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[摘 要]研究区目的层位于巨厚盐岩之下，构造变形严重，信噪比低，基于同相轴追踪的常规方法进行断裂解释非常困难，且主观性强。本文探讨了三种识别断裂的方法—相干、方差、蚂蚁体追踪，通过三种方法的对比分析，利用水平相干切片、沿层相干切片、方差体切片以及产状控制下的蚂蚁体切片总结出一套適合于本区复杂地质条件下的断裂识别方法。
[关键词]断裂解释；相干切片；沿层相干；方差体切片；产状控制；蚂蚁体切片
中图分类号：P315.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）48-0016-02
一、引言
随着21世纪全球经济的快速发展，人们对能源的需求与日俱增，盐下油气藏因其良好的成藏条件及巨大的勘探潜力，成为了当下油气勘探的热点[1]。但膏盐对地震波能量的屏蔽，使得盐下成像困难，加上盐岩与下覆地层存在巨大的速度差异而导致时间域地震剖面上拉现象严重，按传统寻找同相轴的错段、扭曲、产状变化的二维解释方法进行断裂解释，不仅难度大，效率低而且可靠信差，因此在前期对数据进行时深转换和偏移处理（图1）的基础上，通过一定技术手段在平面上找准断层，是本次断裂研究的关键。
基于该思路，本文对近年发展起来的相干体技术、方差体技术、蚂蚁体追踪技术三种断裂识别方法的基本原理进行剖析，通过对原理的分析，探讨了三种方法的影响因素及优缺点，最后对比三种方法在盐下断裂识别中的应用效果，提出了是适合于本工区盐下断裂识别的综合性方法。
二、相干体技术的原理与应用
从公式可看出，影响计算结果的主要是计算时窗、最大倾角值、参与相干运算的道数。其中计算时窗根据波长来定，过小容易受噪音影响，过大则容易使得到的数据变模糊，无法识别较小断层；最大倾角值根据地震剖面上地层和断层的倾角来定，太小会将大倾角的地层当做断层，太大则无法识别一些低角度的逆断层；参与计算的道数少易受噪音的影响，参与计算道数多则小断层被压制同时运算量加大。
由于研究区地震资料信噪音比低，首先对原始地震数据做中值滤波处理以压制噪音，然后进行低通滤波，以便清晰的显示大的断层，最后根据研究区内断层多为高角度正断层，地层较为平坦，计算相干体时，采用大倾角、长时窗以及周围八道参与运算作为计算参数，同时对输出值做了最大值设置和归一化处理。图2为所得深度域相干数据体在4500m处的深度切片，切片上显示的两条北西-南东走向的黑色条带与我们已解释的三条断层F1、F2、F3基本吻合。另外，通过对已解释层位提取沿层相干属性，得到的沿层相干切片上，因为有层位的约束，效果较相干切片更好，大断裂整体走向清晰，同时还能识别出一些水平相干切片上不易发现的小的伴生断层，且伴生断层与主断层之间的伴生关系更为明显（图3）。
三、方差体技术的原理与应用
方差在数学上指一组数的各数据相对于它们的平均数的偏差的平方的平均数，其意义在于它反映了一组数据的分散或波动的程度。当地下存在断层，断层处地震道反射特征就会与其周围地震道反射特征出现差异，这种差异就会表现为高的方差值，因此通过在方差体切片上寻找高值区，就可以识别出断层[3]。
假设方差计算为时窗L，时窗内平均振幅为，第i道第j点的方差值为
则，
其中n为参与方差运算的地震道数，为1/2时窗长度。
为了提高所做方差体的效果，在计算方差体之前，对原始地震数据做了构造平滑，目的是压制噪音，凸显边界异常，增强断裂信息，之后与相干类似，采取长时窗（试验表明取1.5倍波长最为合适，过小噪音干扰严重，过大则结果太粗糙）和周围八道参与运算计算方差体，得到的方差体切片比相干切片效果更好（图4），已解释的三条大的断层正好位于方差值大的地方，因此可以指导我们进行较大规模断层的解释，但对于次一级的小断层，方差体切片上没有显示。
四、蚂蚁体追踪的原理与应用
蚂蚁体追踪技术模仿了大自然中蚂蚁群寻找食物的过程，通过在地震数据体中投放大量的蚂蚁，这些蚂蚁刚开始在数据体中是平均分配的，当蚂蚁在移动过程中发现某处符合预先设定的断裂条件，就会释放信号做出明显标记，同时吸引其他区域的蚂蚁过来，而对不符合条件的地方则不做标记，如此不断移动和释放信号，直到该断裂结束[4]。
蚂蚁体追踪的结果主要受蚂蚁初始分布边界、追踪轨迹偏移度、搜索步长、非法步数与合法步数、终止门槛值等参数的影响。
其中，①初始分布边界定义了单个蚂蚁的领土范围，该值越大，播撒到数据体中的蚂蚁个数越少，扑捉到的信息越少，得到的蚂蚁体属性的值也会越小，但领土范围过小，则会导致有效信息被掩盖；②追踪轨迹偏移度定义了追踪出断面的弯曲程度；③搜索步长定义了完成一次搜索任务的范围，步长越大搜索的范围也越大，但分辨率会降低；④非法步数是指单个蚂蚁扑捉到断层信息后，允许其向前继续追踪但没有扑捉到断面信息的步数，该值越大，得到的断面越连续，合法步数正好相反，值越小，追踪的断面连续性越强；⑤终止门槛值是指单个蚂蚁完成其全部搜索而被淘汰出局前，非法步数所占的百分比，该值越大，蚂蚁的搜索能力越强，得到的蚂蚁体属性值越大。
蚂蚁体追踪的结果较为精细，对输入的地震数据要求也更为严格，为了得到好的效果，首先对原始数据进行了构造平滑，其主要目的是降低噪音，增强反射同相轴的连续性，突出断点反射，实际处理过程中，选择倾角导向控制下的构造平滑。
分别采用原始地震数据、经过中值滤波的相干体数据、进过构造平滑的方差体数据作为蚂蚁体追踪的输入数据，并不断的试验蚂蚁初始分布边界为、追踪轨迹偏移度、搜索步长非法步数与合法步数、终止门槛值五个参数，再根据工区内断层多为高角度正断层，走向大致呈北北西-南南东的特点，对断层进行了预先设定，滤掉所有低角度（倾角小于50）以及高角度大方位角（方位角大于250）断层（图5），得到了三套蚂蚁体数据，同一深度的蚂蚁体切片（图6-1）结果显示，以方差体作为输入数据得到的蚂蚁体切片效果最佳。该切片上，已解释的两条控凹断层F1、F2与蚂蚁体追踪的痕迹吻合较好，断裂边界清晰，F1、F2周围的显示很多疑似小断层的蚂蚁追踪痕迹，有些是断层，有些则为噪音干扰，造成这种现象的原因是蚂蚁体追踪对地震资料的不连续性过于敏感，在工区资料信噪比低的情况下，加上盐的影响，如果没有前期不依靠相干切片或方差体切片，对断层形态的总体把握，蚂蚁体切片上的一些小断层很容易掩埋在杂乱信息中而被我们忽视。 五、结论
（1）通过对原始地震数据做中值滤波处理压制噪音，然后由滤波后的数据得到的相干切片，断裂成像有所改善，另外沿层相干切片因为生成过程中受已解释层位的约束，效果比水平相干切片要好，但总体而言，无論是水平相干切片还是沿层相干切片，对较大规模断层的整体特征把握都比较好，但受到相干算法本身的局限性，对于小断层识别较为困难。
（2）方差体运算的核心是计算样点处振幅与平均振幅的差值，在一定程度上消除了白噪的干扰，加上构造平滑预处理，理论上要比相干体抗干扰能力强，试验结果也表明本工区内方差体切片在大断层识别方面优于相干体切片。
（3）蚂蚁体追踪的结果在三种方法中最为精细，该方法对小断层非常敏感，实际生产中也多用于小断层的刻画，但其缺点是容易受噪音的干扰，尽管对数据进行了预处理，在计算过程中根据断裂特点加入了限定条件，但蚂蚁体切片上更多体现的是断裂的局部特征，因此该技术应用的前提是对工区内断层整体特征比较了解，只能作为相干体或方差体技术的一个补充。
（4）由于以上三种技术都有其各自的优缺点，而本工区地震资料品质较差，单纯的采用他们中任何一种方法都无法满足我们实际断裂解释的要求，为此提出了以方差体切片为基础来把握大断层的整体特征，然后借助蚂蚁体切片对大断层局部加以刻画并识别次一级的小断层，最后采用沿层相干切片进行验证的断裂解释方法。
参考文献
[1] Jose Miranda Formigli Filho，et al.Santos basin's pre- salt reservoirs development： the way ahead [C]. SPE19953 pres-ent at SPE Offshore Technology Conference，4 -7May 2009，Houston，Texas： 1-10.
[2] 孙夕平，杜世通.2003.相干体技术算法研究及其在地震资料解释中的应用.中国石油大学学报（自然科学版），27（2）：32-35.
[3] 陈凤云，杭远，康建林.2006.相干和方差体的算法研究及应用。物探与化探，30（3）；250-253.
[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：江汉石油学院学报，2009，31（20）：257-258.
[关键词]断裂解释；相干切片；沿层相干；方差体切片；产状控制；蚂蚁体切片
中图分类号：P315.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）48-0016-02
一、引言
随着21世纪全球经济的快速发展，人们对能源的需求与日俱增，盐下油气藏因其良好的成藏条件及巨大的勘探潜力，成为了当下油气勘探的热点[1]。但膏盐对地震波能量的屏蔽，使得盐下成像困难，加上盐岩与下覆地层存在巨大的速度差异而导致时间域地震剖面上拉现象严重，按传统寻找同相轴的错段、扭曲、产状变化的二维解释方法进行断裂解释，不仅难度大，效率低而且可靠信差，因此在前期对数据进行时深转换和偏移处理（图1）的基础上，通过一定技术手段在平面上找准断层，是本次断裂研究的关键。
基于该思路，本文对近年发展起来的相干体技术、方差体技术、蚂蚁体追踪技术三种断裂识别方法的基本原理进行剖析，通过对原理的分析，探讨了三种方法的影响因素及优缺点，最后对比三种方法在盐下断裂识别中的应用效果，提出了是适合于本工区盐下断裂识别的综合性方法。
二、相干体技术的原理与应用
从公式可看出，影响计算结果的主要是计算时窗、最大倾角值、参与相干运算的道数。其中计算时窗根据波长来定，过小容易受噪音影响，过大则容易使得到的数据变模糊，无法识别较小断层；最大倾角值根据地震剖面上地层和断层的倾角来定，太小会将大倾角的地层当做断层，太大则无法识别一些低角度的逆断层；参与计算的道数少易受噪音的影响，参与计算道数多则小断层被压制同时运算量加大。
由于研究区地震资料信噪音比低，首先对原始地震数据做中值滤波处理以压制噪音，然后进行低通滤波，以便清晰的显示大的断层，最后根据研究区内断层多为高角度正断层，地层较为平坦，计算相干体时，采用大倾角、长时窗以及周围八道参与运算作为计算参数，同时对输出值做了最大值设置和归一化处理。图2为所得深度域相干数据体在4500m处的深度切片，切片上显示的两条北西-南东走向的黑色条带与我们已解释的三条断层F1、F2、F3基本吻合。另外，通过对已解释层位提取沿层相干属性，得到的沿层相干切片上，因为有层位的约束，效果较相干切片更好，大断裂整体走向清晰，同时还能识别出一些水平相干切片上不易发现的小的伴生断层，且伴生断层与主断层之间的伴生关系更为明显（图3）。
三、方差体技术的原理与应用
方差在数学上指一组数的各数据相对于它们的平均数的偏差的平方的平均数，其意义在于它反映了一组数据的分散或波动的程度。当地下存在断层，断层处地震道反射特征就会与其周围地震道反射特征出现差异，这种差异就会表现为高的方差值，因此通过在方差体切片上寻找高值区，就可以识别出断层[3]。
假设方差计算为时窗L，时窗内平均振幅为，第i道第j点的方差值为
则，
其中n为参与方差运算的地震道数，为1/2时窗长度。
为了提高所做方差体的效果，在计算方差体之前，对原始地震数据做了构造平滑，目的是压制噪音，凸显边界异常，增强断裂信息，之后与相干类似，采取长时窗（试验表明取1.5倍波长最为合适，过小噪音干扰严重，过大则结果太粗糙）和周围八道参与运算计算方差体，得到的方差体切片比相干切片效果更好（图4），已解释的三条大的断层正好位于方差值大的地方，因此可以指导我们进行较大规模断层的解释，但对于次一级的小断层，方差体切片上没有显示。
四、蚂蚁体追踪的原理与应用
蚂蚁体追踪技术模仿了大自然中蚂蚁群寻找食物的过程，通过在地震数据体中投放大量的蚂蚁，这些蚂蚁刚开始在数据体中是平均分配的，当蚂蚁在移动过程中发现某处符合预先设定的断裂条件，就会释放信号做出明显标记，同时吸引其他区域的蚂蚁过来，而对不符合条件的地方则不做标记，如此不断移动和释放信号，直到该断裂结束[4]。
蚂蚁体追踪的结果主要受蚂蚁初始分布边界、追踪轨迹偏移度、搜索步长、非法步数与合法步数、终止门槛值等参数的影响。
其中，①初始分布边界定义了单个蚂蚁的领土范围，该值越大，播撒到数据体中的蚂蚁个数越少，扑捉到的信息越少，得到的蚂蚁体属性的值也会越小，但领土范围过小，则会导致有效信息被掩盖；②追踪轨迹偏移度定义了追踪出断面的弯曲程度；③搜索步长定义了完成一次搜索任务的范围，步长越大搜索的范围也越大，但分辨率会降低；④非法步数是指单个蚂蚁扑捉到断层信息后，允许其向前继续追踪但没有扑捉到断面信息的步数，该值越大，得到的断面越连续，合法步数正好相反，值越小，追踪的断面连续性越强；⑤终止门槛值是指单个蚂蚁完成其全部搜索而被淘汰出局前，非法步数所占的百分比，该值越大，蚂蚁的搜索能力越强，得到的蚂蚁体属性值越大。
蚂蚁体追踪的结果较为精细，对输入的地震数据要求也更为严格，为了得到好的效果，首先对原始数据进行了构造平滑，其主要目的是降低噪音，增强反射同相轴的连续性，突出断点反射，实际处理过程中，选择倾角导向控制下的构造平滑。
分别采用原始地震数据、经过中值滤波的相干体数据、进过构造平滑的方差体数据作为蚂蚁体追踪的输入数据，并不断的试验蚂蚁初始分布边界为、追踪轨迹偏移度、搜索步长非法步数与合法步数、终止门槛值五个参数，再根据工区内断层多为高角度正断层，走向大致呈北北西-南南东的特点，对断层进行了预先设定，滤掉所有低角度（倾角小于50）以及高角度大方位角（方位角大于250）断层（图5），得到了三套蚂蚁体数据，同一深度的蚂蚁体切片（图6-1）结果显示，以方差体作为输入数据得到的蚂蚁体切片效果最佳。该切片上，已解释的两条控凹断层F1、F2与蚂蚁体追踪的痕迹吻合较好，断裂边界清晰，F1、F2周围的显示很多疑似小断层的蚂蚁追踪痕迹，有些是断层，有些则为噪音干扰，造成这种现象的原因是蚂蚁体追踪对地震资料的不连续性过于敏感，在工区资料信噪比低的情况下，加上盐的影响，如果没有前期不依靠相干切片或方差体切片，对断层形态的总体把握，蚂蚁体切片上的一些小断层很容易掩埋在杂乱信息中而被我们忽视。 五、结论
（1）通过对原始地震数据做中值滤波处理压制噪音，然后由滤波后的数据得到的相干切片，断裂成像有所改善，另外沿层相干切片因为生成过程中受已解释层位的约束，效果比水平相干切片要好，但总体而言，无論是水平相干切片还是沿层相干切片，对较大规模断层的整体特征把握都比较好，但受到相干算法本身的局限性，对于小断层识别较为困难。
（2）方差体运算的核心是计算样点处振幅与平均振幅的差值，在一定程度上消除了白噪的干扰，加上构造平滑预处理，理论上要比相干体抗干扰能力强，试验结果也表明本工区内方差体切片在大断层识别方面优于相干体切片。
（3）蚂蚁体追踪的结果在三种方法中最为精细，该方法对小断层非常敏感，实际生产中也多用于小断层的刻画，但其缺点是容易受噪音的干扰，尽管对数据进行了预处理，在计算过程中根据断裂特点加入了限定条件，但蚂蚁体切片上更多体现的是断裂的局部特征，因此该技术应用的前提是对工区内断层整体特征比较了解，只能作为相干体或方差体技术的一个补充。
（4）由于以上三种技术都有其各自的优缺点，而本工区地震资料品质较差，单纯的采用他们中任何一种方法都无法满足我们实际断裂解释的要求，为此提出了以方差体切片为基础来把握大断层的整体特征，然后借助蚂蚁体切片对大断层局部加以刻画并识别次一级的小断层，最后采用沿层相干切片进行验证的断裂解释方法。
参考文献
[1] Jose Miranda Formigli Filho，et al.Santos basin's pre- salt reservoirs development： the way ahead [C]. SPE19953 pres-ent at SPE Offshore Technology Conference，4 -7May 2009，Houston，Texas： 1-10.
[2] 孙夕平，杜世通.2003.相干体技术算法研究及其在地震资料解释中的应用.中国石油大学学报（自然科学版），27（2）：32-35.
[3] 陈凤云，杭远，康建林.2006.相干和方差体的算法研究及应用。物探与化探，30（3）；250-253.
[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：江汉石油学院学报，2009，31（20）：257-258.