直接创建断层

1．相干体法

相干体是由振幅数据体计算生成的三维数据体，描述了三维地震振幅体内地震道之间的一致性，断层及裂缝在相干体中很容易识别。其基本原理是对每个道、每个点求得与周围点的相干性，形成一个表征相干性的三维数据体，即计算时窗内的数据相干性，把结果赋给时窗中心点。

相干体分析技术是20世纪90年代中期发展起来的一项新的三维地震解释技术。相干体的算法已历经三代，第一代算法采用三道相干处理，算法简单但不稳定，对于高品质的地震资料具有很好的检测效果，分辨率也最高，但抗噪能力较差，特别在数据质量不好的地方应用效果不能令人满意。第二代算法采用多道相干处理，抗噪能力强，较第一代算法稳定性有较大提高，是目前地震解释软件中采用的主要算法。第三代相干算法称之为特征构造，把多道地震数据组成协方差矩阵，应用多道特征分解技术求得多道数据之间的相关性，计算倾角、方位角。具有更佳的稳定性及更强的抗干扰能力，分辨率高，但计算量大，不适合大倾角地层数据计算。这里介绍常用的第二代相干体算法。

相干体技术是利用地震数据各道之间的相关性，突显不相关的异常情况。通常原始地层沉积时，地层是连续的，因此地震波在横向上大致是相似的。影响地震道之间不相关的因素较多，地层倾角变化、数据处理中的噪声、岩性变化、断层和裂缝等因素，都会影响地震道的相关性。在地震勘探中使用反射波法，地震波在横向均匀地层中传播时，相同的地层反射波相似，体现在地震剖面上是振幅和相位一致，或者称作波形相似。所以相干体数据就是利用邻近地震信号近似性表述岩性与地层的横向不均质性。当地下断层存在，反射波在相邻道表现为不相干;横向匀称的地质，反射波在相邻道表现为相干值大;对渐变的地层，反射波在相邻道，表现为部分相干。根据此原理，对地震体逐点求相干值，就能获取相关体。在有断层的部位相干体会出现鲜明的不同，利用这种差异可以识别断层。

Kurt JMarfurt等人建立一个j* j的协方差矩阵，把主测线和联络测线方向上两道互相关推广到j道分析窗内的多道互相关，通过沿协方差矩阵中各个检测倾角/方位计算相似性，提出了多道C2算法。C2算法抗噪能力较强，可指示辨认反射面的倾角和方位，在得到相干数据体的同时也得到了两个方向的视倾角数据，有利于识别旋转断块等。

假定分析窗口内的j道数据u的坐标为({x}，{y})，沿着视倾角对(p，l)(即x、y方向的视倾角)，中心时间t =not来计算2M+1个采样点的协方差矩阵C:

其中ujm=uj(mΔt－pxj－qyj) 表示地震道沿着视倾角在时间t=mΔt－pxj－qyj处的内插值。沿视倾角(p，q) ，定义第二代相干计算体方法:

其中，a是有J的数据的一维向量，表述为:，协方差矩阵的迹

计算出的最大值作为窗口模板中心的相干值。该算法稳定，增加了垂向分辨率，降低了横向分辨率。

定义一个以分析点为中心的矩形或椭圆时窗，并假定地震反射波相位相同的点构成的三维空间的面在分析时窗内为一倾斜或水平的平面，其与水平面的夹角为地层的真倾角，真倾角在x、y两正交方向的分量称为视倾角。相干技术是通过修改视倾角来查找时窗中的多道相关系数最大值，并得出相应的真倾角和视倾角。设分析窗口的地震道数为j，则相干值C2为分析时窗内平均道的能量与所有道的能量比，即:式中，下标j表示落在分析时窗内的第j道，xj和yj为第j道与分析时窗内中心点t在x方向和y方向的距离;p和q分别表示分析时窗内中心点，所在局部反射界面x和y方向的视倾角。

主要参数选取有:①道数选择，时窗与地震的波形特点有关，根据所在地区构造情况选择道数;②时窗选择，一般根据地震反射波的周期而定。根据上述算法就可以计算出地震数据体的相干值(图6-9)。

图6-9 相干体算法的断层识别

2．蚂蚁追踪技术

斯伦贝谢公司最近推出的新型勘探技术——Petrel自动构造解释模块，利用先进的“蚂蚁追踪”算法，通过产生三维地震体，清楚显示断层轮廓，并利用智能搜索功能和三维可视化技术，自动提取断层面，克服了解释工作中的主观性，有效提高了解释精度，大幅缩减了人工解释时间。

断裂体系的蚂蚁自动追踪算法模拟了自然界中蚂蚁的觅食行为而产生，主要通过称为人工蚂蚁的智能群体之间的信息传递来达到寻优的目的，其原理是一种正反馈机制，即蚂蚁总是偏向于选择信息素浓的路径，通过信息量的不断更新最终收敛于最优路径上。假如在地震数据体中播散大量的蚂蚁，那么在地震振幅属性体中发现满足预设断裂条件的断裂痕迹的蚂蚁将“释放”某种信号，召集其他区域的蚂蚁集中在该断裂处对其进行追踪，直到完成该断裂的追踪和识别，而其他不满足断裂条件的断裂痕迹将不进行标注。

蚂蚁追踪技术是图像处理技术在三维地震资料处理中的延伸，包括图像边缘锐化、反射段连续性增强和边缘追踪等技术，其本质仍属于三维地震资料属性提取的技术范畴。该算法首先根据实际地震资料进行合理的参数设置，使之突出具有断面特征的响应，然后运算并形成一个低噪音、具有清晰断裂痕迹的蚂蚁属性体。工作流程由4个独立的步骤组成。

(1)采用任何一种边缘检测手段(如variance、chaos、edgedetection)来增强地震数据在空间上的不连续性，并通过降低噪音来任意地限定地震数据。

(2)建立蚂蚁追踪立方体。蚂蚁追踪算法遵循类似于蚂蚁在其巢穴和食物源之间，利用可吸引蚂蚁的信息素(一种化学物质)传达信息，以寻找最短路径的原理。在最短路径上，用更多的信息素做标记，使随后的蚂蚁更容易选择这一最短路径。该技术原理就是在地震体中设定大量这样的电子“蚂蚁”，并让每个“蚂蚁”沿着可能的断层面向前移动，同时发出“信息素”。沿断层前移的“蚂蚁”应该能够追踪断层面，若遇到预期的断层面将用“信息素”做出非常明显的标记。而对不可能是断层的那些面将不做标记或只做不太明显的标记。“蚂蚁追踪”算法建立了一种突出断层面特征的新型断层解释技术。通过该算法可自动提取断层组，或对地层不连续详细成图。

(3)验证和编辑断层。为了得到最终的解释，提取的断层须要进行评估、编辑和筛选。这一步是用一个创新的方法(交互的立体网和直方图过滤工具)来执行的。

(4)建立最终的断裂解释模型。确定的断层既可用于进一步的地震解释，也可作为断层模型的直接输入。