1、 收稿日期 基金项目中国海洋石油有限公司科技项目“中国近海新区新领域勘探技术”（）。第一作者徐乐意（），男，硕士，工程师，现主要从事地震资料综合解释方面的研究工作，。徐乐意，黄鑫，陈玲玲，等 基于 算子级联地震属性的三角洲沉积相边缘识别 长江大学学报（自然科学版），（）：，（），（）：基于 算子级联地震属性的三角洲沉积相边缘识别徐乐意，黄鑫，陈玲玲，黄鹏亮，郑嘉，史运华中海石油（中国）有限公司深圳分公司，广东 深圳 摘要地震属性分析是砂体预测和沉积相表征的重要方法，但在沉积相带边缘薄层发育区对相带边界识别常存在较强的主观性，刻画不够准确。探讨了如何利用基于 算法的边缘检测对地震属性进行级联处理
2、构建地震级联属性，用以提高三角洲相边界刻画精度，并将基于 算子级联地震属性分析方法在南海惠西南地区新近系典型三角洲沉积地层中进行沉积边缘识别应用。结果表明：利用 算子对地震属性图像进行边缘检测，能够锐化地震属性中的相带边界，提高三角洲沉积体边缘的识别准确性；对地震属性图像的边缘检测处理会弱化三角洲整体发育形态的规律性，需要将处理前后的地震属性结合起来解释，才能有效刻画三角洲沉积体。此研究为沉积相分布的精确刻画提供了有效指导。关键词沉积相；级联地震属性；算子；边缘检测；三角洲沉积 中图分类号 ；文献标志码 文章编号 （），（），：，：，：；长江大学学报（自然科学版）年 第 卷 第期 （），DOI
3、:10.16772/ki.1673-1409.20230505.002地震属性分析已经成为地层及构造分析、储层预测、流体检测等领域应用最广泛而有效的地球物理技术之一，也是油气地球物理学科中发展最快的技术领域。在属性提取方式上，从单道属性、窗口属性到三维体属性不断升级。但是随着油气藏勘探开发的深入，一方面目标砂体厚度越来越小、非均质性越来越强；另一方面对表征结果精准度的要求不断提高，亟待寻找一种运算量小、操作简便的有效方法改善传统单一属性在薄砂体表征中的效果，以解决三角洲沉积体系边界延伸范围不清楚的问题。级联属性是对单一地震属性进行二次处理的地震复合属性，可以强化有效地质信息和降低干扰信息，其分
4、析方法是一种简便易行且有效的处理方法。笔者以惠州凹陷惠西南地区为例，介绍了基于 算法的边缘检测级联地震属性的算法原理及其在三角洲前缘薄层砂体边界刻画中的应用。研究区地质概况惠州凹陷位于南海珠江口盆地中北部，南邻东沙隆起，西部发育惠州低凸起（见图（），是南海东部最重要的含油气凹陷之一。古近纪惠州凹陷断裂强烈，新近纪进入稳定拗陷阶段，新近纪中新世珠江组、韩江组时期，古珠江水系自西北方向进入凹陷，形成大型的海陆交互古珠江三角洲体系（见图（），新近系是主要的含油气层系，沿着物源方向依次发育三角洲和陆架沙脊沙席和碳酸盐岩台地沉积 。伴随海侵，到粤海组发育时期惠州凹陷沉积环境演化为浅海陆棚。本次研究选取的
5、新近系珠江组发育古珠江三角洲前缘沉积，振幅和能量类的单一地震属性在该区对砂岩有良好的响应，但是三角洲体系的发育边界在单一属性上不清晰；属性分析结果显示的高值区边缘与色标的调整在视觉上具有很强的关联性，存在地质解释的主观性，成为制约对该区三角洲发育规模和确定岩性圈闭目标的关键。图惠州凹陷构造位置及新近系早期沉积背景 基于 算子的边缘检测方法根据三角洲沉积相表征的需要，本次研究在级联属性分析的设计中分为两级：第一级是常规的单一属性分析，在本次研究中选择了对岩性反映良好的平均波谷振幅；第二级是对平均波谷振幅属性图像的边缘检测处理。在利用肉眼进行图像边缘识别时，一般是把像素灰度值快速变化的位置作为边界
6、，边缘检测处理就是按照该基本思路对图像中不同区域的边界进行识别。本次研究中采用了基于 算子的第 卷 第期徐乐意 等：基于 算子级联地震属性的三角洲沉积相边缘识别边缘检测方法，以强化岩性边界，指示沉积相展布。高斯滤波去噪处理为了防止信号噪点对第二级处理的影响，在进行边缘检测处理之前，首先对波谷振幅属性图像进行高斯滤波去噪处理。该过程实质上是进行图像矩阵的卷积运算，根据矩阵卷积的要求，卷积核作为卷积处理中经过 旋转的矩阵。在滤波中，将要计算的像素作为核中心，用卷积核对周围邻域的像素进行加权平均计算，将计算结果替代计算位置的像素值。计算结果主要呈高斯正态分布，表现为一种钟形曲线（式（），即越接近中心
7、，取值越大，越远离中心，取值越小。高斯滤波是以空间距离来确定权重大小的，但未考虑用颜色距离来确定权重，导致了高斯滤波在去除噪声的同时，也一定程度上模糊了边界。（，）（）式中：（，）为当数学期望为时数据的高斯分布；为数据方差。算子边缘检测边缘检测是图像处理中常用的一种方法，在地震信息分析中常被用于分析地震信息的变化，凸显地震信息变化及其所反映的地质因素的差异性。算子也称为 滤波，该算子利用两个的矩阵对二维图像从横向和纵向两个方向上进行处理，该处理过程主要是计算图像上某一个点的梯度值，近年来上述滤波方法开始被应用于图像的边缘检测处理。算子的设计思想是距离决定影响力，邻域像素对当前像素产生的影响不是
8、等价的，距离不同的像素对算子结果的权值不同。将 算子在横向和纵向两个方向上的滤波矩阵分别记为和，则：（）（）式中：为待处理的图像矩阵，图像坐标轴的方向为横向向右为正，纵向向下为正，原点位于左上角位置；在边缘检测中，和分别用于检测纵向边缘和横向边缘。假设待处理的图像中，某个像素点 周围的像素矩阵为：（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）用进行纵向边缘检测处理后，该像素点 的横向处理结果 为：（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）用进行横向边缘检测处理后，该像素点 的纵向处理结果 为：（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）原图中的像素点通过上述处理后的
9、结果 为：（）级联地震属性在沉积相表征中的应用 岩心沉积特征研究区新近系珠江组早期是大型古珠江三角洲的一部分，水下分流河道是研究区三角洲前缘沉积中油气储层较发育的沉积微相类型，也是三角洲前缘沉积体系的骨架。研究区水下分流河道沉积以石长江大学学报（自然科学版）年月英砂岩为主，底部常见冲刷面，下部地层主要发育块状、板状交错、槽状交错层理这三类中的细砂岩相。由于河道较强的冲刷、迁移现象，在垂向上的多期河道叠置现象非常普遍（见图）。河口坝是研究区另一种主要发育的微相类型，处于水下分流河道河口处，由于水流的不断冲刷和反复簸选，使得沉积物分选程度好且质纯。岩性以粉砂、中砂为主，多呈灰色，垂向上粒度呈明显的
10、下细上粗的反韵律特征，反映出水动力的逐渐增强。典型岩相组合由下部发育的水平层理和沙纹层理两类粉砂岩相过渡到上部发育的平行层理、块状层理两类中的细砂岩相。研究区三角洲前缘优质砂体为水下分流河道沉积，具有较低的自然伽马和较高的孔隙度与渗透率（见图）。与之相比，河口坝的泥质含量更高、物性较差。在声波时差上，水下分流河道具有高纵波速度的特征。图研究区目的层段典型单井相图 相位转换与砂岩地震反射分析 等 研究证实，在 或者 相位的地震资料上，薄层砂体与反射同相轴具有更好的对应关系，即 或者 相位的地震资料在薄层解释中具有明显优势。因此，在开展地震属性分析之前，首先对地震资料进行相位转换，得到 相位的地震
11、资料（见图）。从图中的典型岩性组合井旁道可知，不论是相对厚层的砂岩还是薄互层砂泥岩组合，在处理后的地震资料上，富砂沉积都与地震第 卷 第期徐乐意 等：基于 算子级联地震属性的三角洲沉积相边缘识别波谷反射有良好的对应关系。图研究区岩性组合类型及其在 地震资料上的反射特征 地震级联属性分析与沉积相解释在 地震资料上，砂体与波谷有良好的对应关系，且较厚的砂体对应较强的波谷反射，因此选择使用平均波谷振幅属性反映三角洲沉积的平面分布。以目的层段 砂层为例，图（）所示平均波谷振幅属性平面形态揭示了自北西向南延伸的三角洲沉积体。与现代沉积揭示的三角洲沉积相模式相对照，地震属性显示的三角洲沉积体形态良好，末端
12、与三角洲主体分离的“红色”点状砂体和“蓝色”连片区域被钻井（井）证实为三角洲前缘河口坝和席状砂沉积（见图）。但是，在利用该地震属性结果绘制三角洲沉积体边界时，色标的调整会影响边界的位置，也就是三角洲沉积砂体的尖灭线位置解释存在较强的主观性，直接影响了对三角洲沉积体规模及储量评价和有利圈闭范围的认识。针对上述问题，利用基于 算法的边缘检测对平均波谷振幅属性进行级联属性处理，通过边界锐化能明显地识别出三角洲前缘砂体沉积的准确边界。级联属性处理结果与原平均波谷振幅属性相比，处理后的级联属性内部杂乱，但是其边缘得到了明显锐化和突出，为砂体边界刻画提供了更客观的依据（见图（）。因此，在三角洲沉积相解释中
13、，可将初次分析的平均波谷振幅属性与级联属性联合使用，前者指示三角洲整体形态和内部分流水道等分支体系，后者用于准确识别三角洲体系的外围边界。图 砂层平均波谷振幅属性与边缘检测级联属性 以 井为例，该井位于朵叶体边缘位置，在原始属性上是否将其划归朵叶体部分较为模糊，但在边缘检测级联属性上可将其明确划归朵叶体。按照上述解释方法，利用平均波谷振幅属性和级联属性分析结果得到研究区的三角洲沉积展布（见图）。长江大学学报（自然科学版）年月图 井 砂层单井相特征 图研究区 砂层沉积相图 结论）利用 算法构建纵向和横向两个方向的滤波矩阵，通过计算像素点变化的梯度值，锐化图像的变化边界，提高对图像边缘的识别能力。
14、该方法应用于地震属性分析结果的二次处理，构建级联地震属性，可以提高地震属性变化点的识别准确度，避免地震属性地质解释中的主观性。）级联地震属性分析需要将级联处理前后的属性分析结果联合使用才能对沉积相进行精准表征。在惠西南地区珠江组的应用中，通过平均波谷振幅属性反映三角洲发育形态和内部结构，利用级联属性进行三角洲边缘准确识别，两者的结合使用实现了沉积微相的精准表征。参考文献：王航，李振鹏，黄振，等基于地质模式约束的中深层储层微相精细刻画 以渤海海域黄河口东洼渤中 构造区为例 东北石油大学学报，（）：，：，（）：，第 卷 第期徐乐意 等：基于 算子级联地震属性的三角洲沉积相边缘识别 ，（）：，（）：
15、，：，单蕊地震多属性分析技术在煤层厚度预测中的应用分析 物探化探计算技术，（）：，（）：郭雯，王彦春，强敏多分量地震资料在致密含气储层预测中的应用 西安石油大学学报（自然科学版），（）：，（），（）：赵忠泉，贺振华，万晓明，等 基于敏感地震属性波形分类的流体预测研究 西南石油大学学报（自然科学版），（）：，（），（）：张军华，朱焕，高荣涛，等地震复合属性 地震属性提取与解释新方法 新疆石油地质，（）：，（）：，蒋先刚，张盼盼，盛梅波，等基于级联与组合属性形态学滤波的模糊边界目标识别 计算机工程，（）：，（）：吴倩倩，叶加仁，施和生，等惠州凹陷惠西地区油气成藏过程 东北石油大学学报，（）：，（）：杜家元，陈维涛，张昌民珠江口盆地新近系地层岩性圈闭形成条件及发育规律分析 石油实验地质，（）：，（）：昌建波珠江口盆地珠江组强制海退砂体与岩性油气藏 以惠州凹陷南部为例 海相油气地质，（）：，（）：高有湖，岳景杭，孔军，等一种基于卷积网络的地震探测数据随机噪声去除方法 科学技术与工程，（）：，（）：，：邓杰航，毋鹏杰，余汉君，等 基于扩展梯度算子的结构相似度图像质量评价方法 科学技术与工程，（）：，（）：李迪，吴奇，杨浩森基于改进 算子的边缘检测系统的设计与实现 信息技术与网络安全，（）：，（）：，：，（）：编辑龚丹长江大学学报（自然科学版）年月