基于匹配搜索的三维地震图像全层位自动追踪方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于地震图像层位追踪技术领域，尤其涉及一种基于匹配搜索的三维地震 图像全层位自动追踪方法。
【背景技术】
[0002] 层位追踪是地震图像解释中非常重要的一部分，也是地震图像解释中的基础性的 工作。目前，在石油勘探中使用最广泛最有效的手段就是地震勘探，地震勘探就是通过爆炸 等手段激发地震波，由于在不同的地质构造中存在波阻抗的变化，声波在穿越不同地质结 构时会受到岩层的反射产生反射波，反射波向上传回地面被地面上的接受传感器接受并记 录下来，这就是最原始的地震记录。对接收传感器采集的地震记录进行置道头、静校正、振 幅补偿等一系列的处理，这些处理过程叫做室内处理，原始的地震记录经过室内处理后形 成三维地震图像，三维地震图像是地震波形在三维空间的分布，三维地震图像解释就是分 析三维地震图像数据，主要是层位追踪、相干解释、地震相分析和波阻抗反演等，经过地震 图像解释后可以直接进行储层预测和分析、异常体识别以及烃类预测等。地层结构大多是 层状结构，不同地质年代产生的地层一层一层的分布在地下不同深度处，地震波在不同地 层之间的分界面上会产生强烈的反射波，这种强烈的反射波在三维地震图像中表现为振幅 增强的连续波形，这些振幅强烈并且连续分布的波形便是层位，一般有多个层位分布在三 维地震图像中，层位追踪就是寻找三维地震图像中的层位并且将不同的层位区分出来。层 位追踪是地震解释工作中最基础最重要的部分，层位追踪结果的准确性直接影响了后续地 震图像解释工作的好坏。
[0003] 基于视觉模型的层位追踪算法是商业软件PaleoScan在层位追踪上使用的思想， 该方法主要是模拟地质工作者使用眼睛看到二位剖面上的层位线时脑海中对层位线进行 的处理过程，该方法认为地质工作者看到二位剖面上的层位线时脑海中有一个把不同区域 的层位连接起来的过程，该方法就模拟地质工作者脑海中的这种连接的过程。该方法对于 剖面上的每一个层位点都和周围道中的其他点进行连接，给层位点的每个连接都定义一个 "代价"，有一个全局的代价函数，该算法就是通过调整层位点的连接使得代价函数取最小 值，该方法把层位追踪问题转化为最优化问题，通过求取函数最优解的方式实现层位追踪。 由于三维空间中层位点之间的连接非常复杂，该方法只适用于二维剖面上的层位追踪。
[0004] 地震解释是关于地下结构与属性的建模和预测过程，地下沉积层根据不同的岩石 特性和形成年代分成若干层次，这种层次结构在地震数据中的直观反应是层位，层位解释 一直是地震解释中非常重要的一部分，精准、有效的层位解释对于地下储层的分析有非常 重要的支撑作用。传统的层位解释一直是靠人工解释，人工解释工作量大、耗费时间长，而 且人工解释受解释人员主观意识影响、可验证性差。现有的自动追踪技术只能在地层构造 比较简单的情况下达到构造解释的要求，并不能解释复杂的地质构造。
【发明内容】
[0005] 本发明的发明目的是：为了解决现有技术中存在的以上问题，本发明提出了一种 基于匹配搜索的三维地震图像全层位自动追踪方法。
[0006] 本发明的技术方案是：一种基于匹配搜索的三维地震图像全层位自动追踪方法， 包括以下步骤：
[0007]A、对三维地震图像数据进行预处理；
[0008] B、对步骤A中预处理后的三维地震图像数据提取层位纵向分布特征；
[0009] C、根据步骤B中提取得到的层位纵向分布特征进行匹配搜索生成数据块；
[0010] D、将步骤C中生成的数据炔基于振幅导向进行连接，实现三维地震图像全层位自 动追踪。
[0011] 进一步地，所述步骤B对预处理后的三维地震图像数据提取层位纵向分布特征， 具体包括以下分步骤：
[0012] B1、将预处理后的三维地震图像数据进行归一化处理；
[0013] B2、设定阈值threshold为层位位置与层位间隙的幅值分界，对步骤Bl中归一化 处理后的数据进行离散化处理；
[0014] B3、选定一个区域并提取该区域内离散化处理后的数据的层位纵向分布特征。
[0015] 进一步地，所述归一化处理公式具体为：
[0017] 其中，X是原始三维地震图像数据，y是归一化处理后的三维地震图像数据， MinValue是三维地震图像数据中的最小值，MaxValue是三维地震图像数据中的最大值。
[0018] 进一步地，所述离散化处理公式具体为：
[0020] 其中，Z表示离散化处理得到的值，a，b，c表示离散化处理取值。
[0021] 进一步地，所述选定一个区域具体为选择三维地震图像数据中的一个地震道数 据，以该地震道数据为中心，设定距离为d，距离中心为d的区域即为所选定区域。
[0022] 进一步地，所述步骤C根据层位纵向分布特征进行匹配搜索生成数据块，具体包 括以下分步骤：
[0023] C1、选定步骤B中提取的一个层位纵向分布特征；
[0024] C2、选定三维地震图像数据中的一个地震道数据进行搜索并判断选定的地震道数 据是否具有与步骤Cl选定的层位纵向分布特征相同的数据区域；若地震道数据中具有与 选定层位纵向分布特征相同的数据区域，则将该数据区域加入到所选定层位纵向分布特征 对应的数据区域中生成数据块，并重新选定地震道数据进行搜索；若地震道数据中不具有 与选定层位纵向分布特征相同的数据区域，则重新选定地震道数据进行搜索；直到所有地 震道数据搜索完毕后进入下一步骤；
[0025] C3、判断是否所有地震道数据都属于数据块中；若所有地震道数据都属于数据块 中，则操作结束；若所有地震道数据不都属于数据块中，则对不属于数据块的地震道数据提 取层位纵向分布特征并返回步骤Cl。
[0026] 进一步地，所述步骤D将数据炔基于振幅导向进行连接实现三维地震图像全层位 自动追踪具体为：判断步骤C中生成的数据块个数是否为一个；若数据块个数为一个，则完 成三维地震图像全层位自动追踪；若数据块个数不为一个，则将多个数据炔基于振幅导向 进行连接，完成三维地震图像全层位自动追踪。
[0027] 进一步地，所述将多个数据炔基于振幅导向进行连接的方法具体为：根据各个数 据块中层位极值点的幅值大小，将数据块中层位极值点的幅值大小相近的层位及各个数据 块之间层位极值点的幅值大小相近的层位进行连接。
[0028] 本发明的有益效果是：本发明从多个垂直方向相邻的层位提取层位纵向分布特 征，通过对层位纵向分布特征进行匹配搜索实现在三维地震图像中对层位的并行追踪，充 分利用了层位间的相互关系，不仅从理论和方法上保证了层位追踪结果的正确性，还提高 了追踪效率，给地震解释工作提高效率和效果；本发明无需人工干预，可实现对大范围工区 的全层位自动追踪。
【附图说明】
[0029] 图1是本发明的基于匹配搜索的三维地震图像全层位自动追踪方法流程示意图。
[0030] 图2是本发明的三维地震图像中二维剖面层位波形示意图。
[0031] 图3是本发明对预处理后的三维地震图像数据提取层位纵向分布特征流程示意 图。
[0032] 图4是本发明的离散化处理后的二维剖面示意图。
[0033] 图5是本发明的层位纵向分布特征表示方式示意图。
[0034] 图6是本发明的根据层位纵向分布特征进行匹配搜索生成数据块流程示意图。
[0035] 图7是本发明的层位幅值分布示意图。
[0036] 图8是本发明的二维剖面层位缺口示意图。
[0037] 图9是本发明的层位扩展示意图。
[0038] 图10是某工区地质解释人员手工追踪效果不意图。
[0039] 图11是本发明的基于匹配搜索的三维地震图像全层位自动追踪效果示意图。
【具体实施方式】
[0040] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，