相干和方差数据体的算法研究及应用-物探与化探
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ｎ ＋ Ｍ
㊀㊀（ ２ ）通过求取其中的最小值， 即 ２道的低相干 值来表明在该处 ２相邻道出现了构造异常（ 图３ ） 。
图３ ㊀地震相关值
２ ㊀模型
相干数据体技术应用于三维地震解释中是从 Ｂ ａ ｈ ｏ ｒ ｉ ｃ ｈ 等提出的给予互相关的相干性 Ｃ １算法开
１ ］ 始的 ［ 。近几年来， 很多国内外文献就三维地震相
列的时间切片重复这一过程， 这些低相关值的轮廓 就成为断面。同理， 有地层边界、 特殊岩性体的不连 续性也会得到类似的低相关值轮廓。
图１ ㊀由断层引起的波形变化
㊀㊀方差体技术是检测地下断层及地层不连续变化 现象的卓有成效的一种技术。三维地震数据体反映 了地下一个规则网格的反射情况。当遇到地下存在 断层或某个局部区域地层不连续变化时， 一些地震 道的反射特征就会与其附近地震道的反射特征出现 差异， 而导致地震道局部的不连续性（ 见图 １ ） 。这 种不连续性表现为通过方差算法模型计算出的高方 差值， 在方差体的时间切片或顺层切片上出现异常 区， 便可检测出断层或不连续变化的信息， 进而识别 断层和其他地质异常构造。 图 ２是两道互相关系数的计算方法， 其中设置 搜索时窗的目的是按层的走势来寻找最大相关值。 具体方法如下。 （ １ ）中心道数据不动， 以样点间隔为单位， 从上 向下移动相邻道， 每移动一次， 都要计算时窗内波形 的相关系数， 直至获得如图 ２中右边所示的相关函 数， 其长度为搜索时窗长度， 值在 － １ １之间。
㊀第 ３ ０卷第 ３期 ㊀２ ０ ０ ６年 ６月
物㊀探㊀与㊀化㊀探
Ｇ Ｅ Ｏ Ｐ Ｈ Ｙ Ｓ Ｉ Ｃ Ａ Ｌ＆Ｇ Ｅ Ｏ Ｃ Ｈ Ｅ Ｍ Ｉ Ｃ Ａ ＬＥ Ｘ Ｐ Ｌ Ｏ Ｒ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ０ ， Ｎ ｏ ． ３ ㊀ Ｊ ｕ ｎ ． ， ２ ０ ０ ６ ㊀
相干和方差数据体的算法研究及应用
陈凤云， 杭远， 康建林
（ 中国矿业大学 资源学院， 江苏 徐州㊀２ ２ １ ０ ０ ８ ）
摘 要：研究了相干数据体的 Ｃ ３算法以及方差数据体算法， 编制开发了利用相干和方差数据体技术进行地震资料 处理的数据处理系统， 利用相干和方差数据体的时间切片和顺层切片来分析相邻道地震信号的相似性， 进而探测 小断层和分析地质构造。通过对实际资料的分析解释可以看出， 相干和方差数据体技术对断层解释是非常有效 的， 可以提高解释精度， 缩短勘探周期。 关键词： 地震数据处理； 相干和方差算法； 时间切片； 顺层切片； 断层识别 中图分类号：Ｐ ６ ３ １ ． ４ ㊀㊀㊀文献标识码：Ａ ㊀㊀㊀文章编号： １ ０ ０ ０－ ８ ９ １ ８ （ ２ ０ ０ ６ ） ０ ３－ ０ ２ ５ ０－ ０ ４
１ ㊀方法原理
相干体技术是利用相邻道地震信号之间的相似 性来描述地层、 岩性等的横向非均匀性， 进而探测小 断层、 地质构造异常及岩性的整体空间展布特征。 在地下出现断层、 地层岩性突变及特殊地质体的小 范围内， 地震道之间的波形特征可以发生变化， 进而 导致局部道与道之间的相关性发生突变， 而引起地 震道局部的不连续性， 会在相应道的相关曲线中出 现极高的不相关性（ 图１ ） 。反映在相干数据体上为 低相干值。沿某一张时间切片计算各个网络点上的 相关值， 就能得到沿断层低相关值的轮廓。 对一系
㊀㊀相干和方差数据体技术是近几年发展起来的地 震资料解释新技术， 能够对三维地震地质信息自动 拾取， 在识别断层以及了解与储集层特征密切相关 的砂体展布等方面非常有效， 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， 直至探明更小的地质异常体。 应用三维相干和方差数据体时间切片和顺层切片进 行构造解释和岩性解释， 可以帮助解释人员迅速认 识构造及岩性的整体空间展布特征， 从而达到加快 解释速度、 提高解释精度及缩短勘探周期的目的。 相干和方差数据体算法是不同的算法模型， 可以单 独使用任何一种方法进行处理解释， 也可以联合使 用， 互相验证， 进而提高解释精度。进行数据处理解 释时， 需要根据具体的地质构造特征、 地震资料质 量、 地质任务等来选择不同的算法模型。因这 ２种 算法原理相似， 为方便理解， 对其一并叙述。
收稿日期： ２ ０ ０ ５－ ０ ９－ １ ３
来自百度文库
㊀３期
陈凤云等： 相干和方差数据体的算法研究及应用
·２ ５ １ ·
适用， 会造成上覆与下伏地层特征的混合， 影响垂向 分辨率。Ｃ ３相干算法从理论上讲优于 Ｃ １相干算法 ２相干算法， 这是因为该算法在有效信号大于 和Ｃ 噪声的平均值时， 可以极大地压制噪声， 因此相干算 在断层识别和边缘检测上具 法比起其他 ２种算法， 有更高的水平分辨率和垂直分辨率。本文重点介绍 Ｃ ３算法。 ２ ． １ ㊀协方差矩阵
图２ ㊀两道互相关系数算法
对于三维地震数据体（ 坐标为 ｘ ， ｙ ） 任一格点 ｊ ｊ ， 在其周围分别沿着与其相邻的 ｉ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ 上的数据道 ｕ ｊ 线、 ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ ｌ ｉ ｎ ｅ 线方向上， 定义一个总共包含 Ｊ 道的平 面数据子集区域， 给定某一切片时间 ｔ （ ｔ ＝ｎ ｔ ， ｔ Δ Δ 为时间采样间隔） ， 在以 ｔ 为中心， ｗ为半时窗、 ２ ｗ＋ 计算数据子集中任意 ２道的互相关。 １时窗长度上， Ｍ ａ ｒ ｆ ｕ ｒ ｔ 引入了协方差矩阵来协助完成相干算法的 实现， 对于每个延迟对形成了如下一个高阶的协方 差矩阵。假设以 ｔ ＝ ｎ ｔ 为中心的一对视倾角（ ｐ ， ｑ ） Δ Ｍ＋ １个采样点， 这２ Ｍ＋ １个采样点对应着一个 的２ Ｊ ˑ Ｊ的协方差矩阵 Ｃ ｕ 珋 珋 珋 珋 １ ｍｕ １ ｍ １ ｍｕ ２ ｍ ｕ ｕ ｕ 珋 珋 珋 珋 ｍｕ １ ｍ ２ ｍｕ ２ ｍ 珘 Ｃ （ ｐ ， ｑ ）＝ ∑ ２ ｍ＝ ｎ － Ｍ ｕ ｕ 珋 珋 珋 珋 Ｊ ｍｕ １ ｍ Ｊ ｍｕ ２ ｍ
… ｕ 珋 珋 １ ｍｕ Ｊ ｍ … ｕ 珋 珋 ２ ｍｕ Ｊ ｍ ， … ｕ 珋 珋 Ｊ ｍｕ Ｊ ｍ
㊀㊀（ ２ ）通过求取其中的最小值， 即 ２道的低相干 值来表明在该处 ２相邻道出现了构造异常（ 图３ ） 。
图３ ㊀地震相关值
２ ㊀模型
相干数据体技术应用于三维地震解释中是从 Ｂ ａ ｈ ｏ ｒ ｉ ｃ ｈ 等提出的给予互相关的相干性 Ｃ １算法开
１ ］ 始的 ［ 。近几年来， 很多国内外文献就三维地震相
列的时间切片重复这一过程， 这些低相关值的轮廓 就成为断面。同理， 有地层边界、 特殊岩性体的不连 续性也会得到类似的低相关值轮廓。
图１ ㊀由断层引起的波形变化
㊀㊀方差体技术是检测地下断层及地层不连续变化 现象的卓有成效的一种技术。三维地震数据体反映 了地下一个规则网格的反射情况。当遇到地下存在 断层或某个局部区域地层不连续变化时， 一些地震 道的反射特征就会与其附近地震道的反射特征出现 差异， 而导致地震道局部的不连续性（ 见图 １ ） 。这 种不连续性表现为通过方差算法模型计算出的高方 差值， 在方差体的时间切片或顺层切片上出现异常 区， 便可检测出断层或不连续变化的信息， 进而识别 断层和其他地质异常构造。 图 ２是两道互相关系数的计算方法， 其中设置 搜索时窗的目的是按层的走势来寻找最大相关值。 具体方法如下。 （ １ ）中心道数据不动， 以样点间隔为单位， 从上 向下移动相邻道， 每移动一次， 都要计算时窗内波形 的相关系数， 直至获得如图 ２中右边所示的相关函 数， 其长度为搜索时窗长度， 值在 － １ １之间。
㊀第 ３ ０卷第 ３期 ㊀２ ０ ０ ６年 ６月
物㊀探㊀与㊀化㊀探
Ｇ Ｅ Ｏ Ｐ Ｈ Ｙ Ｓ Ｉ Ｃ Ａ Ｌ＆Ｇ Ｅ Ｏ Ｃ Ｈ Ｅ Ｍ Ｉ Ｃ Ａ ＬＥ Ｘ Ｐ Ｌ Ｏ Ｒ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ０ ， Ｎ ｏ ． ３ ㊀ Ｊ ｕ ｎ ． ， ２ ０ ０ ６ ㊀
相干和方差数据体的算法研究及应用
陈凤云， 杭远， 康建林
（ 中国矿业大学 资源学院， 江苏 徐州㊀２ ２ １ ０ ０ ８ ）
摘 要：研究了相干数据体的 Ｃ ３算法以及方差数据体算法， 编制开发了利用相干和方差数据体技术进行地震资料 处理的数据处理系统， 利用相干和方差数据体的时间切片和顺层切片来分析相邻道地震信号的相似性， 进而探测 小断层和分析地质构造。通过对实际资料的分析解释可以看出， 相干和方差数据体技术对断层解释是非常有效 的， 可以提高解释精度， 缩短勘探周期。 关键词： 地震数据处理； 相干和方差算法； 时间切片； 顺层切片； 断层识别 中图分类号：Ｐ ６ ３ １ ． ４ ㊀㊀㊀文献标识码：Ａ ㊀㊀㊀文章编号： １ ０ ０ ０－ ８ ９ １ ８ （ ２ ０ ０ ６ ） ０ ３－ ０ ２ ５ ０－ ０ ４
１ ㊀方法原理
相干体技术是利用相邻道地震信号之间的相似 性来描述地层、 岩性等的横向非均匀性， 进而探测小 断层、 地质构造异常及岩性的整体空间展布特征。 在地下出现断层、 地层岩性突变及特殊地质体的小 范围内， 地震道之间的波形特征可以发生变化， 进而 导致局部道与道之间的相关性发生突变， 而引起地 震道局部的不连续性， 会在相应道的相关曲线中出 现极高的不相关性（ 图１ ） 。反映在相干数据体上为 低相干值。沿某一张时间切片计算各个网络点上的 相关值， 就能得到沿断层低相关值的轮廓。 对一系
㊀㊀相干和方差数据体技术是近几年发展起来的地 震资料解释新技术， 能够对三维地震地质信息自动 拾取， 在识别断层以及了解与储集层特征密切相关 的砂体展布等方面非常有效， 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， 直至探明更小的地质异常体。 应用三维相干和方差数据体时间切片和顺层切片进 行构造解释和岩性解释， 可以帮助解释人员迅速认 识构造及岩性的整体空间展布特征， 从而达到加快 解释速度、 提高解释精度及缩短勘探周期的目的。 相干和方差数据体算法是不同的算法模型， 可以单 独使用任何一种方法进行处理解释， 也可以联合使 用， 互相验证， 进而提高解释精度。进行数据处理解 释时， 需要根据具体的地质构造特征、 地震资料质 量、 地质任务等来选择不同的算法模型。因这 ２种 算法原理相似， 为方便理解， 对其一并叙述。
收稿日期： ２ ０ ０ ５－ ０ ９－ １ ３
来自百度文库
㊀３期
陈凤云等： 相干和方差数据体的算法研究及应用
·２ ５ １ ·
适用， 会造成上覆与下伏地层特征的混合， 影响垂向 分辨率。Ｃ ３相干算法从理论上讲优于 Ｃ １相干算法 ２相干算法， 这是因为该算法在有效信号大于 和Ｃ 噪声的平均值时， 可以极大地压制噪声， 因此相干算 在断层识别和边缘检测上具 法比起其他 ２种算法， 有更高的水平分辨率和垂直分辨率。本文重点介绍 Ｃ ３算法。 ２ ． １ ㊀协方差矩阵
图２ ㊀两道互相关系数算法
对于三维地震数据体（ 坐标为 ｘ ， ｙ ） 任一格点 ｊ ｊ ， 在其周围分别沿着与其相邻的 ｉ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ 上的数据道 ｕ ｊ 线、 ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ ｌ ｉ ｎ ｅ 线方向上， 定义一个总共包含 Ｊ 道的平 面数据子集区域， 给定某一切片时间 ｔ （ ｔ ＝ｎ ｔ ， ｔ Δ Δ 为时间采样间隔） ， 在以 ｔ 为中心， ｗ为半时窗、 ２ ｗ＋ 计算数据子集中任意 ２道的互相关。 １时窗长度上， Ｍ ａ ｒ ｆ ｕ ｒ ｔ 引入了协方差矩阵来协助完成相干算法的 实现， 对于每个延迟对形成了如下一个高阶的协方 差矩阵。假设以 ｔ ＝ ｎ ｔ 为中心的一对视倾角（ ｐ ， ｑ ） Δ Ｍ＋ １个采样点， 这２ Ｍ＋ １个采样点对应着一个 的２ Ｊ ˑ Ｊ的协方差矩阵 Ｃ ｕ 珋 珋 珋 珋 １ ｍｕ １ ｍ １ ｍｕ ２ ｍ ｕ ｕ ｕ 珋 珋 珋 珋 ｍｕ １ ｍ ２ ｍｕ ２ ｍ 珘 Ｃ （ ｐ ， ｑ ）＝ ∑ ２ ｍ＝ ｎ － Ｍ ｕ ｕ 珋 珋 珋 珋 Ｊ ｍｕ １ ｍ Ｊ ｍｕ ２ ｍ
… ｕ 珋 珋 １ ｍｕ Ｊ ｍ … ｕ 珋 珋 ２ ｍｕ Ｊ ｍ ， … ｕ 珋 珋 Ｊ ｍｕ Ｊ ｍ