震反演的基础，通过比较实际记录的地震数据和模拟数据，可以优化地下模型，更好地理解地下结构。深度信息是进行资源量评估的关键因素之一，通过深度转换，可以更准确地计算地下结构的体积，并估算潜在的油气储量。变速做图的应用可以提高勘探作业的效率，它为地质学家和勘探人员提供了更直观、易于理解的地下结构信息，使得决策制定和目标定位更加迅速和精准。

3.2 等T0 图转为构造图的具体做法

等T0图通常指的是根据地震数据的零偏移距制作的地震时间剖面图，而构造图则是以地震数据为基础，通过解释和处理得到的地下构造图，将T0图转为构造图是地震学中常见的步骤。在这一方面，首先利用速度模型进行时深转换，将地震剖面上的时间信息转换为深度信息，这需要一个地下速度模型，通常通过地震反演、井测数据等获得。通过地震反演、井测数据、地质模型等方式，建立地下的速度模型，速度模型是时深转换的关键，影响到地震剖面上的时间与深度之间的关系。将T0图上的每个时间标志点通过速度模型映射到相应的深度，这个映射过程可以通过插值等数学方法完成，以得到每个地点的深度信息。利用时深转换得到的深度信息，结合地质学家的解释和其他勘探数据，制作构造图，构造图展示了地下结构中的断层、褶皱、构造单元等地质特征。地质学家根据构造图，进行地质解释，包括对断层、褶皱、岩性变化等地质特征的识别和标注，地质解释有助于理解地下构造，为后续的勘探目标定位提供基础。

4 结束语

综上所述，地震勘探是油气资源开发的重要前提，对于我国部分地质条件较为复杂的区域而言，传统的地震资料解释方法无法对地层的信息进行准确的分析和描述，因此，引入全三维精细构造解释技术十分关键，可以引入相干数据体和全三维自动追踪获取断层及层位信息，利用变速做图技术准确获取地质状况信息，进而为油气资源开发作业奠定基础。