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《C_3相干体在断层和裂缝识别中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第26卷第5期地震学报Vol.26,No.52004年9月(560~564)ACTASEISMOLOGICASINICASep.,2004文章编号:0253-3782(2004)05-0560-05研究简报*C3相干体在断层和裂缝识别中的应用张军华王月英赵勇(中国山东东营257061石油大学(华东)地球资源与信息学院)关键词相干体多尺度分析断层裂缝中图分类号:P542文献标识码:A三维相干体技术是20世纪90年代后期兴起的一项十分有效的地震解释技术,它在断层识别、特殊岩性体的解释方面较常规三维数据体有明显的长处.国外对此成立了专门的相干技术公司,国内也正
2、在广泛应用此项技术.相干体技术通过三维数据体来比较局部地震波形的相似性,相干值较低的点与反射波波形不连续性相关.对相干数据体作水平切片图,可揭示断层、裂缝、岩性体边缘、不整合等地质现象,为解决油气勘探中的特殊问题提供有利依据.自从1995年Bahorich和Farmer提出相干体算法以来,短短几年,该算法已从第一代基于互相关的算法(简称C1算法,Bahorich,Farmer,1995)、第二代利用地震道相似性的算法(简称C2算法,Marfurtetal,1998),发展到第三代基于特征值计算的算法(简称C3算法,Gersztenkorn,Marfurt
3、,1999).本研究在应用第二代相干体取得一定经验的基础上,重点讨论和开发了第三代相干体提取算法,使提取的相干体分辨率提高、抗噪性增强.由于算法实现过程中,采用了乘幂法计算特征值和递推法计算矩阵元素等计算方法(孙夕平,杜世通,2000;张军华等,2002),属性的提取速度大大提高.1基本原理1.1相干体的基本特征常规的地震解释使用的是振幅数据.对于三维工区,可以是纵、横剖面,可以是水平时间切片、沿层剖面,也可以是三维数据体.不过,不管采用的是哪一种形式,它采用的都是单个点、单个层、单个面的信息,这对于一些特殊地质体的识别与描述,如断层、裂缝、河道,还是有
4、差距的.而相干体通过地震道的空间组合(图1),每个空间点的属性值反映的是原数据体中多线、多道、多点的信息.它实际上是将异常体的共性体现在每一个点上,是一种特殊的空间加权.因此,相干体在异常体的识别上有更高的信噪比和分辨率.1.2C3相干体的算法描述如前所述,相干体已有几种提取方法,它们的解释效果较常规三维振幅数据体要好.尤其是C3算法,其优越性更明显.下面介绍其基本的计图1相干体的简单描述算原理.*胜利油田、北京大学、石油大学联合攻关项目(KJS32001011)资助.2003-06-02收到初稿,2003-11-26收到修改稿,2004-03-12决定
5、采用.5期张军华等:C3相干体在断层和裂缝识别中的应用561给定按一定方式组合的J道地震数据,定义协方差矩阵Cu1mu1mu1mu2m,u1muJmn+N/2u2mu1mu2mu2m,u2muJmC(p,q)=E(1)m=n-N/2sswsuJmu1muJmu2m,uJmuJm式中,ujm=uj(m$t-pxj-qyj)为对应的地震数据,p和q为视倾角.由于以上协方差矩阵是对称的半正定矩阵,当原始数据矩阵的元素不全为零时,可以计算出它们的J个非负特征值.定义下式为第三代相干体的相干值:K1K1c3=J=(2)T(C)EKjj=1式中,分母是矩阵的迹,代表
6、了协方差矩阵的能量;分子K1是最大特征值,代表了占优的能量.迹计算可JJn+N/2用T(C)=EECij,其中Cij=Euimujm.i=0j=0m=n-N/2实际计算时,为了提高运算速度,特征值可采用乘幂法计算,矩阵C的迹及各元素的和可用递推法计算.1.3分辨率讨论和信噪比讨论(Gersztenkorn,Marfurt,1999)1)分辨率.传统相干体(C2)的另一种描述式为NJ2EEunjn=1j=1c2=NJ(3)2JEE(unj)n=1j=1进一步推导可得以下关系:KT2221uCuK1cosH1+K2cosH2+,+KJcosHJc3=c2=
7、=(4)T(C)T(C)T(C)从上式可以看出,C3相干体的取值一般总是要比传统的相干体大.也就是说,它能更多地从原始数据体中提取出相干的成分,所以其分辨率要高.2)抗噪性.假定噪声为随机噪声,协方差矩阵C可分解为有效信号和噪声两部分2C=CS+CN=CS+RI(5)22对于特征值而言,一般可认为Kj=R,j=2,3,,,J对应噪声信号;K1=L1+R对应有效信号.代入式(4)化简可得22L1cosH1+Rc2=2(6)L1+JR所以有2L1+Rc3=2c2(7)L1+JR即第三代相干体的抗噪性要好于第二代相干体.1.4多尺度分析所谓多尺度分析是指通过
8、某一变换,用不同的尺度去精细刻画数据或图象特征.多尺度分析又叫多分辨率分析,其中
