CN111983680A - 基于嵌入三维卷积算子的小尺度岩性边界刻画方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于嵌入三维卷积算子的小尺度岩性边界刻画方法，属于石油地震勘探开发技术领域。首先利用设计的X、Y、Z三个方向的三维卷积算子求取变化梯度数据体；在变化梯度数据体的基础上，再利用局部增强算法对微弱的岩性变化带实现局部增强，放大数据体内部微小的岩性变化信息；最后利用边缘锐化算法实现细化边缘效果，使边缘信息更精细。利用该方法有效提取数据体内部小尺度岩性变化细节，实现对地下地质储层小尺度的河道识别、三级构型研究及后续精细建模。

Description

基于嵌入三维卷积算子的小尺度岩性边界刻画方法

技术领域

本发明属于石油地震勘探开发技术领域，具体涉及一种利用嵌入三维卷积算子的小尺度岩性边界刻画方法，增强对岩性边界、小尺度河道、废弃河道响应特征的方法。

背景技术

地震信息是一种大尺度的信息，对垂向厚度小于5米的地质体刻画较为困难。随着油田精细化开发生产，常规的刻画砂体边界信息的属性已经不能满足生产研究的需要，因此准确识别小尺度点坝边缘、砂体内部的末期河道水线、废弃河道的位置对砂体精细研究具有重要意义。常用的最小距离法、协方差法等方法对断裂体系的刻画、小尺度断层的研究具有明显效果，但对点坝边部的岩性变化点、末期河道水线、废弃河道的刻画显得无能为力。

本发明提出的三维卷积算子实现对地震数据体X、Y、Z三个方向求取地震数据体内部变化梯度，然后利用边缘增强、边缘细化等方法实现对微弱异常信息的增强处理，达到刻画微小地质体或砂体内部微小变化的目的。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种基于嵌入三维卷积算子的小尺度岩性边界刻画方法，解决现有技术中对岩性边界、小尺度河道、废弃河道的地质体刻画较为困难的问题。

本发明技术方案为：

一种基于嵌入三维卷积算子的小尺度岩性边界刻画方法，包括如下步骤：

(1)设计一种三维卷积算子，实现对地震数据体X、Y、Z三个方向求取变化梯度，并按照一定的比例因子求取均方根。

(2)设计一种三维数据体局部梯度增强算法，实现对步骤(1)中得到的梯度数据体进行局部梯度较弱的细节增强。

(3)设计一种锐化异常边缘效果的算法，实现对步骤(2)中得到数据体局部异常边缘精细化。

(4)选取合适截止值对数据体二值化，得到小尺度岩性边缘数据体。

所述步骤(1)中所用计算方法如下：

其中z1、z2、z3、……z26、z27为3x3x3的三维时窗里的数值，其各自空间位置如附图所示，

为三维时窗内X方向的变化梯度，

为三维时窗内Y方向的变化梯度，

为三维时窗内Z方向的变化梯度,G(x,y,z)为卷积运算后的新数据体，m、n、r值域范围[0,1]。

所述步骤(2)中，所用计算方法如下：

E(x,y,z)为梯度边缘增强体；M[G(x,y,z)]为梯度体窗口内中值；sd为梯度体窗口内标准差；t为调节参数，值域范围[1，10]。

所述步骤(3)中，所用计算方法如下：

R(x,y,z)为边缘细化后的数据体,k为系数参数，值域范围[0.5,0.9],依据实际地震资料进行调整。

附图说明

图1为本发明三维卷积算子模型；(a)为原始地震数据；(b)为X方向算子；(c)为Y方向算子；(d)为Z方向算子；

图2中(a)为常规算法边缘检测切片案例一；(b)为案例一的本发明算法边缘检测切片效果；(c)为常规算法边缘检测切片案例二；(d)为案例二的本发明算法边缘检测切片效果。

具体实施方式

下面对本发明进行详细的说明。具体实施方式包括以下步骤：

(1)对原始地震资料利用三维卷积算子求取X、Y、Z三个方向的变化梯度，并利用公式1计算出一个梯度体，其中调节参数m、n、r根据实际地震资料情况和地下小尺度地质体展布特征进行调节，本次应用中均取0.5，应用效果最佳。

(2)利用公式2对步骤(1)中所得梯度体进行局部增强，其中M[G(x,y)]为梯度体窗口内中值；sd为梯度体窗口内标准差；t为调节参数，其值域范围为[1,10]，根据不同地震资料选取不同值，本次应用中取值7，应用效果最佳；

(3)利用公式3对步骤(2)中所得增强梯度体进化边缘锐化处理，使得异常边界更加精细，其中k为系数参数，值域范围为[0.5,0.9],依据实际地震资料进行调整，本次应用中，根据实际地震资料进行参数调节，确定选取0.7时效果最佳。

(4)步骤4为灰度处理模式，可以根据实际需要进行运算。

所述步骤(1)中所用计算方法如下：

其中m、n、r值域范围[0,1]，本次应用中三个参数均取值0.5，效果最佳。

所述步骤(2)中所用计算方法如下：

E(x,y,z)为梯度边缘增强体；M[G(x,y,z)]为梯度体窗口内中值；sd为梯度体窗口内标准差；t为调节参数，值域范围(1，10)，本次应用中取值7，效果最佳。

所述步骤(3)中，所用计算方法如下：

其中k为系数参数，值域范围[0.5,0.9],依据实际地震资料进行调整，本次应用中取值0.7，效果最佳。

本发明基于嵌入三维卷积算子的小尺度岩性边界刻画方法，实现地震数据体内部小尺度信息刻画，达到识别点坝边界、小尺度河道的目的。首先利用设计的X、Y、Z三个方向的三维卷积算子求取地震数据体的变化梯度体；在变化梯度体基础上，再利用局部增强算法对微弱的岩性变化带实现局部增强，放大数据体内部微小的岩性变化信息；最后利用边缘锐化算法实现细化边缘效果，使边缘信息更精细。利用该方法有效提取数据体内部小尺度岩性变化细节，实现对地下地质储层小尺度的河道识别、三级构型研究及精细建模。

上述实例对本发明做了进一步描述，各方法的实施步骤都可以修改，凡是在本发明上述技术方案的基础上做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (4)

1.一种基于嵌入三维卷积算子的小尺度岩性边界刻画方法，其特征在于所述方法包括以下几个步骤：

(1)设计一种三维卷积算子，实现对地震数据体X、Y、Z三个方向求取变化梯度，并按照一定的比例因子求取均方根；

(2)设计一种三维数据体局部梯度增强算法，实现对步骤(1)中得到的梯度数据体进行局部梯度较弱的细节增强；

(3)设计一种锐化异常边缘效果的算法，实现对步骤(2)中得到数据体局部异常边缘精细化；

(4)选取合适截止值对数据体二值化，得到小尺度岩性边缘数据体。

2.根据权利要求1所述基于嵌入三维卷积算子的小尺度岩性边界刻画方法，其特征在于所述步骤(1)计算方法如下：

其中z1、z2、z3、……z26、z27为3x3x3的三维时窗里的数值，

为三维时窗内X方向的变化梯度，

为三维时窗内Y方向的变化梯度，

为三维时窗内Z方向的变化梯度,G(x,y,z)为卷积运算后的新数据体，m、n、r值域范围[0,1]。

3.根据权利要求1所述基于嵌入三维卷积算子的小尺度岩性边界刻画方法，其特征在于所述步骤(2)计算方法如下：

E(x,y,z)为梯度边缘增强体；M[G(x,y,z)]为梯度体窗口内中值；sd为梯度体窗口内标准差；t为调节参数，值域范围[1，10]。

4.根据权利要求1所述基于嵌入三维卷积算子的小尺度岩性边界刻画方法，其特征在于所述步骤(3)计算方法如下：

R(x,y,z)为边缘细化后的数据体，k为系数参数，值域范围[0.5,0.9],依据实际地震资料进行调整。

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