论文部分内容阅读
摘要：本文介绍了现今地震属性技术的相关特点和部分专业术语，并以实际勘探工作为例阐述了该技术在识别断层构造，反映煤层厚度，解释凹陷构造，评估奥陶系灰岩岩溶裂隙等的具体应用情况，并得出结论说明地震属性技术在煤田地震勘探中有广阔的应用前景。
关键词：地震勘探，属性技术,同相轴提取，数据体提取，BP神经网络模型
中图分类号：P315文献标识码： A
自三维地震勘探技术初次应用于煤田勘探以来，该技术已经成为我国煤田勘探开发阶段的主要手段。目前，三维地震资料采集与处理技术已全部实现自动化和数字化，但相应的解释技术却尚未跟上资料采集处理的步伐。现有的煤田三维地震资料的解释方法依然是二维地震解释的思路——剖面反射波至的时间变化，但是油气勘探已经可以利用三维地震数据体提取地震属性参数，并根据相应参数确定岩性带分布，得出含油气有利部分的结论了。以实践来看，地震属性技术完全可以像油气田应用一样用于煤田勘探，并解决构造问题和岩性问题，从而保障煤矿安全生产。
1 地震属性技术简介
地震属性是从地震数据中得出的测量值，包含运动学、动力学以及统计学元素，这些测量值过去被称为地震特征参数，现统称为地震属性。地震属性技术包含地震属性提取并显示，对参数进行针对性分析，并预测地震属性区的构造和岩性。地震属性没有统一标准的属性分类，以煤田勘探的特点而言，地震属性的动力学特征由八个子类别决定，包括振幅，波形，衰减，相位，相关，比率，能量以及频率。根据不同的地质问题，选择相应特征的地震属性。地震属性技术的核心在于属性的提取，其方式有两种，包括同相轴属性提取和数据体属性提取。其中同相轴提取是取得某个界面的相关地震属性，而数据体提取获得的是一个完整的三维地震属性体。同相轴提取包括传统的瞬时提取法，即瞬时振幅，瞬时频率以及瞬时相位；单道分时窗提取法，即地震道上用可变时窗提取各类参数（时间域属性，频率域属性和分形分维属性）；多道分时窗提取法，即多个地震道上用可变时窗提取参数，除了要定义时窗上下界外，还需定义其道数，将所得地震属性放到中心道内，参数包括品质因素和二维分形参数。
2 应用范围
2.1断层识别
通常方案是采用模糊综合评断、模糊模式识别以及分段线性模式识别等三种模式识别对地震资料中的波峰波谷振幅，相似系数，波谷相位时间以及主频带通能量比率四种参数进行分析和识别，从而判断断层。
位于安徽省宿州的某煤矿的小断层非常发育，利用常规的地震资料很难识别，原因是该断层发育属于非常性发育。而通过滤波技术和属性技术的结合试验，得出了具备操作性的解释效果。
操作流程如下：由原始地震数据生成导向体（同相轴数据体），并计算Inline，Crossline以及两个对角方向共四个方向的相似性，揭露断层附近的相似性大小。并根据已揭露相似性确定一个cutoff值为0.6。大于这个数值的采用中值滤波，而小于这个数值选用扩散滤波，并得到滤波后的地震数据。滤波后的数据生成新的导向体，利用地震属性技术进行解释，并对比滤波前后的相似性分辨率。
试验结果显示滤波后的相似性分辨率明显更好，在提高已经揭露断层的分辨率同时，也揭露了常规属性技术无法探查到的断层，为安全生产提供了一定保障。
2.2解释凹陷构造
山东省邹城市的某煤矿，利用第三代的相干算法，计算了相干数据体。由于相干数据体是一个三维数据体，因此在任意剖面上可以进行切片显示，通过逐张显示的切片数据快速浏览系统的平面分布。一般而言高连续性数据对应连续的地层，而低连续的数据对应断层或岩性变化边界。通过对主测线以及联络测线方向的浏览，得出凹陷构造的位置。
观测人员发现相干数据体的时间切片比常规时间切片的分辨率要高的多。同时，常规的振幅切片善于解释倾斜方向上断层，而相干体切片在任何方向断层解释都有很好的应用。
当然相干数据体处理有其局限性，最明显的表现为其对大小不同断层的反应敏感性不同，小断层反应敏感，而大断层的斜面反应则不敏感，同时在低信噪比地震资料中，相干数据体处理有可能会造成假象，表现为不连续带（断层或异常岩性）。不过，相干数据体的计算理论有着充分的依据，地质意义极大，对原有的常规振幅资料是极大的补充。
2.3 预测煤层厚度变化
地震属性提取之后，用来预测煤层厚度模型通常有多元统计预测模型和BP神经网络預测模型。根据实际误差结果统计分析，一次多项式（线性）模型误差最大，BP神经网络模型次之，而二次多项式回归在钻孔点附近地震记录效果最好。不过，就整个工区的煤层厚度变化预测而言，二次多项式可用数据不够多，而BP神经网络模型回归数据基本都可以采用，因此通常都采用神经网络模型进行煤层厚度预测。
山东省龙口市某煤矿二采区在进行四煤层厚度预测时，采用了3层BP网络，利用6钻孔对应的振幅，主频，主频幅值，平均频率以及低频带宽能量五个地震属性参数作为输入样本，其中网络的中间层为4节点，输出层为1节点，对应的煤层厚度值作为网络的期望输出。由此得到的煤层厚度平面图，等值线分布比较均匀，具有平缓的渐变性，基本反映了煤层厚度变化的趋势。对比检查孔的煤层厚度资料，可以看出解释结果基本吻合。
2.4预测奥陶系灰岩岩溶裂隙发育带
塔里木盆地阿克库勒北部地区，在投入三维地震勘探后，发现裂隙显示。从钻孔情况看，该奥陶系主要发育灰岩岩溶裂隙，裂隙以岩溶孔洞和裂缝型为主。由于该地区的裂隙成因很复杂，非均质性强，所以有很大的研究难度。从岩层的成岩条件和模式对此类裂隙研究时，使用地震属性先对单个属性进行研究，然后针对性的利用属性反应结果对裂隙进行性量预测。
针对目的裂隙的地震响应，选取振幅包络属性和相干属性。包络值越强，表明临近道间反射振幅差异更大，能够凸显岩性变化和能量差异；而相干值越高，表明地层间的横向连续性越强，可以有效的刻画断层边界。
在数据体提取基础上建立的三维可视化技术也应用于此次勘探预测中。像素雕刻功能可以将采样点连接，并形成地质体，其体积通过统计像素个体数可以获得，得到非常直观的岩溶孔洞雕刻效果图。
3结语
以上四个例子是地震勘探中，利用地震属性信息比较典型的例子，实际上地震属性技术还有很大的适用范围，更好的开发有助于解释更复杂的地下构造、地层分布以及岩性的变化特征。在地震构造解释，地震地层解释，以及地震岩性解释和地震三维模拟领域的技术拓展，可以更好的应用于煤田地震勘探和开发，其前景十分广泛。
参考文献：
[1] 赵沉雷，刘璐，马志春，地震属性分析在识别小断层中的应用[J].中州煤炭，2011（8）：41-43.
[2]代凤红，程曾庆，张生，谷松，地震属性技术在预测无煤带中的应用[J].中国煤炭地质，2009,21（zl）：96-98.
[3]韩福民，刘忠亮，王道义，邓国振，李文海，复杂断块地区相干体解释技术的应用研究[J].江汉石油学院学报，2003,25（2），54-55.
[4]孟召平，郭彦省，王赘,潘结南，芦俊，基于地震属性的煤层厚度预测模型及其应用[J].地球物理学报，2006，49（2），512-517.
[5]曹鉴华，张学丰，YQ地区奥陶系碳酸盐岩岩溶储层地震属性预测[J].特种油气藏，2012,19（2）,42-45.
[6]郭彦省，孟召平，杨瑞昭，张丽红，刘亚川，孙学渊，赵国平，地震属性及其在煤层厚度预测中的应用[J].中国矿业大学学报，2004（5）,73-79.
关键词：地震勘探，属性技术,同相轴提取，数据体提取，BP神经网络模型
中图分类号：P315文献标识码： A
自三维地震勘探技术初次应用于煤田勘探以来，该技术已经成为我国煤田勘探开发阶段的主要手段。目前，三维地震资料采集与处理技术已全部实现自动化和数字化，但相应的解释技术却尚未跟上资料采集处理的步伐。现有的煤田三维地震资料的解释方法依然是二维地震解释的思路——剖面反射波至的时间变化，但是油气勘探已经可以利用三维地震数据体提取地震属性参数，并根据相应参数确定岩性带分布，得出含油气有利部分的结论了。以实践来看，地震属性技术完全可以像油气田应用一样用于煤田勘探，并解决构造问题和岩性问题，从而保障煤矿安全生产。
1 地震属性技术简介
地震属性是从地震数据中得出的测量值，包含运动学、动力学以及统计学元素，这些测量值过去被称为地震特征参数，现统称为地震属性。地震属性技术包含地震属性提取并显示，对参数进行针对性分析，并预测地震属性区的构造和岩性。地震属性没有统一标准的属性分类，以煤田勘探的特点而言，地震属性的动力学特征由八个子类别决定，包括振幅，波形，衰减，相位，相关，比率，能量以及频率。根据不同的地质问题，选择相应特征的地震属性。地震属性技术的核心在于属性的提取，其方式有两种，包括同相轴属性提取和数据体属性提取。其中同相轴提取是取得某个界面的相关地震属性，而数据体提取获得的是一个完整的三维地震属性体。同相轴提取包括传统的瞬时提取法，即瞬时振幅，瞬时频率以及瞬时相位；单道分时窗提取法，即地震道上用可变时窗提取各类参数（时间域属性，频率域属性和分形分维属性）；多道分时窗提取法，即多个地震道上用可变时窗提取参数，除了要定义时窗上下界外，还需定义其道数，将所得地震属性放到中心道内，参数包括品质因素和二维分形参数。
2 应用范围
2.1断层识别
通常方案是采用模糊综合评断、模糊模式识别以及分段线性模式识别等三种模式识别对地震资料中的波峰波谷振幅，相似系数，波谷相位时间以及主频带通能量比率四种参数进行分析和识别，从而判断断层。
位于安徽省宿州的某煤矿的小断层非常发育，利用常规的地震资料很难识别，原因是该断层发育属于非常性发育。而通过滤波技术和属性技术的结合试验，得出了具备操作性的解释效果。
操作流程如下：由原始地震数据生成导向体（同相轴数据体），并计算Inline，Crossline以及两个对角方向共四个方向的相似性，揭露断层附近的相似性大小。并根据已揭露相似性确定一个cutoff值为0.6。大于这个数值的采用中值滤波，而小于这个数值选用扩散滤波，并得到滤波后的地震数据。滤波后的数据生成新的导向体，利用地震属性技术进行解释，并对比滤波前后的相似性分辨率。
试验结果显示滤波后的相似性分辨率明显更好，在提高已经揭露断层的分辨率同时，也揭露了常规属性技术无法探查到的断层，为安全生产提供了一定保障。
2.2解释凹陷构造
山东省邹城市的某煤矿，利用第三代的相干算法，计算了相干数据体。由于相干数据体是一个三维数据体，因此在任意剖面上可以进行切片显示，通过逐张显示的切片数据快速浏览系统的平面分布。一般而言高连续性数据对应连续的地层，而低连续的数据对应断层或岩性变化边界。通过对主测线以及联络测线方向的浏览，得出凹陷构造的位置。
观测人员发现相干数据体的时间切片比常规时间切片的分辨率要高的多。同时，常规的振幅切片善于解释倾斜方向上断层，而相干体切片在任何方向断层解释都有很好的应用。
当然相干数据体处理有其局限性，最明显的表现为其对大小不同断层的反应敏感性不同，小断层反应敏感，而大断层的斜面反应则不敏感，同时在低信噪比地震资料中，相干数据体处理有可能会造成假象，表现为不连续带（断层或异常岩性）。不过，相干数据体的计算理论有着充分的依据，地质意义极大，对原有的常规振幅资料是极大的补充。
2.3 预测煤层厚度变化
地震属性提取之后，用来预测煤层厚度模型通常有多元统计预测模型和BP神经网络預测模型。根据实际误差结果统计分析，一次多项式（线性）模型误差最大，BP神经网络模型次之，而二次多项式回归在钻孔点附近地震记录效果最好。不过，就整个工区的煤层厚度变化预测而言，二次多项式可用数据不够多，而BP神经网络模型回归数据基本都可以采用，因此通常都采用神经网络模型进行煤层厚度预测。
山东省龙口市某煤矿二采区在进行四煤层厚度预测时，采用了3层BP网络，利用6钻孔对应的振幅，主频，主频幅值，平均频率以及低频带宽能量五个地震属性参数作为输入样本，其中网络的中间层为4节点，输出层为1节点，对应的煤层厚度值作为网络的期望输出。由此得到的煤层厚度平面图，等值线分布比较均匀，具有平缓的渐变性，基本反映了煤层厚度变化的趋势。对比检查孔的煤层厚度资料，可以看出解释结果基本吻合。
2.4预测奥陶系灰岩岩溶裂隙发育带
塔里木盆地阿克库勒北部地区，在投入三维地震勘探后，发现裂隙显示。从钻孔情况看，该奥陶系主要发育灰岩岩溶裂隙，裂隙以岩溶孔洞和裂缝型为主。由于该地区的裂隙成因很复杂，非均质性强，所以有很大的研究难度。从岩层的成岩条件和模式对此类裂隙研究时，使用地震属性先对单个属性进行研究，然后针对性的利用属性反应结果对裂隙进行性量预测。
针对目的裂隙的地震响应，选取振幅包络属性和相干属性。包络值越强，表明临近道间反射振幅差异更大，能够凸显岩性变化和能量差异；而相干值越高，表明地层间的横向连续性越强，可以有效的刻画断层边界。
在数据体提取基础上建立的三维可视化技术也应用于此次勘探预测中。像素雕刻功能可以将采样点连接，并形成地质体，其体积通过统计像素个体数可以获得，得到非常直观的岩溶孔洞雕刻效果图。
3结语
以上四个例子是地震勘探中，利用地震属性信息比较典型的例子，实际上地震属性技术还有很大的适用范围，更好的开发有助于解释更复杂的地下构造、地层分布以及岩性的变化特征。在地震构造解释，地震地层解释，以及地震岩性解释和地震三维模拟领域的技术拓展，可以更好的应用于煤田地震勘探和开发，其前景十分广泛。
参考文献：
[1] 赵沉雷，刘璐，马志春，地震属性分析在识别小断层中的应用[J].中州煤炭，2011（8）：41-43.
[2]代凤红，程曾庆，张生，谷松，地震属性技术在预测无煤带中的应用[J].中国煤炭地质，2009,21（zl）：96-98.
[3]韩福民，刘忠亮，王道义，邓国振，李文海，复杂断块地区相干体解释技术的应用研究[J].江汉石油学院学报，2003,25（2），54-55.
[4]孟召平，郭彦省，王赘,潘结南，芦俊，基于地震属性的煤层厚度预测模型及其应用[J].地球物理学报，2006，49（2），512-517.
[5]曹鉴华，张学丰，YQ地区奥陶系碳酸盐岩岩溶储层地震属性预测[J].特种油气藏，2012,19（2）,42-45.
[6]郭彦省，孟召平，杨瑞昭，张丽红，刘亚川，孙学渊，赵国平，地震属性及其在煤层厚度预测中的应用[J].中国矿业大学学报，2004（5）,73-79.