陳代謝,趙仲凱,楊 柏,侯湘琪

（1.東北石油大學(xué)，地球科學(xué)學(xué)院,大慶163318；2.中石化中原油田工程有限公司地球物理測(cè)井公司，濮陽(yáng)，457001；3.長(zhǎng)城鉆探工程有限公司井下作業(yè)公司，盤錦，124010；4.中石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采油廠，慶陽(yáng)，745100）

三維可視化技術(shù)在斷層解釋中的應(yīng)用

陳代謝1,趙仲凱2,楊 柏3,侯湘琪4

（1.東北石油大學(xué)，地球科學(xué)學(xué)院,大慶163318；2.中石化中原油田工程有限公司地球物理測(cè)井公司，濮陽(yáng)，457001；3.長(zhǎng)城鉆探工程有限公司井下作業(yè)公司，盤錦，124010；4.中石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采油廠，慶陽(yáng)，745100）

在油田開發(fā)中，復(fù)雜構(gòu)造區(qū)塊的解釋難度不斷加大，三維可視化技術(shù)成為了研究地質(zhì)構(gòu)造的重要手段，本文以相干體為著眼點(diǎn)，利用多角度立體空間可視化解釋技術(shù),在三維空間對(duì)復(fù)雜斷層進(jìn)行精細(xì)解釋，復(fù)雜斷層在三維可視化技術(shù)的作用下，變的易于觀察和認(rèn)識(shí)，為日后的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)等工作奠定了基礎(chǔ)。

三維可視化技術(shù)；相干體；斷層

隨著計(jì)算可視化技術(shù)和地質(zhì)信息計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的逐步進(jìn)展，3D可視化技術(shù)在20世紀(jì)90年代初期初期為人所知，并逐漸成為了數(shù)學(xué)地質(zhì)、石油勘探、巖土工程、GIS和科學(xué)計(jì)算可視化領(lǐng)域的研究與應(yīng)用熱點(diǎn)。3D地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型既能反映地質(zhì)體的空間展布特征，也是構(gòu)建地質(zhì)屬性模型的基礎(chǔ)，并可在其基礎(chǔ)上直接進(jìn)行地震反演和各類工程實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)。因此，建立地質(zhì)體結(jié)構(gòu)構(gòu)造模型在三維可視化技術(shù)中顯得至關(guān)重要。

3D可視化技術(shù)是一種全三維的地震資料解釋方法，在地震勘探中，利用三維地震數(shù)據(jù)體顯示變得尤為重要。3D可視化技術(shù)為復(fù)雜斷層的勘探帶來(lái)了曙光，它能及時(shí)有效地分析地質(zhì)體的各種屬性和復(fù)雜斷層的搭接關(guān)系，自分散與復(fù)雜的數(shù)據(jù)中找到能模擬出看不見的地下所包含的地質(zhì)物理信息及相互內(nèi)在聯(lián)系。

圖一 道間波形相似性分析理論圖

1 相干體技術(shù)

于1995年在SEG年會(huì)上正式推出了地震相干體技術(shù),該技術(shù)專注于分析不連續(xù)現(xiàn)象。第一次應(yīng)用相干體技術(shù)的是Amoco石油公司的生產(chǎn)部門，他們?cè)谂刻幚淼卣鸬南喔蓪傩缘耐瑫r(shí),生成了用于解釋工作的斷層和隱蔽的地質(zhì)構(gòu)造圖象。類似于眾多關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)步,發(fā)展相干體技術(shù)是通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和偶然的原因形成的。相干體技術(shù)具有諸多算法，在實(shí)際的操作中,我們大多采用數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣本征結(jié)構(gòu)的算法，也稱為high resolution本征值算法，該算法能穩(wěn)定、有效地揭示地下地質(zhì)體的空間構(gòu)成。

在地震三維偏移體中, 首先截取相鄰 的J 道 N 個(gè)樣點(diǎn)組成一個(gè)的地震子體構(gòu)成矩陣。（圖一）

基于本征結(jié)構(gòu)分析的相干體的數(shù)值總大于相似系數(shù)相干體的數(shù)值,并更能突出數(shù)據(jù)體中的不相干性。在噪聲存在的情況下也能提供理想的分辨率。

2 三維可視化技術(shù)

三維可視化技術(shù)通過(guò)線、面、體相互結(jié)合來(lái)驗(yàn)證斷層的合理性及相互搭接關(guān)系，所以面繪制、體繪制和點(diǎn)繪制成為了三維可視化技術(shù)的重要研究對(duì)象。

體繪制的目標(biāo)是將離散采樣的數(shù)據(jù)擬合為一個(gè)連續(xù)的數(shù)據(jù)體，目前比較成熟的體數(shù)據(jù)重構(gòu)主要為擬插值方法，這是一類非效率很高的重建方法，避免了對(duì)大型的線性方程組的求解。面數(shù)繪制面繪制算法主要包括兩部分內(nèi)容,即等值面屬性提取及圖形建模。其基本思想是分割體數(shù)據(jù)為數(shù)張平行的二維切片數(shù)據(jù)隨后再分別進(jìn)行處理,以規(guī)則網(wǎng)格結(jié)構(gòu)化體數(shù)據(jù)為例,首先根據(jù)色差信息從切片中分割出帶有閉合輪廓的目標(biāo)區(qū)域，然后將相鄰切片之間的輪廓連接并生成物體表面模型,最后通過(guò)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)對(duì)表面模型進(jìn)行顯示（圖二）。點(diǎn)繪制相對(duì)體繪制和面繪制的優(yōu)點(diǎn)是不需要繪制輪廓,也不需要維持圖形的幾何一致性,而且計(jì)算量小,同時(shí)點(diǎn)繪制便于二次取樣,可以建立靈活的層次結(jié)構(gòu)來(lái)具體實(shí)現(xiàn)例multi-resolution 繪制。

圖二 相干體的沿層切片

3 三維可視化技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用

本次采用三維空間定骨架,二維剖面精雕刻的思路進(jìn)行斷層解釋,即利用三維可視化技術(shù)在三維相干數(shù)據(jù)體上對(duì)斷層進(jìn)行大的骨架解釋,然后在二維剖面上對(duì)斷點(diǎn)進(jìn)行精確定位。

在相干數(shù)據(jù)體上解釋斷層，只需在地震相干數(shù)據(jù)體上對(duì)不相干數(shù)據(jù)帶進(jìn)行解釋,這種相干體對(duì)斷層的反映靈敏、清晰、準(zhǔn)確,這種解釋完全依賴于不相干數(shù)據(jù)帶的分布,沒有解釋人員的主觀判斷,不依賴剖面上的斷層識(shí)別,更不受地震反射層位解釋的控制。其工作效率很高,對(duì)斷層的空間分布了解得更清楚,特別是對(duì)小斷層的反映十分靈敏。以一定的時(shí)間間隔對(duì)相干體上的斷裂特征進(jìn)行解釋,就可以得到斷層在空間的分布特征（圖三）。

圖三 層位斷層3D顯示

4 結(jié)論

烏爾遜北部地區(qū)有效的利用了三維可視化技術(shù)并取得了良好的效果，首先，解釋人員在拿到數(shù)據(jù)的第一時(shí)間能夠快速的從任意角度、任意方向?yàn)g覽數(shù)據(jù)體,初步的建立該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造和地層接觸關(guān)系模型,為接下來(lái)的精細(xì)構(gòu)造解釋打好基礎(chǔ)。

其次三維可視化是通過(guò)體元的集合表達(dá)的。對(duì)于地震數(shù)據(jù)體,每一個(gè)地震采樣點(diǎn)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化后就成為一個(gè)體元,一個(gè)地震道相當(dāng)于一個(gè)體元柱,一個(gè)三維地震數(shù)據(jù)體有上億個(gè)體元組成。每個(gè)體元同時(shí)攜帶著與透明度相關(guān)的可由解釋人員定義的變量,這樣將三維數(shù)據(jù)體劃分為數(shù)百萬(wàn)個(gè)立方體像素,每個(gè)體積像素都有一個(gè)測(cè)度值或數(shù)據(jù)體計(jì)算的特征值。對(duì)地震道屬性采樣同時(shí)顯示出每個(gè)點(diǎn)測(cè)度特性的高底值,就能觀察數(shù)據(jù)體內(nèi)部結(jié)構(gòu),通過(guò)調(diào)整像素體的顏色和透明度就可以突出某個(gè)異常特征,表征出特殊的地震地質(zhì)現(xiàn)象,并分離出感興趣的目標(biāo)。

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The Application of 3D Computer Visualization in the Fault Interpretation

Chen Daixie1，Zhao Zhongkai2，Yang Bai3,Hou Xiangqi4
(1.Academy of Earth Sciences,Northeast Petroleum University,Daqing,163318,China; 2.Geophysical well logging company,Zhongyuan Petroleum Engineering Company,Ltd Sinopec,Puyang, 457001；3.GWDC Downhole Service Company,Panjin,124010，4.CNPC second Oil production plant of ChangQing oil field，Qingyang,745100)

In the oil field development，with the increasing difficulty of interpretation about complex tectonic region.Three-dimensional visualization technology has become the important method to research geologic structure.This paper starts from the coherent cube technique,and use the multi-azimuth and multiangle three-dimensional interpretation to get the purpose of fine interpretation in three-dimensional space.Through the fault three-dimensional display get a more distinct and audio-visual recognition of the structural configuration feature.It lays the foundation for future reservoir prediction.

Three-dimensional visualization technology;coherency cube;fault

陳代謝（1988- ），女，黑龍江省哈爾濱人，研究生，研究方向：地球物理勘探