蚂蚁追踪技术在q10井区的应用

蚂蚁追踪技术在ｑ１０井区的应用
马玉歌１，李国栋１，李　琴１，夏开航２，史爱霞２
（１．中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司物探研究院；２．中石化地球物理公司，山东东营　２５７０００）
摘　要：ｑ１０井区断裂复杂，多为低序级断层，常规断层解释技术识别难度大，在开发中，由于低序级断层识别、解释不准确造成开发的油水矛盾比较突出。

蚂蚁体追踪技术可较好地识别描述该类低序级断块，主要包括地震资料预处理、边缘检测、边缘增强、断层提取４个过程。

在ｑ１０井区，应用蚂蚁体追踪技术选取了合适的计算参数，得到了断层痕迹清晰的蚂蚁追踪属性体，有效地指导了该区低序级断层的平面及剖面解释。

关键词：蚂蚁追踪技术；预处理；低序级断层；ｑ１０井区
中图分类号：Ｐ６３１．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—７９８１（２０１８）０１—００７１—０３
三维地震资料的快速精细解释是油气田勘探开发的一个重要方面，能否快速定位研究区地下的基本构造形态及断裂发育特征直接影响着后续油气勘探的开发进程。

并且能否通过三维资料准确识别与描述低级序断层对油藏精细描述、储层预测等都具有重要意义［１］。

长期以来，常规的三维地震资料断层解释周期长、解释结果受人为因素影响较大与微小断层识别困难一直是地震资料解释过程中面临的两大难题。

虽然相干技术等一些地震属性处理技术的出现在一定程度上提高了断层的解释速度与精度，但受限地震分辨率与自身算法缺陷等多种因素在具体应用过程中有一定的局限性，而基于蚂蚁追踪算法的断裂系统自动解释技术则为这两个难题的解决提供了一种有效的解决办法。

１　原理及流程
蚂蚁算法最早是由意大利学者Ｃｏｌｏｒｎｉ等于２０世纪９０年代初期通过模拟自然界中蚂蚁集体觅食行为而提出的一种基于种群的启发式仿生进化算法。

人工蚂蚁算法模拟蚂蚁的觅食原理在此引用Ｃｏｌｏｒｎｉ所举的例子对这一原理进行说明如图１所示：假设Ａ点是巢穴，Ｅ点是实物源，ＨＣ代表障碍物。

蚂蚁由巢穴去觅食需先到达Ｂ点然后分别经Ｈ点或者是Ｃ点到达Ｄ点再到达食物源，Ｂ点到Ｈ点的距离是ｄ且为Ｂ点到Ｃ点距离的两倍，蚂蚁在觅食过程中会留下信息素，在初始ｔ＝０时刻，蚂蚁会随机选择一条路径觅食。

按照统计的角度，在两条路径上蚂蚁的数量相等，经过一定时间在ｔ＝１时刻，由于路径ＢＨＤ的距离是路径ＢＣＤ距离的两倍，那么在路径ＢＣＤ上蚂蚁往返的次数是路径ＢＨＤ上蚂蚁往返次数的两倍，留下的信息素量也是两倍，因而之后选择路径ＢＣＤ的蚂蚁数量将是ＢＨＤ上的两倍，随着时间的继续推移，将会有越来越多的蚂蚁选择路径ＢＣＤ觅食，从而达到最短时间觅食的目的。

随后斯伦贝谢公司将“蚂蚁追踪”应用于Ｐｅｔｒｅｌ软件的地震属性算法中，并获《世界石油》杂志２００５年“最佳勘探技术奖”。

基于此算法的蚂蚁追踪技术能自动分析、识别断裂系统。

其原理是在地震数据体中散播大量电子“蚂蚁”沿着可能的断裂痕迹向前移动，若遇到断裂将用“信息素”做出明显的标记，否则将不做标记或做不太明显的标记，以指导其他“蚂蚁”的追踪。

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，通过该技
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　２０１８年第１期 内蒙古石油化工
＊收稿日期：２０１７－１１－１０
基金项目：国家重大专项“胜利油田特高含水期提高采收率技术（二期）”（２０１６ＺＸ０５０１１－０２），胜利油田分公司课题“低序级断层地球物理精细描述技术”（ＹＫＹ１６０８）。

作者简介：马玉歌，女，高级工程师，１９９７年毕业于中国地质大学石油地质专业，２０１１年获中国石油大学（北京）石油地质硕士学位，主要从事物探综合研究工作。

术最终可以获得一个具有清晰断裂痕迹的蚂蚁追踪
属性体。

图１　蚁群觅食示意图
２　具体应用过程
研究区位于ＨＭ凹陷南部斜坡带的中段，整体表现为一大型的鼻状构造。

由于各个方向受到大的断裂夹持，导致本区断层十分发育，加之由于受到地震分辨率的限制，断层难以准确解释，为了对断层的发育规律有一个准确的认识，提高构造落实程度，本
次我们选取了构造主体地垒上的ｑ１０井区约１
０ｋｍ２作为实验对象，应用蚂蚁追踪技术对该区进行了断裂系统的自动解释。

并将解释结果应用于构造建模中。

为了获得一个具有清晰断裂痕迹的蚂蚁属性
体，
首先对研究区高精度三维进行了资料预处理［３］
，在地震资料的预处理过程中：主要采用中值滤波以增强地震反射的连续性，降低噪声影响。

应用了构造平滑技术增强断层边界的连续性。

其次是地震数据体边缘探测［
４］。

边缘即不连续点，对地震数据体边缘的探测旨在寻找数据体中的不连续点，
并借助于倾角和方位角属性及方差等属性提取技术对这一不连续性进行强化。

在ｑ１０井区主要应用方差体技术实现。

方差体技术是利用相邻道地震信号（如振幅、相位等）之间的相似性来描述地层、岩性等的横向非均匀性，通过计算样点的方差值，揭示数据体中的不连续信息，从而进行断层的识别。

在规则层位面上，沿层振幅变化不大，方差较小；而在断层附近，振幅变化较大，方差也大。

最后是利用蚂蚁算法生成蚂蚁属性体［５］
，蚂蚁
追踪技术创立了一种全新的断裂系统属性，在预先设定的地震体内突出具有方位的断裂特征进行运算并产生蚂蚁属性体。

这是利用蚂蚁追踪技术进行断裂解释的核心，其追踪效果对参数选择依存度较高。

影响蚂蚁追踪效果的主要参数有初始蚂蚁边界（本区参数为１０
）、追踪偏差（本区参数为１）、蚂蚁搜索步长（本区参数为３）、合法步（本区参数为２）与非法步（本区参数为１）及终止步长（本区参数为４０％）等参数。

３　应用效果３．１　平面展布分析
对获得的蚂蚁属性体进行了沿层切片的提取，可以帮助我们了解特定地质时期断裂的平面展布状态、主要发育规律。

从而对研究区的构造特征形成一个基本认识。

（图２）从ｑ１０井区地区蚂蚁追踪属性体等时切片可以看出该区主要沙三段主要发育北西、北东向及近南北向的断裂。

其中北东向断裂较少，
但规模较大、北西向断层分布最广，且主要发育在研究区的西部地区。

而进南北向的断裂发育规模中等，但贯穿全区，切割了北东及北西向的断裂。

形成了该区这种墙角状断块发育的构造格局。

并且研究区内断层呈现出北少南多的特征，北部断层较少，由此断裂规模较大、向南这种微小断层逐渐发育，断块也更加破碎，
给断裂识别造成了一定的困难。

通过对不同蚂蚁体沿层及等时切片的对比分析我们就可以了解到不同地质时期该区断裂发育规律的继承及差异性。

图２　ｑ１０井区蚂蚁体Ｔ６沿层切片
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３．２　断裂系统的精细解释
断裂解释的精确度直接关系着含油断块的精确落实。

通过蚂蚁追踪技术对研究区进行精细断裂追踪，得到的属性体在剖面上对断裂的显示要明显优于常规地震数据体剖面或其他地震属性体剖面（图３
）。

通过对比分析：在常规地震数据体剖面中具有较明显显示的大断裂在蚂蚁追踪剖面中都可以清晰追踪，而对于在常规地震数据体剖面中肉眼难以识别的一些小断裂（表现为同相轴轻微扭动）在蚂蚁追踪剖面中也都有反映，其形态和展布也比较清晰直观。

通过不同地震属性体对断裂的解释也可以看出
蚂蚁追踪技术在断裂解释中的优势。

方差属性体剖面上断裂显示较为粗糙，
虽然对于明显的断裂也有反映，但识别小断层效果不佳，特别是在断裂组合比较复杂的部分直接表现为分辨率低、不易看清。

而蚂蚁属性体在断裂组合复杂部分则断裂组合比较清晰，与人工解释结果符合度也相对较高。

因而通过蚂蚁追踪技术进行的断裂解释效果优于其他地震属性技术。

但需要注意的是：由于蚂蚁体参数设置比较复杂，不同的参数组合得到的属性体对于不同级别的断裂识别效果也不同。

图３　ｑ１０井区不同地震属性体对比
４　结论
①利用蚂蚁追踪技术得到的蚂蚁属性体可以很好地应用于断裂的平面及剖面解释，通过蚂蚁属性体沿层切片可以帮助解释人员快速了解研究区的基本断裂组合特征，而通过垂直剖面可以有效地指导断裂的精细解释，解释结果可信。

②在ｑ
１０井区的地震资料解释过程中：蚂蚁追踪技术的应用效果要优于方差体等其他地震属性技术，尤其在断裂组合复杂区及小断层的识别方面优势明显。

③ｑ
１０井区主要发育北东向、北西向及近南北向断裂。

其中北东向断裂一般规模较大，可能控制了地层的走向，而北西向断层广泛发育，被近南北向断裂切割后形成的墙角断块可能为油气的有利聚集区。

［参考文献］
［１］　刘显太，
李军，王军，等．低序级断层识别与精细描述技术研究［Ｊ］．特种油气藏，２０１３，２０（１）：５３～５７．
［２］　张继标，
戴俊生，赵立彬，等．基于蚂蚁算法的断裂自动解释技术在黄环南地区的应用［Ｊ］．中国石油大学学报（自然科学版），２０１１，３５（６）：１～６．
［３］　张欣．
蚂蚁追踪在断层自动解释中的应用———以平湖油田放鹤亭构造为例［Ｊ］．石油地球物理勘探，２０１０，４５（２）：２７８～２８１．
［４］　史军．
蚂蚁追踪技术在低级序断层解释中的应用［Ｊ］．石油天然气学报，２００９，３１（４）：２５７～２５８．
［５］　李振华，
邱隆维，齐赞．蚂蚁追踪技术在辛３４断块解释中的应用［Ｊ］．西安石油大学学报（自然科学版），２０１３，２８（２）：２０～２４．
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０１８年第１期 马玉歌等　蚂蚁追踪技术在ｑ１０井区的应用。