一种地震构造解释的小断层获取方法

摘要

本发明公开了一种地震构造解释的小断层获取方法，（a）对地震数据进行频谱分析，获得地震数据的频谱范围；（b）采用广义S变换进行频谱分解，根据步骤（a）获得的频谱范围确定分频的参数；（c）对得到的高、中、低频分频地震数据体采用相干法进行高分辨率相干分析，得到不同频段数据体的相干体；（d）在对应频段的分频地震数据体的地震剖面上的相对应位置提取地层切片解释投影的断层线，解释出断层在时间剖面上的延伸展布情况。本发明采用地层切片的方式进行相干体断层平面识别，能够消除构造原因造成的小断层信息损失，更有利于识别微小断层；在不同频段的分频地震数据体的剖面上解释断层，能够识别不同尺度的断层信息，更有利于小断层的解释。

说明书

技术领域

本发明涉及地震信号的处理方法，具体是指一种地震构造解释的小断层获取方法。

背景技术

断层是地壳岩层因受力达到一定强度而发生破裂，并沿破裂面有明显相对移动的地质现象。在油气勘探开发领域，断层具有沟通作用，也具有封挡作用。断层影响和控制着油气的储存条件、运移通道、盖层的密封性、圈闭的有效性等，影响着圈闭评价、储量计算、开发方案的部署与调整，影响开发井组方案设计、注水、调剖堵水方案设计、剩余油分布等。因此，断层的解释显得至关重要。

断层的地震数据识别方法目前主要有以下几种： 1、剖面人工解释，根据地震反射波同向轴的错断、数目增减、形状突变，同向轴分叉、合并、扭曲、强相位转换，绕射波、断面波的出现等现象识别断层〔陆基孟，《地震勘探原理》〕。2、计算机辅助识别，采用相干分析、分频数据、利用三维可视化解释软件，比如LandMark、GeoFrame等，在三维空间，采用时间切片、沿层切片等手段，辅助识别断层、判断断层的延伸方向。3、计算机自动识别。采用某些算法，比如蚂蚁追踪、断层增强，将断层信息提取出来，然后通过软件手段提取出断层信息，然后再人工组合和修正，完成断层解释。

以上方法中，1、剖面人工解释方法，是应用最早、使用最广泛的一种地震资料断层解释方法。但这种方法对于解释人员的经验性要求很高、效率低，不同的解释人员得到的解释结果差异性很大，且在地震剖面上几乎无法识别微小断层。2、计算机辅助识别方法，能有效提高断层解释效率，提高断层组合的正确性，但识别小断层难度较大。已有的分频辅助断层解释方法，是在频率域进行解释，存在识别难度高、无法自动识别、仅能靠人工经验识别，且与常规时间剖面差异太大，断层识别操作难度大的问题。传统的基于相干数据体的断层解释通常采用的是全频段的原始地震数据进行相干分析，不同尺度的地质现象混合在一起，容易掩盖微小的地质特征，在分析方法上通常采用的是等时间切片，且几乎所有商用地震解释软件均不支持在地层切片或层位切片上进行断层解释，这种解释方法容易造成因构造起伏而影响微小断层的识别。3、计算机自动识别方法，能够极大提高断层解释效率，但断层组合难度较大，需要人工仔细甄别计算机识别出来的小断层片，然后完成组合，对于地震资料品质不高的工区，适用性较差，且由于识别出的小断层片太多，对于小断层区分难度非常高，几乎很难实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地震构造解释的小断层获取方法，解决目前的解释方法与实际生产情况差异较大的问题，为油田的开发提供依据。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种地震构造解释的小断层获取方法，其特征在于包括以下步骤：

（a）对地震数据进行频谱分析，获得地震数据的频谱范围；

（b）采用广义S变换进行频谱分解，根据步骤（a）获得的频谱范围确定分频的参数；

（c）根据步骤（a）中获得的频谱范围确定的分频参数，将频率域数据反变换到时间域，得到高、中、低频有限带宽的时间域分频地震数据体；

（d）对（c）中得到的高、中、低频的有限带宽的时间域分频地震数据体体采用相干法进行高分辨率相干分析，得到不同频段数据体的相干体；

（e）将不同的频段的相干体进行地层切片，在不同频段的相干体的各个地层切片上，识别出断层的平面展布情况，根据相干地层切片的特征画出断层线；

（f）在对应频段的分频地震数据体的地震剖面上的相对应位置找到步骤（e）所画断层线的投影位置，根据该位置结合分频剖面的特征，解释出断层在时间剖面上的延伸展布情况。

所述步骤（a）对地震数据进行频谱分析，获得地震数据的频谱范围，所获得的是地震数据的主频范围。主频活动范围基本上反应出地质构造的特性，采用主频范围作为基本信号来进行解释，可以准确地得到断层的信息。

所述步骤（b）采用广义S变换进行频谱分解，根据步骤（a）获得的频谱范围确定分频的参数，具体过程是这样的：

（b1）在步骤（a）中分解出有效频段的范围（A，B）Hz；

（b2）确定分频频率的自然对数的对数步长：（1n(B) – ln(A)）/4；

（b3）计算出各频段的中心频率、以及频宽，中心频率的计算方式为：A+ exp(n*(1n(B) – ln(A)）/4)), n为第几个中心频率，取值为0,1,2,3,4，频宽的计算公式为:exp(n*(1n(B) – ln(A)）/4))－exp((n-1)*(1n(B) – ln(A)）/4))，n取值为1,2,3,4，从而得到中心频率值f0，f1，f2，f3，f4和频宽值B0, B1, B2, B3,B4；

（b4）将广义S变换得到的频率域数据，采用（b3）得到的各个频段范围分别进行带通滤波，得到各个频段的频率域数据体，然后采用广义S反变换，将各个频段的频率域数据体转换到时间域，得到各个频段的时间域分频数据体。

本发明根据地震数据的频谱范围确定分频的参数，起始分频频率取有效频段的低值，通常取10Hz作为一个初始值，分频频率的步长采用对数倍频程增量方式，即频率自然对数值的间隔相等，频宽为对数倍频程的宽度，这样既能保证信号的完整利用，又能提高效率，同时也能保留与原始信号可对比性。

所述步骤（c）中根据步骤（a）中获得的频谱范围确定的分频参数，将频率域数据反变换到时间域，得到高、中、低频有限带宽的时间域分频地震数据体，具体过程是这样的：

根据（b3）得到的中心频率值和频宽值，按照如下频率范围：（f0 – B0/2, f0 + B0/2）, （f1 – B1/2, f1 + B1/2）, （f2 – B2/2, f2 + B2/2）, （f3 – B3/2, f3 + B3/2）, （f4 – B4/2, f4 + B4/2）, 对广义S变换得到的频率域数据进行带通滤波，得到各频段的频率域数据体F0, F1, F2, F3, F4，再将这些分频段的频率域数据体进行广义S反变换，得到时间域的分频段地震数据T0, T1, T2, T3, T4。

所述步骤（c）、（d）、（e）对得到的高、中、低频分频地震数据体采用相干法进行高分辨率相干分析，得到不同频段数据体的相干体，是在两个地震层位之间采用等分的方式进行切片。本发明采用地层切片的好处在于，能够识别出微小断层，而不受构造起伏的影响，而目传统方法采用时间切片进行断层解释时，小断层信息会淹没在构造起伏信息中，在不同频段的相干体的各个地层切片上，识别出断层的平面展布情况，画出断层线。

所述步骤（e）在对应频段的分频地震数据体的地震剖面上的相对应位置提取地层切片解释投影的断层线，解释出断层在时间剖面上的延伸展布情况，是在不同频段的相干体的各个地层切片上，识别出断层的平面展布情况，画出断层线。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明一种地震构造解释的小断层获取方法，能够完成断层的精细解释，而且能够非常好地识别出微小断层；与现有的的频谱分解辅助断层解释方法相比，本发明仍然保持在时间域进行解释，与原始地震剖面能够对比分析，操作简单、容易，而且能够采用相干分析等辅助手段对时间域的分频数据体再进行分析，辅助自动获取断层信息；不同频段的地震信号反映的是不同尺度的地质体的响应特征，采用广义S变换的频谱分解方法，相比其他频谱分解算法，具体更高的分辨能力，在地震数据频带范围内采用对数倍频程增量的方式进行频谱分解，能够以最小的频带数量覆盖整个带宽的地震数据体，既不损失有用信息，又能降低工作量、提高工作效率；采用不同频段的分频地震数据体进行相干分析，能够得到不同尺度的断层的响应特征，低频段的数据体反映的是大尺度的地质信息，可以用来解释大断层，高频段的数据体反映的是小尺度的地质信息，可以用来识别微小断层；采用地层切片的方式进行相干体断层平面识别，能够消除构造原因造成的小断层信息损失，更有利于识别微小断层；在不同频段的分频地震数据体的剖面上解释断层，能够识别不同尺度的断层信息，更有利于小断层的解释。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明实施例中伊拉克艾哈代布油田三维地震数据频谱分析图；

图2为本发明实施例中地震数据分频对数倍频程频段示意图；

图3为本发明实施例中艾哈代布油田in800测线10Hz分频地震时间域剖面；

图4为本发明实施例中艾哈代布油田in800测线16Hz分频地震时间域剖面；

图5为本发明实施例中艾哈代布油田in800测线28Hz分频地震时间域剖面；

图6为本发明实施例中艾哈代布油田in800测线47Hz分频地震时间域剖面；

图7为本发明实施例中艾哈代布油田in800测线80Hz分频地震时间域剖面；

图8为本发明实施例中艾哈代布油田in800测线全频段地震时间域剖面；

图9为本发明实施例中艾哈代布油田10Hz分频地震数据地层相干切片；

图10为本发明实施例中艾哈代布油田16Hz分频地震数据地层相干切片；

图11为本发明实施例中艾哈代布油田28Hz分频地震数据地层相干切片；

图12为本发明实施例中艾哈代布油田47Hz分频地震数据地层相干切片；

图13为本发明实施例中艾哈代布油田80Hz分频地震数据地层相干切片；

图14为本发明实施例中艾哈代布油田全频带地震数据地层相干切片；

图15为本发明实施例中艾哈代布油田inline445测线三维地震分频80Hz地震时间域剖面；

图16为本发明实施例中艾哈代布油田inline445测线三维地震原始地震时间域剖面。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

本发明一种地震构造解释的小断层获取方法，以伊拉克艾哈代布油田的地震数据位例，为了得到小断层的解释信息，采用以下步骤：

（a）对地震数据进行频谱分析，获得地震数据的频谱范围，如附图1所示，通过频谱分析，得到伊拉克艾哈代布油田的频谱分布范围，主频范围为10-55Hz左右；

（b1）如附图2所示地震数据的频段范围为0-90Hz，在步骤（a）中分解出有效频段的范围（10，80）Hz；

（b2）确定分频频率的自然对数的对数步长：（1n(80) – ln(10)）/4；

（b3）计算出各频段的中心频率为10Hz、16Hz、28Hz、47Hz、80Hz，频宽分别取6Hz、6Hz、12Hz、19Hz、33Hz；将广义S变换得到的频率域数据按照频段范围7-13Hz、13-19Hz、22-34Hz、37-57Hz、63-97Hz进行广义S反变换，得到时间域的分频段地震数据。如图3至8所示的伊拉克艾哈代布油田三维分频地震数据的时间域剖面图，可以看出采用对数倍频程的方法，低频端的频谱分段更密集，频带更窄，这是因为有效地震信号大部分集中在低频端，第四个频带则分布在原始数据的中心频段，与原始信号有较高的相似度，能代表原始信号的大部分特征，高频段能量较弱，且窄带高频段地震信号实际意义不大，所以频带范围较宽是非常合理的；

（c）对得到的高、中、低频分频时间域地震数据体采用相干法进行高分辨率相干分析，得到不同频段数据体的相干体；对不同频段的相干体数据进行层间等间隔切片，即两个地震层位之间采用等分的方式进行切片，采用地层切片的好处在于，能够识别出微小断层，而不受构造起伏的影响。在不同频段的相干体的各个地层切片上，识别出断层的平面展布情况，画出断层线；如图9至14所示是采用各个分频地震数据体及原始地震数据体计算出相干体后的地层切片图，通过各个频段的相干地层切片图的对比，能够非常容易的识别出小断层在各个频段的差异，80Hz相干图上，红色椭圆圈内的断层响应特征非常清晰，在其他频段或全频段相干地层切片上响应都不太明显；而蓝色椭圆圈内的大尺度断层在其他频段均有较为清晰的响应；

（d）在对应频段的分频地震数据体的地震剖面上的相对应位置提取地层切片解释投影的断层线，解释出断层在时间剖面上的延伸展布情况；如图15至16是80Hz分频地震剖面与原始地震剖面的断层解释对比图，从图中可以看出，采用分频地震剖面解释断层比采用原始地震剖面的难度要低很多，虽然对照80Hz分频地震剖面的位置能够在原始地震剖面上隐约识别出小断层的位置，仅仅依靠原始地震剖面几乎是无法完成该小断层解释的。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。