0 引言

A油田位于渤海湾盆地石臼坨凸起的中部，是在古潜山背景上被断层复杂化的大型披覆背斜.油田区的构造相对较为复杂，断层的精细刻画直接影响着开发方案的制定和井位的部署.一般来说，通过相干体结合常规地震剖面可以获得较为准确的解释方案.但是油田区地震资料较老、品质相对较差，对小断层的刻画仍然存在一些不足.因此对于物探解释人员来说，如何获得一个可靠的解释结果成为一道难题.迄今为止，发展了一系列断层识别的相关技术，但应用于本区的效果仍然不尽人意，而且各技术间相互独立没有形成完整的技术体系.因此有必要将各项技术进行优化形成一个完整的技术序列，以便进一步提高断层识别的效果和效率.

1 倾角信息的生成

地下岩层的产状可以用走向、倾向和倾角三个要素来描述，走向和倾向主要刻画的是岩层的空间展布情况，倾角反应的是岩层的倾斜程度.一般来说，对地震资料进行解释性处理或属性体提取时往往忽略了地下岩层的产状信息.这样在岩层倾斜时，由于平均效应的影响会使地震资料的品质变差或属性体的分辨能力降低，因此在对地震资料解释性处理或属性提取时要引入地层产状的控制.但对于地层中的某一点来说，由于不同方向具有不同的地层倾角，因此转变为方位角和倾角来引导其他数据的运算.

目前，地层倾角和方位角信息的获得主要有两种方法：一种是振幅数据垂直和水平方向上梯度分析法，在地震数据信噪比较高时具有较好的效果；另一种是频率-波数域扫描法，也就是对地震数据进行三维傅立叶分析，通过计算主测线和联络测线所有地震采样点的一对正交倾角属性，最终计算出每个样点处的倾角和方位角信息(图 1)，这种方法适用性较广对于信噪比较低的数据也具有较好的效果，缺点是较为耗时(赵明章等，2011).通过上面两种手段获得的包含倾角和方位角信息的数据体主要用于控制其他运算的方向，因此在本文中统称为倾角导向体.获取了地层的倾角和方位角信息后在对地震数据体进行运算时就可以引入倾角导向体的控制，目前很多商业软件都可以较为简单的实现这个功能.其基本原理是在运算时考虑了每个地震采样点附近同向轴沿倾角方向的变化，使运算方向沿着构造的走向进行.进而实现改善地震资料品质，提高原始地震或相干体上小断层识别能力的目的(赵丽娅等，2008；陈迎宾等，2009；罗焕章，2011).

2 断层增强处理技术 2.1 倾角导向的中值滤波

中值滤波是图像处理中一种常用的非线性滤波算法(孙宏琦等，2003)，对脉冲噪声有良好的滤除作用，在滤除噪声的同时能够有效保护信号的边缘使之不被模糊，因而这种方法在地震资料处理中得到了广泛的应用.其主要原理是：把数字图像或数字序列中一点的值用该点的一个邻域中各点值的中值代替(王卫华，2000).但普通的中值滤波只是沿着计算时窗进行的单纯的数学运算，没有考虑地层倾角的影响(图 2a)，本文引入倾角导向体来控制中值滤波的运算方向(图 2b)，从而使运算后的结果更加真实可靠，这种用倾角导向体控制的滤波过程称为倾角导向的中值滤波.

A油田的原始地震资料中存在着较多的噪声，同向轴的连续性相对较差且断面的刻画较为模糊(图 3e).中值滤波后资料的噪音得到一定程度的压制，但常规中值滤波在地层倾斜时(图 3a)地震轴反射强度发生了一定的变化，改变了原有的波组关系.对原始地震数据进行倾角导向的中值滤波后(图 3b)，资料中噪音得到了较好的压制，同向轴更加连续，在压制噪音的同时很好的保留了原始地震资料中的信息，资料品质得到了较大的改善.

2.2 倾角导向的扩散滤波

倾角导向的中值滤波对资料随机噪声的去除具有较好的效果，对断层的刻画虽有提高但并不明显.因而引入另外一种解释性处理方法——扩散滤波(孙夕平等，2004；方海飞等，2013).这种方法起源于物理学中的热扩散现象，是一种基于偏微分方程的图像处理方法.优点是滤波时考虑了图像的边缘和细节信息，去噪的同时兼顾了图像的细节，使图像得到较好的恢复(程建刚等，2004；陈可洋等，2014；刘爱群等，2014).

扩散滤波早在20世纪90年代就进入到地震资料的处理，扩散滤波后断层处的梯度值较大，而连续同相轴处的梯度值相对较小.因而将不同的梯度值赋予不同的扩散系数，可以使断层两侧附近的振幅向断层方向偏移，进而达到增强断层锐化显示的目的.但普通的扩散滤波在滤波时没有方向性的约束，地层具有一定的倾角时有可能混淆有效信号产生错误的滤波结果.例如图 3c中所示，在原始地震剖面上并不存在断层，但是经过扩散滤波后由于地层倾角的影响出现了同向轴中断的现象，误认为该处存在断层.因而在对数据体进行扩散滤波时引入了地层倾角的控制，经过倾角导向的扩散滤波后，假象得到很好的消除，断层的边界变得更加尖锐易于识别(图 3d).

2.3 断层增强

综上，倾角导向的中值滤波可以去除地震资料中的噪声，在提高地震数据的信噪比方面具有重要意义.但也可能由于滤波参数的不合理，抹杀一些规模较小的断层信息，使原本分离的同相轴连成一体，不利于地震资料中小断层的解释.而扩散滤波是一种较好的增强断层边界的保边滤波方法，但该方法的噪音压制效果不佳，严重时还可能产生一些假象.

鉴于上述两种方法各自的优缺点，本文将两种方法结合起来，以相似性数据为判别条件进行断层增强处理.在数据相似性较高的地方，认为是连续同相轴，采用倾角导向的中值滤波去除地震数据中的随机噪声；在相似性较差的地方，认为是断层，采用倾角导向的扩散滤波来突出断层的显示.这样既压制了资料中的噪音，又增强了断层的显示.对A油田的地震资料进行断层增强处理后，资料的信噪比得到很大提高，同时断层的显示也更加清晰(图 3f)，大大提高了地震资料的品质，为油田后续开发工作提供了更好的支撑.

3 倾角导向的相干体

相干体技术是近十几年来三维地震解释方面最重要的技术之一，主要通过计算地震数据体中道与道之间的相似性来刻画地质体的横向变化(Bahorich and Farmer, 1995; 赵岩等，2010).地震相干数据体主要是对地震数据进行求同存异，从而突出那些不相干的数据.但传统计算相干体的算法没有引入地层倾角的控制，当地层倾斜时仍沿水平方向运算也会产生较低相似性(图 4)，因而大大降低了断层对相干体的分辨能力.与上述两种滤波方法类似，利用倾角体控制道与道之间的相干运算，从而消除了地层倾斜的影响，相干体的品质得到了极大的改善.

从图 5可以看出，相对于常规相干体(图 5a)，倾角导向的相干体(图 5b)中噪音得到了很大的压制，断层的显示更加清晰.其优点主要表现为：(1) 常规相干切片上的模糊区在新的切片上表现为多条平行的断层，也就是说相干体的分辨能力得到了很大提高；(2) 常规相干切片上有一些模棱两可的小断层，在新的切片上这些小断层得到很好的刻画；(3) 常规相干切片断层的一侧具有阴影区，新的切片显示较为干脆；(4) 常规相干切片上存在着南北向的采集脚印，新的切片采集脚印得到了一定程度的压制.

在相干体的基础上进一步进行了蚂蚁体的提取，从蚂蚁体切片(图 6)上可以清楚的看到，倾角导向的蚂蚁体资料中噪音相对较少，断层的显示更加清晰.蚂蚁体切片与相干体切片对断层的刻画基本一致，但相对于相干切片蚂蚁体切片对断层的刻画更加清晰、精细，相干体切片难以识别的小断层经过蚂蚁追踪后变得更加易于识别.

利用蚂蚁追踪的结果指导剖面断层解释以及平面上的断层组合，可以提高构造解释精度，改善地质细节描述(赵俊省和孙赞东，2013；周文等，2015).当然，该方法也具有一定的局限性，当地震资料信噪比较差时可能会产生一些假象，使得本来不是断层的信息被误认为断层.因而，在实际解释工作中，需要将相干体切片与蚂蚁追踪的结果结合起来，共同指导剖面上的断层解释.

4 多技术联合使用

上面介绍了断层识别的几种常用技术，在实际工作中往往单独使用，没有形成一个完整的流程和技术序列.本文根据各项技术的特点，引入了倾角体来控制滤波和属性体的制作，并将各技术有机的结合，总结了一套切实可行的断层精细识别思路(图 7).

首先，对原始地震资料进行解释性处理，在断层处(相似性＜阈值)进行倾角导向的扩散滤波，在地层处(相似性＞阈值)进行倾角导向的中值滤波，从而去除资料中的噪音并增强了断层的显示.通过地层倾角信息的引入使运算结果更加符合客观地质规律，大大增强了断层在剖面上的可识别性.

其次，基于解释性处理后的地震数据进行倾角导向相干体的制作.从图 8a可以看出，基于解释性处理后的倾角相干相对于常规相干和解释性处理前的倾角相干(图 5)噪音得到了很好的压制，断层的显示更加清晰，相干体的效果得到了极大地改善.

接下来，在高品质相干体的基础上进行蚂蚁体的提取.蚂蚁体源于相干体，与相干体对断层的刻画基本一致，但也有独特的优势.但蚂蚁体对资料中的噪音较为敏感，有时会放大资料中的噪音，从而造成存在断层的假象.由于在解释性处理和相干体的提取过程中将地震资料中的噪音大幅降低，因此解释性处理后的倾角蚂蚁体(图 8b)相对与解释性处理前(图 6)对断层的刻画具有更好的效果.

通过上述几种技术的组合应用，在油田综合调整时对内部的断层进行了逐一梳理，有效规避了钻井中可能遇到的风险.断层的精确刻画是一个非常复杂的过程，单一通过相干体、蚂蚁体或地震剖面进行断层解释都是不科学的.特别是平、剖不一致的情况下，要深入分析出现矛盾的原因，综合运用多种资料从而降低断层解释的多解性.

5 结论

本文针对A油田综合调整中断层的精细刻画，将地层倾角信息运用到解释性处理、相干体和蚂蚁体的运算中，提出了断层精细识别技术的整个思路.最后得到以下几点创新性认识：

(1) 将地层倾角引入解释性处理，通过倾角导向的中值滤波和扩散滤波相结合的方式，既去除了随机噪音又增强了断层的显示，使地震资料中断层的成像得到极大的改善.

(2) 基于倾角导向的相干在计算相干体时消除了地层倾斜的影响，从而很好的压制了相干体中的噪音，提高了断层的横向分辨能力，对断层的精细识别具有重要意义.

(3) 倾角导向的蚂蚁体与相干体对断层的刻画基本一致，但蚂蚁体可以将相干体中规模较大的断层进一步细化，使较宽的断层带收敛为一条干脆的断面；对于规模较小的断层，蚂蚁体可以将相干体中距离很近模糊不清的小断层清晰的刻画出来.

(4) 解释性处理、倾角导向的相干体和蚂蚁追踪技术逐级递进，对断层都具有较好的刻画，但它们又具有各自的优、缺点，实际工作中应根据具体情况将多种技术联合使用.

致谢 感谢审稿专家提出的修改意见和编辑部的大力支持！