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        邊緣檢測(cè)屬性應(yīng)用方法

        2013-06-17 05:52:38許輝群桂志先
        斷塊油氣田 2013年3期
        關(guān)鍵詞:圖像處理泥巖砂巖

        許輝群,桂志先

        (1.長(zhǎng)江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 荊州434023;2.長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院,湖北 荊州434023)

        0 引言

        儲(chǔ)層預(yù)測(cè)工作是油氣勘探、開發(fā)的一個(gè)重要環(huán)節(jié),由于地下地質(zhì)情況復(fù)雜多變,受資料品質(zhì)、預(yù)測(cè)方法及處理人員水平等多種因素影響,使其成為一項(xiàng)難度很大的工作。地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)一般采用聚類分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法結(jié)合地震屬性進(jìn)行,也可對(duì)地震屬性進(jìn)行優(yōu)化處理,使處理后的地震屬性更好地識(shí)別儲(chǔ)層。從前人的研究成果[1-6]可以看出,地震屬性在表征地下信息的同時(shí),也受到多種因素的影響,導(dǎo)致地震儲(chǔ)層識(shí)別困難,尤其是在區(qū)分砂泥巖阻抗差異不明顯的地層時(shí),常規(guī)屬性更難發(fā)揮作用。為此,本文在前人圖像處理方法研究的基礎(chǔ)上,提出了邊緣檢測(cè)屬性,利用該屬性在實(shí)際應(yīng)用中能有效地區(qū)分砂巖、泥巖。該方法的原理是利用圖像處理得到新地震屬性,即邊緣檢測(cè)屬性,利用該屬性并結(jié)合地質(zhì)背景資料進(jìn)行綜合研究。結(jié)果表明,利用新屬性對(duì)研究區(qū)砂泥巖的區(qū)分取得了較好應(yīng)用效果,與實(shí)際資料吻合較好。

        1 方法原理

        邊緣檢測(cè)屬性是利用圖像處理方法對(duì)地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行處理而得到的一種新的地震屬性。利用該地震屬性識(shí)別砂巖分布,要解決的問題是提取信息的邊緣。所謂邊緣,是指其周圍像素灰度有階躍變化或屋頂變化的那些象素的集合[7-9]。針對(duì)研究區(qū)分別提取不同邊緣檢測(cè)屬性進(jìn)行分析,實(shí)現(xiàn)對(duì)砂泥巖的識(shí)別。

        1.1 數(shù)學(xué)模型

        地震信號(hào)攜帶大量的地球物理信息,這些信息直接或間接地反映了地下巖性信息。運(yùn)用圖像處理方法對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,提出新的地震屬性來研究地下信息。為研究邊緣檢測(cè)地震屬性,假定2 個(gè)數(shù)學(xué)模型,驗(yàn)證邊緣檢測(cè)屬性識(shí)別砂體的機(jī)理。

        數(shù)學(xué)模型一:假設(shè)一個(gè)信號(hào)為x(t),而信號(hào)x(t)的微分運(yùn)算是指x(t)對(duì)t 求導(dǎo)數(shù),即

        數(shù)學(xué)模型二:信號(hào)x(t)的積分運(yùn)算是指在(-∞,t)區(qū)間內(nèi)的定積分,即

        假設(shè)式(2)中x(t)為

        1.2 可行性分析

        模型一信號(hào)x(t)的圖像經(jīng)求導(dǎo)后的變化過程與模型二信號(hào)的圖像求積分后是一個(gè)相反過程。其積分運(yùn)算的作用效果正好與微分相反,它使信號(hào)的突出部分變得平滑。經(jīng)典邊緣檢測(cè)屬性就是利用微分的這一特性對(duì)圖像的邊界點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè),從而有效區(qū)分區(qū)分砂巖與泥巖。

        2 關(guān)鍵步驟

        2.1 地震屬性濾波

        地震屬性濾波,主要是對(duì)所提取的地震屬性進(jìn)行濾波,使地震屬性忠實(shí)于地層信息。利用加權(quán)中值濾波對(duì)地震屬性進(jìn)行處理,這在平滑脈沖噪聲方面非常有效,同時(shí)可以保護(hù)圖像尖銳的邊緣,減少噪聲對(duì)地震屬性帶來的影響[10-11]。通過濾波前某一層序平均振幅屬性(見圖1)與濾波后地震屬性(見圖2)的對(duì)比發(fā)現(xiàn),濾波后地震屬性變得較為平滑,且在A1 與A2 之間其變化尤為明顯。

        圖1 濾波前某一層序平均振幅屬性

        圖2 濾波后某一層序平均振幅屬性

        2.2 邊緣檢測(cè)屬性計(jì)算

        邊緣檢測(cè)屬性的計(jì)算,主要是根據(jù)圖像處理方法中的算法對(duì)地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行計(jì)算,其具體計(jì)算方法可參考文獻(xiàn)[7]中幾種常見的邊緣檢測(cè)方法。

        該實(shí)例研究主要計(jì)算Sobel,Laplacian,Robinson和Frei_chen 屬性。以上屬性計(jì)算主要是差分求解,與給定的數(shù)學(xué)模型類似,并在數(shù)學(xué)模型上證實(shí)該方法的有效性。

        3 新屬性應(yīng)用效果分析

        圖像的邊緣是指圖像局部區(qū)域亮度變化顯著的部分,在數(shù)字圖像中,邊緣是圖像局部強(qiáng)度變化最顯著的部分。邊緣檢測(cè)屬性在數(shù)學(xué)方法上進(jìn)行地質(zhì)應(yīng)用是可行的,但是實(shí)際資料極其復(fù)雜,其具體效果要結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)、測(cè)井資料進(jìn)行綜合判別。在研究區(qū)中提取的新屬性有Robinson,Sobel,Laplacian 屬性以及Frei_chen屬性。

        據(jù)測(cè)井資料解釋及地質(zhì)資料綜合分析,A1 和A2井所在研究層序中砂體較厚,B 井在研究層序中砂含量相對(duì)較少,并且在A1 井砂泥巖波阻抗交會(huì)圖(見圖3)可以明顯看出,A1 井在2 050 m 附近即目的層段的砂巖波阻抗變化規(guī)律性不強(qiáng),砂巖阻抗在有的地方比泥巖波阻抗大,有的地方比泥巖波阻抗小,表明砂巖波阻抗還受到其他因素的影響。假如單純從地震屬性上,利用平均振幅屬性(見圖2)進(jìn)行砂體勾繪時(shí),A1 和B井的砂巖在地震屬性上均沒有顯示,就說明該屬性不能確定砂體展布以及邊界定位。但邊緣檢測(cè)屬性Sobel屬性(見圖4)可以刻畫砂體分布及區(qū)分砂泥巖邊界,并且與地質(zhì)鉆測(cè)井吻合較好。

        圖3 A1 井砂泥巖波阻抗交會(huì)

        不同的圖像處理方法得出不同的檢測(cè)屬性,在該研究區(qū)中,Sobel 屬性對(duì)砂巖的識(shí)別效果比Laplacian屬性要好(見圖4、圖5)。因此,在實(shí)例研究中,要綜合地震、地質(zhì)和測(cè)井資料進(jìn)行綜合分析,來篩選邊緣檢測(cè)屬性。

        圖4 Sobel 屬性對(duì)砂巖的識(shí)別效果

        圖5 Laplacian 屬性對(duì)砂巖的識(shí)別效果

        4 結(jié)束語(yǔ)

        利用圖像處理方法對(duì)地震屬性進(jìn)行處理得到一種新的屬性,在繼承原始地震屬性基礎(chǔ)信息的同時(shí),也改變了原始地震屬性。因此,對(duì)邊緣檢測(cè)地震屬性的應(yīng)用,要結(jié)合實(shí)際地質(zhì)及鉆測(cè)井資料進(jìn)行綜合判別。另外,該技術(shù)的關(guān)鍵在于地震屬性的濾波及邊緣檢測(cè)方法的優(yōu)選。

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