1、方差体的改进算法及在地震解释中的应用第 36 卷第 1 期2008 年 2 月煤田地质与勘探COALGEOLOGYEXPLORATIONV01.36No.1Feb.20o8文章编号:1001.1986I2008)01.0074.03方差体的改进算法及在地震解释中的应用蔡涵鹏(成都理工大学,四川成都 610059)摘要:传统的三维地震方差体算法计算时间较长.为了缩短解释周期 ,在算法分析的基础上,采用递推算法对传统的方差体算法进行改进,并开发出方差体分析处理软件.通过对实际资料处理与测试表明,改进算法速度较常规方法快,方差体技术对断层,裂隙发育带等地质异常体具有良好的识别效果,提高了地震资料的解
2、释精度.关键词:方差体;递推算法;时间切片;沿层切片中图分类号:P631.443 文献标识码:AImprovementofvariancecubetechniqueanditsapplicationinseismicinterpretationCAIHan-peng(ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China)Abstract:Bycalculatingvariancebetweenseismictraces,theconversionfrom3Damplitudedatatovarianceattributedatawhichrequi
3、resverylongrunningtimecanberealizde,80traditionalmethodscannotsatisfythepracticalneed.Inordertoshortenthepe-riodsoftheseismicdatainterpretation,theauthorshaveimprovedthealgorithmofthetraditionalvariancecubebasedontheanaly?sis0fthealgorithmandadoptedrecursivealgorithmtoimprovethespeed.Thispaperintrod
4、ucedtheimprovedalgorithmsandde-velopedthesoftwareofvariancecubetechnique.Bytesting,itisfinedthatthespeedofcalculatingisobviouslyincreasedfromthepracticalapplicationwhichverifiesthevalidityofthealgorithms.Usingtimesliceandstratalslice,caninterpretsmallfaultsandanalyzegeologicalstructuresbyanalyzingth
5、esimilarityofseismicsignalsbetweenadjacenttracesontheseismiccube.Ananalysisandinterpretationofpracticaldatashowthatthevariancecubetechniqueisveryeffectiveintheidentificationofsmallscalefaultsandfracturedzones,therefore,itcanimprovetheseismicinterpretationprecision.Keywords:variancecubetechnology;rec
6、ursivealgorithm;timeslice;strataslice岩性体边界识别及断层或者裂隙发育带的研究,对于油气勘探及开发等都具有非常重要的意义.目前,利用地震资料进行裂缝检测和岩性体边界识别的方法较多,方差体技术就是其中之一.方差体技术能够对三维地震地质信息自动拾取,在识别裂隙或者断层以及认识与油气储层特征密切相关的砂体等异常体展布等方面非常有效,它能够准确识别断层及地层不连续变化,甚至能够更加准确地给出断裂带的产状及延展方向和异常岩性体的边界,进而探明更小的地质异常体.它不受任何人为因素的影响,以地震振幅数据体为基础,通过优选时窗及采样点计算得到的方差值,来揭示断层的走向,规模
7、及延伸长度等断层信息,有助于解释人员快速从宏观上认识整个工区的断层空间展布特征及组合方式,为构造精细解释奠定基础.本文介绍了三维地震方差体计算的基本原理,对传统的算法进行了改进,将递推法应用在计算方差值中,大大提高了计算速度,缩短了地震数据解释周期,取得了明显的效果.1 方差体算法及改进三维地震数据体反映了地下一个规则网格的反射信息,当地下存在断层和其他地层不连续变化时,就会导致一些地震道的反射特征与其附近地震道的反射特征出现差异“,从而造成地震道局部的不连续性.这样,通过检测各地震道之间的差异程度,即可检测出断层或地层等不连续的信息.方差体技术的核心就是求取整个三维数据体所有样点的方差值,即
8、通过该点与周围相邻地震道时窗内的所有样点计算出来的平均主值之间的方差.常规的方差体算法是一种加权移动算法,计算数据体内每个采样点的方差值 J.在所感兴趣的区域内,计算出每个时间或深度样点的方差.其计算收稿日期:2007.05.08作者简介:蔡涵鹏(1983 一),男,四川南江人,硕士研究生,地球物理信号与信息处理专业第 1 期蔡涵鹏:方差体的改进算法及在地震解释中的应用 ?75?步骤为:首先计算每个时间或者深度样点的方差值,然后在所取的时窗内加权归一化就可得到所需要的方差数据值.方差体的计算是利用下列方程式产生某采样点的方差值,方差越大表示相邻道之间的相似性越小.Xm,k五=午 1;(1)Yi
9、+A=( 一五);(2)一导i=X2;(3)=,一导D=詈;(4)+,=WD;(5)k=,一W=sin0(07t“)(0W1).(6)式中贾为所有道在 k 时间处的平均振幅;A,为中间过渡变量;D 为第 i 道第个采样点的方差值;为第 i 道第个采样点加权后的方差值;为时间道的地震振幅值;L 为方差的时窗长度(如=3,5,7,9,13 等);N 为计算某点方差值所需要的相邻道数(如 N=5,9 等);W 为时窗内某采样点的三角加权函数,最大为 1,最小为 0.通过以上式子计算出各个采样点的方差值,最终得到三维方差数据体.传统方差体计算的基本思路是从空间某一点出发,利用方差算法计算该点的方差属性
10、,然后沿时间切片计算每一点的方差值得到方差切片,再按时间方向重复此过程,最后得到整个方差体.这种思路实现的算法需要大量的计算时间.为此,改变计算的循环顺序,先进行时间方向的循环,再按纵,横测线方向计算,以便利用递推的方法提高计算速度.在这里采用的改进算法是:选用某个空间组合模式,设置水平窗口为,垂直时窗为,计算此空间组合模式的方差值.利用递推法计算下一个时窗 A+,B+值的递推公式如下 :=,一【LXm,L一导卜 A+=A 一【,一专 J+川+告一 +1+;(7)【+l+告一川+J;,+1=,一.,一+.,+1+.(8)从(7)和(8)式可知,计算下一个时窗的 A+和+.值,只是需要计算上一个
11、时窗的第一个采样点和下一个时窗最后的采样点的变化,而公用 N 一 1个点的值,减少的计算量 R 可以按照下式估计(减少乘法计算次数):R=工区地震测线数 每一条测线的地震道数每道采样点数垂直时窗长度(L 一 2)水平窗口地震道数().(9)从(9)式可知, 当三维地震数据体很大时,节省的时间就非常可观,当预测大的断层和异常体时,即当垂直时窗的长度和水平窗口地震道数比较多时,节省的时间就更加可观,更能够体现此算法的优越性.2 参数选择及影响分析理论上,方差体参数的选取有以下几个原则:a.选择的模式分为加法模式和乘法模式两种.加法模式是主测线与联络测线方向的数据参与计算,因此对于走向既不垂直于主测
12、线又不垂直于联络测线方向的断层和裂缝效果较差.而乘法模式是相邻所有道都参与计算,因此计算的结果不受断层和裂缝走向的影响,效果比加法模式好,但是参与计算的道数越多,导致计算速度比加法模式越慢.计算模式的选择需要根据预测的断层走向,预测断层的效果和计算的时间总和考虑来选择.b.一般说来,参与方差计算的道数越多,平均效应越大,对于断层的分辨率越低,突出的是大断层;反之,参与计算的道数越少就会提高分辨率,突出小的断层的分辨率.因此选择运算的道数要根据预测断层的大小来确定.c.垂直窗口的选择是根据地层倾角的大小来确定.地层的倾角越大,则选择的时窗要大些;反之,选择的时窗要小些.对于乘法模式选取不同的水平
13、窗口和垂直窗口的效果如图 1.从图 1 可以看出,较大的断层对水平和垂直窗口变化的反应不敏感;较小的断层对水平和垂直窗口变化的反应较敏感些;另外,断层对垂直窗口变化的反应比对水平窗口变化的反应要敏感些,尤其是小的断层.但是总体上讲,断层对水平和垂直窗口的变化不太明显.3 应用实例根据上述方差体算法,编制了相应的处理程序,对某勘探区的三维地震资料进行处理,得到反射层系清楚的三维方差属性体,取得很好的效果(图 2).方差体时间切片中(图 2),暗色部分表明计算?76?煤田地质与勘探第 36 卷(b)(d)(e)(f)图 1 不同水平窗口和垂直窗口时间切片对比图Fig.1Comparisonofti
14、meslicesatdifferenthorizontalwindowandverticalwindowa水平窗口 3X3,垂直窗口 14m|b水平窗口 3X3,垂直窗口 22n18;c水平窗口 3X3,垂直窗口 42n18;d水平窗口 5X5,垂直窗口 14n1s;e水平窗口 5X5,垂直窗口 22n1s;卜水平窗口 5X5,垂直窗口 42n1s图 2 方差体时间切片灰度图Fig.2Greyscalemapoftimesliceofvariancedatablock的方差值大,道与道之间的相似性小,表明为断层或者岩性体边界等信息.通过振幅切片(图 3)和方差体切片(图 2)的比较,在未考虑任
15、何地质因素的情况下,图 2 中可以宏观看出方差时间切片能够清晰地展示断层和某些地质构造的走向,展布形态,扭曲程度,组合方式等信息,而在振幅切片中就很难得到这些信息.从方差体切片中可以看出,处理的工区中断裂比较发育,在东南位置上有一条北东方向的大断裂,且延展较长,如图中虚线标记处.另外从方差切片中也可以看出:西北部地震道之间的方差值较均匀,资料品质较好,东南部受大断层的影响伴生图 3 振幅时间切片灰度图Fig.3Greyscalemapoftimesliceofamplitude小断层发育,资料品质较差.改进后的方差体算法无论是从速度上还是从精度上都较以往有较大改善.由此可见,方差体技术能客观地
16、反映地下断裂发育情况,特别在识别微小断层方面较常规三维地震解释具有明显优势.一般说来,对方差数据体做沿层切片能更好地揭示断层,岩性体边界,不整合等现象,为油气储层的评价提供有利的依据.图 4 是目的层的方差体沿层时间切片.从图 4 中可清楚看到断层和裂隙带的分布,断层的走向等也一目了然.(下转第 80 页)?80?煤田地质与勘探第 36 卷此,比例阀系统控制下实际焊接参数的误差和波动,远小于开关阀系统控制下的焊接参数.这也表明上述比例阀控制系统具有较强的抗干扰性能和良好的可靠性.5 结论a.建立的钻杆摩擦焊电液比例控制系统可以实现钻杆摩擦焊接过程中轴向压力的闭环控制,滑台进给速度的开环控制;对
17、摩擦焊机主轴转速,轴向压力,轴向缩短量,主电机电流,油温进行实时检测,提高了钻杆摩擦焊接的计算机控制水平.b.电液比例控制技术应用在摩擦焊机压力闭环控制系统中,其可靠性好,参数调节方便,对介质过滤精度要求低,是一种适宜在实际生产中使用的摩擦焊压力控制系统.参考文献1王文彬.摩擦焊机电液伺服施力系统设计方案探讨与分析J.西北工业大学,1993(增刊):174181.2BEKIRS,YILBAS.FrictionweldingofStA1andA】 一 CumaterialsJ.JournalofMaterialsProcessingTechnology,1995(49):431443.3路甬祥,
18、胡大纥 .电液比例控制技术M.北京:机械工业出版社,1988.4武华.基于电液比例技术的摩擦焊压力控制系统J.机床与液压.2006(6):127 128.5杜随更.计算机闭环控制系统在摩擦焊接中的应用J.机械科学与技术,2004(3):300 302.(上接第 76 页)图 4 三维方差数据体沿层切片灰度图Fig.4Greyscalemapofslicealonglayerof3Dvariancedatablock4 结论a.方差体技术不仅可以研究断层,裂隙和岩性体边界的分布规律和延展形态,而且可以很好地识别和解释细微的断层和地质构造,可以解释用普通解释方法难以识别的特殊地质异常体,并准确圈定
19、其范围.b.采用递推计算法,使计算方差值的速度大大提高,对于较大的三维地震勘探工区,递推算法的优越性体现的更加明显.c.方差体水平窗口和垂直窗口的敏感性分析表明,计算参数的选择对方差计算的结果无太明显的影响.d.方差体技术是三维地震资料解释的有效工具.在三维地震资料解释中运用方差体技术既能缩短解释的周期,又能减少人为因素的影响,并且可以充分利用数据体的信息,识别的断层和裂隙.e.实际应用表明 :使用方差数据体沿层切片做资料解释,能够防止遗漏空间连续性差的断层和裂隙带.参考文献1何建军,贺振华 ,黄德济.致密砂岩储层裂缝发育带的检测和识别J. 成都理工大学,2004,23(6):711.2张军华
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