蚂蚁追踪技术在准噶尔中部地区裂缝解释中的应用
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２ ０ １ ３ 年第 １ １ 期
内蒙 古石 油化 工
１ １ ７
蚂蚁追踪技术在 准噶尔 中部地 区裂缝 解释中的应用
陈 雪
（ 胜 利 油 田分 公 司西 部 新 区研 究 中心 ， 山东 东营 ２ ５ ７ ０ ０ ０ ）
摘 要： 准噶 尔腹 部 地 区主要 发 育低 序 级 断层 ， 其解 释 一直是 工作 难点 ， 在 地震 解 释过 程 中如何 识 别低 序 级 断层 ， 由 于不 同的 解释人 员、 地震 资料 及解释 软件 等 因素 ， 历来 存在 着较 大 的分歧 ， 利用相 干等 技 术 虽然提 高 了断层 识 别的精 度 ， 但 解释 效果 还不 能满足 生产 需要 。在 本 文 中 ， 我们运 用并检 验 了基 于 蚁群 算 法 的断层 自动 追踪 技 术 。我 们用 实 际地震数 据进行 测试 的 结果表 明这种 算 法能够有 效地 降低 噪 音 的影 响 ， 并提 高地震 相 干体 中断层 的连 续性 。本 文研 究表 明 ， 蚂 蚁追踪 技 术 可以减 少人 为 因素和 其他 因素对 断层识 别 的影 响 ， 有效 提 高断 层 解释 的精度 和 完善 细 节。 关 键词 ： 蚂 蚁追 踪技 术 ； 准噶 尔 ； 断层 解释 中图分 类号 ： Ｐ６ ３ １ ． ４ ＋ ４ 文 献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ６ －７ ９ ８ １ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ 一Ｏ １ ｌ ７ 一Ｏ ３
自己运动 的方 向 。 信 息 素随 着时 间的推 移而消散 ， 经 过相 同的时 间间隔 后 ， 由于 经 由短 路径 的蚂蚁更 多 ， 导致 短路 径上 留下 的信 息 素的浓 度较 大 。当下 一只 蚂 蚁达 到该 位 置 的 时候 ， 受较 强 信 息素 的刺 激会 以 较 大 的概率 选 择 浓度 较 高 的那个 方 向 ， 而这 个 方 向 上 的信 息 素也会 不 断 增 加 ， 对 应 的信 息 素少 的路 径 因为被 越来 越少 的 蚂蚁经 过 而使得 信息 素慢慢挥发 掉， 最 终整 个蚁 群会 找到 最优 的路 径 。 即使中 间过程 突然有 障 碍 出现 ， 蚂 蚁也 能很 快地 重新 找到路径 。 蚂 蚁 的这种 行 为称 之 为 自催 化行 为 ， 其 原理 就 是正 反 馈机 制 。 Ｍａ ｒ ｃ ｏ Ｄ ｏ ｒ ｉ ｇ ｏ等从 自然 界中真实蚂蚁觅食 的群体行为得到启发而于 １ ９ ９ １ 年在 法 国召开 的第 一届 欧洲 人工生 命会议 上首次提 出的 。 该算 法采 用 了正反 馈 的 自我催 化机 制 ， 具有较 强 的鲁棒 性 、 易于 和其他 算 法相结 合等特 点 ， 在解决 优化 问题 方面 已经 展现 出其优 异 的性能 和巨大 的发 展潜 力 。 近年来 ， 蚂 蚁追 踪技 术受 到到越来 越多 的人 的关 注 ， 并 且也 有 了很多 成 功的应 用实例 ， 已经成 为 了地 球 物理 勘 探过 程 中一 种 行之 有 效 的技 术手 段 。 下面 简要 介绍一 下 蚂蚁 追踪 技术 的方法 原理 。 当 蚂蚁 走 到一 个 新 的点 或者 遇 到 障碍物 时 ， 会
１ 绪 论
ｌ 传统 的描 述 断层 的方 法 人 为 因 素非 常 强 ， 在 三 维 数据 体 中根据 地 震振 幅在 剖 面和 平 面上 的不连 续 性 进行 断层 提取 。那些 方法 是 通过 对反 射不 连续 性
同相 轴扭 曲、 分叉 、 合并 等现 象识 别断 层及确定 断层 位置， 识 别与 描述 的难 度 比较大 （ 图１ ） 。 ２ 蚂蚁 追踪 技术 的原 理和 方法 流程
２ ． １ 蚂 蚁 追 踪 技 术 的 基 本 原 理
的可视 化识 别来 完成 断层 解 释 的 。传 统 方法 的缺点 是 效率 比较 低 、 人 为 主观 因 素较 强 ， 这 些 方法在 很 大 程 度上 都 依 赖 于解 释 员 的经 验 和 先验 的地 质 信 息 。 很 明显 ， 如果 一 种 自动 的方 法 能 够 从 地 震数 据 中提 取 全 部或 者 部分 断 层 面 ， 那 么它 将 大 大 减小 时 耗并 提 高解 释 的客观 性 。 准噶尔 盆地 是 在准 噶尔 地 体上 发育 起来 的沉 积 盆地 ， 具有 前 寒武 结 晶基 底 、 海 西 褶 皱 基 底 双层 结 构， 自晚古生代至第 四纪经历了海西 、 印支、 燕 山、 喜
２ ． ２ 应 用 方 法
蚂蚁追 踪技 术 进行 断裂 系统解 释 的工作流程 由 以下 ４个 主要 步骤组 成 。 ２ ． ２ ． １ 采 用边 缘 检 测 手 段 ， 如构 造 平滑 处 理 、 混 沌
处理 、 作方 差体 等 ， 增强 地震 数据在 空 间上的不 连续
收 稿 日期 ； ２ Ｏ １ ３ 一Ｏ ３ —２ １
随机 选择 一个方 向运动 ， 同时还释 放信 息素 ， 并且 蚂 蚁 能够 感知 这 种物 质 的存 在 及其 强 度 ， 以此 来指 导
图 １ 低 级 序 断 层 的 剖面 特 征
腹 部 地 区油 藏 主 要 富 集 于侏 罗 纪 ， 而根 据 地化 分 析得 知 ， 本 区油 藏 的油 源 主要 是 昌吉 凹陷 ， 盆１ 井 西 凹陷的二 叠系 和侏 罗 系 。二叠 和侏 罗 之 间有 巨厚 的泥 岩相 隔 ， 可 以说 断层 在 油 气 疏 导 中起 了重 要 的 作用。 而在 本 区块 三 维资 料 中 ， 目的层 侏 罗系 的断层 大多 是 以断 层级 别 中 的 四级 、 五 级 及 其 以下 断 层 为 主 的低 序级 断层 。 落 差较 小 的低 级序 断层 ， 主要 根据
内蒙 古石 油化 工
１ １ ７
蚂蚁追踪技术在 准噶尔 中部地 区裂缝 解释中的应用
陈 雪
（ 胜 利 油 田分 公 司西 部 新 区研 究 中心 ， 山东 东营 ２ ５ ７ ０ ０ ０ ）
摘 要： 准噶 尔腹 部 地 区主要 发 育低 序 级 断层 ， 其解 释 一直是 工作 难点 ， 在 地震 解 释过 程 中如何 识 别低 序 级 断层 ， 由 于不 同的 解释人 员、 地震 资料 及解释 软件 等 因素 ， 历来 存在 着较 大 的分歧 ， 利用相 干等 技 术 虽然提 高 了断层 识 别的精 度 ， 但 解释 效果 还不 能满足 生产 需要 。在 本 文 中 ， 我们运 用并检 验 了基 于 蚁群 算 法 的断层 自动 追踪 技 术 。我 们用 实 际地震数 据进行 测试 的 结果表 明这种 算 法能够有 效地 降低 噪 音 的影 响 ， 并提 高地震 相 干体 中断层 的连 续性 。本 文研 究表 明 ， 蚂 蚁追踪 技 术 可以减 少人 为 因素和 其他 因素对 断层识 别 的影 响 ， 有效 提 高断 层 解释 的精度 和 完善 细 节。 关 键词 ： 蚂 蚁追 踪技 术 ； 准噶 尔 ； 断层 解释 中图分 类号 ： Ｐ６ ３ １ ． ４ ＋ ４ 文 献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ６ －７ ９ ８ １ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ 一Ｏ １ ｌ ７ 一Ｏ ３
自己运动 的方 向 。 信 息 素随 着时 间的推 移而消散 ， 经 过相 同的时 间间隔 后 ， 由于 经 由短 路径 的蚂蚁更 多 ， 导致 短路 径上 留下 的信 息 素的浓 度较 大 。当下 一只 蚂 蚁达 到该 位 置 的 时候 ， 受较 强 信 息素 的刺 激会 以 较 大 的概率 选 择 浓度 较 高 的那个 方 向 ， 而这 个 方 向 上 的信 息 素也会 不 断 增 加 ， 对 应 的信 息 素少 的路 径 因为被 越来 越少 的 蚂蚁经 过 而使得 信息 素慢慢挥发 掉， 最 终整 个蚁 群会 找到 最优 的路 径 。 即使中 间过程 突然有 障 碍 出现 ， 蚂 蚁也 能很 快地 重新 找到路径 。 蚂 蚁 的这种 行 为称 之 为 自催 化行 为 ， 其 原理 就 是正 反 馈机 制 。 Ｍａ ｒ ｃ ｏ Ｄ ｏ ｒ ｉ ｇ ｏ等从 自然 界中真实蚂蚁觅食 的群体行为得到启发而于 １ ９ ９ １ 年在 法 国召开 的第 一届 欧洲 人工生 命会议 上首次提 出的 。 该算 法采 用 了正反 馈 的 自我催 化机 制 ， 具有较 强 的鲁棒 性 、 易于 和其他 算 法相结 合等特 点 ， 在解决 优化 问题 方面 已经 展现 出其优 异 的性能 和巨大 的发 展潜 力 。 近年来 ， 蚂 蚁追 踪技 术受 到到越来 越多 的人 的关 注 ， 并 且也 有 了很多 成 功的应 用实例 ， 已经成 为 了地 球 物理 勘 探过 程 中一 种 行之 有 效 的技 术手 段 。 下面 简要 介绍一 下 蚂蚁 追踪 技术 的方法 原理 。 当 蚂蚁 走 到一 个 新 的点 或者 遇 到 障碍物 时 ， 会
１ 绪 论
ｌ 传统 的描 述 断层 的方 法 人 为 因 素非 常 强 ， 在 三 维 数据 体 中根据 地 震振 幅在 剖 面和 平 面上 的不连 续 性 进行 断层 提取 。那些 方法 是 通过 对反 射不 连续 性
同相 轴扭 曲、 分叉 、 合并 等现 象识 别断 层及确定 断层 位置， 识 别与 描述 的难 度 比较大 （ 图１ ） 。 ２ 蚂蚁 追踪 技术 的原 理和 方法 流程
２ ． １ 蚂 蚁 追 踪 技 术 的 基 本 原 理
的可视 化识 别来 完成 断层 解 释 的 。传 统 方法 的缺点 是 效率 比较 低 、 人 为 主观 因 素较 强 ， 这 些 方法在 很 大 程 度上 都 依 赖 于解 释 员 的经 验 和 先验 的地 质 信 息 。 很 明显 ， 如果 一 种 自动 的方 法 能 够 从 地 震数 据 中提 取 全 部或 者 部分 断 层 面 ， 那 么它 将 大 大 减小 时 耗并 提 高解 释 的客观 性 。 准噶尔 盆地 是 在准 噶尔 地 体上 发育 起来 的沉 积 盆地 ， 具有 前 寒武 结 晶基 底 、 海 西 褶 皱 基 底 双层 结 构， 自晚古生代至第 四纪经历了海西 、 印支、 燕 山、 喜
２ ． ２ 应 用 方 法
蚂蚁追 踪技 术 进行 断裂 系统解 释 的工作流程 由 以下 ４个 主要 步骤组 成 。 ２ ． ２ ． １ 采 用边 缘 检 测 手 段 ， 如构 造 平滑 处 理 、 混 沌
处理 、 作方 差体 等 ， 增强 地震 数据在 空 间上的不 连续
收 稿 日期 ； ２ Ｏ １ ３ 一Ｏ ３ —２ １
随机 选择 一个方 向运动 ， 同时还释 放信 息素 ， 并且 蚂 蚁 能够 感知 这 种物 质 的存 在 及其 强 度 ， 以此 来指 导
图 １ 低 级 序 断 层 的 剖面 特 征
腹 部 地 区油 藏 主 要 富 集 于侏 罗 纪 ， 而根 据 地化 分 析得 知 ， 本 区油 藏 的油 源 主要 是 昌吉 凹陷 ， 盆１ 井 西 凹陷的二 叠系 和侏 罗 系 。二叠 和侏 罗 之 间有 巨厚 的泥 岩相 隔 ， 可 以说 断层 在 油 气 疏 导 中起 了重 要 的 作用。 而在 本 区块 三 维资 料 中 ， 目的层 侏 罗系 的断层 大多 是 以断 层级 别 中 的 四级 、 五 级 及 其 以下 断 层 为 主 的低 序级 断层 。 落 差较 小 的低 级序 断层 ， 主要 根据