Question

　地震资料三维可视化技术

Answer 1

三维可视化技术是数据体空间图像的显示技术，主要作用是以直观的方式加深对三维数据体的理解和揭示出新的见解。把三维可视化技术用于三维地震数据体，其作用是要以一种直观的方式把数据体及其解释结果显示出来。同时，它提高了解释效率和精度，改善了解释的完整可靠性，且以一种易于理解的显示方式把大量的数据综合在一起，明显地改善了不同专家之间和数据管理人员之间的交流与合作。人机交互式三维可视化技术正日渐与三维地震资料处理和解释融为一体，这就直接影响数据处理和解释的决策，对提高处理与解释成果的综合质量有不可忽视的作用。三维地震及其属性数据体的人机交互三维可视化显示，可以产生透明的、实的三维体、平面和线条。这些图像可表示一个测区所有的亿万地震和地质信息，还可以任何方式确定位置、旋转拉伸，以帮助分析这些信息，并可将各种地震属性数据体显示成等值曲面，同时观察以确定它们的内在关系，如了解异常体的三维形态和细节，确定断层连接方式等。例如Mobil公司用三维可视化技术，解决了复杂油田高质量解释和更有效地开采现有储量等关键地质问题。GeoQuest公司利用三维可视化技术，解决了许多石油公司地球物理勘探专家3年来没有解决的墨西哥湾某复杂构造的性质及其断层组合模式的问题。

三维可视化技术实质上是在工作站的二维屏幕上显示出三维图像的方法。而在二维屏幕上观察三维图像的惟一方法就是加上运动。因此，计算机的工作量就要大大地增加，如1兆字节的三维模型，每秒钟将其旋转30次显示出其三维图像，将比不旋转显示的二维图像的计算工作量要多20万倍。所以，三维可视化技术的产生与发展是以计算机发展为基础的。

为适应隐蔽复杂油气藏勘探与开发的需要，三维地震勘探技术得以迅速发展与普及，全三维地震资料处理与解释技术发展，促使三维可视化技术从20世纪90年代至今日渐趋于成熟。1997年，世界发达国家在桌面三维可视化技术发展的基础上，又实践了“钻入”式弯曲屏幕或房间三维可视化技术，如ARCO、Texaco和NorskHydro各自安装了大的“钻入”到数据体内的可视化环境，Texaco的可视化设备是高8～10ft、水平弯曲约160°的大屏幕和各覆盖屏幕1/3面积的3个投影仪，以把数据投影到屏幕上使数据填满大部分视区，而达到“钻入”数据体直观数据的目的。ARCO和Norsk Hydro安装了“钻入”式可视化房间，是以芝加哥依里诺依斯A大学发明的CAVE为基础的，CAVE由4个投影面所构成，3个正交的平板状垂直墙和一个地板，墙上的像反投影回去，而地板上的像是由顶部向下投影的结果，这是通过外围可视化和数据立体投影，来达到“钻入”数据体中直观整个数据体的目的。

“钻入”式可视化技术应用实践证明，它可以明显地提高解释质量和效率，在这种三维可视化环境中，地球物理学家、地质家、油藏工程家和钻井工程家等技术工作者可一道工作，以使不同学科的数据直观容易地以三维形式综合在一起，从而实现在对地下地质构造、断层、地层岩性、物性、含烃性等直观、可靠完整认识的基础上，对油气勘探与开发做出较为符合实际情况的决策，如探井、评价井、开发井位设计、ODP方案设计等。

20世纪末期随着全三维地震勘探技术在中国海油勘探中的应用推广，地震解释技术和工作站功能的不断升级、油气勘探开发程度的不断提高和兰德马克公司的 Earthcube及帕拉代姆公司的VoxelGeo等三维可视化技术商业软件推入中国市场，促进了桌面式屏幕式三维可视化技术的发展。在引进、消化、吸收的基础上，结合实际需要，先后在南海流花11-1、文昌13-1、文昌13-2、涠洲12-1和渤海的秦皇岛32-6、南堡35-2、渤中25-1、蓬莱19-3、曹妃店11-1等大中型油气田的三维地震资料解释和储层及油藏描述中，实践了当代先进解释技术——三维可视化。

一、三维可视化技术原理

三维可视化技术是当今最先进的三维图像显示技术，具有在二维屏幕上显示三维图像和通过显示参数的选择清晰显示构造形态、断层、各种地质体、岩性、物性、含烃性分布等特点。其原因一是在二维屏幕上快速显示运动的二维图像，以实现在二维屏幕上观察三维图像；二是根据地震属性与地质属性的相关性，在设计三维可视化技术软件中，将地震记录道的采样点转化为由处理面元和采样间隔所构成的三维体元（Voxel），一个地震记录道构成一个三维体元柱，而由多个地震记录道所构成的地震数据体则转化成多个体元柱所构成的体元体，如图6-99所示。

每个体元带有如下3个参数。

a．属性参数：振幅、相干值、波阻抗、速度、密度、频率、相位等。

b．透明度参数：A1pha值，是由用户定义的变量，用其控制图像显示的透明度，通过调节介于0和1之间的透明度曲线来控制显示的体元及其透明程度，以实现清晰、形象、逼真显示三维图像，为地震地质解释奠定坚实的基础，如图6-100所示。

图6-99　将地震道样点转换成体元

图6-100　调节透明显示特定体元

c．颜色参数：RGB值，其中每个体元的属性数据用8位字节（8-bit）表示，即每个体元的属性数据被分成256个单元，每个单元包含一段属性范围并用一种颜色（RGB值）来表示，介于该属性值范围内的所有体元都用该单元的颜色来表示。这样就可通过RCB值的调节，实现与地震属性值一段范围相关的地质现象清晰、形象、逼真、直观的三维图像显示。

其技术基本原理是，利用纵坐标为体元（像素）数、横坐标为振幅值所构成的分带调整系统，即“暗度编辑器”，调整上述透明度和颜色参数，加大地质目标与其背景的反差或对比度，以最佳地突出地质目标。其实施步骤为：①对三维地震偏移和属性数据体进行扫描浏览，完成有意义地质目标的选取；②对选取的地质目标开控制时窗，并在时窗内锁定可视化层段；③通过暗度编辑器的迭代调整实现可视化层段的地质现象，清晰、直观、可靠。

总之，通过调节光线照射方向，体元体内体元柱连续显示图像的运动速度，显示颜色、属性范围和透明度等控制选项，可以实现三维可视化技术的上述特点，实现全三维地震资料解释技术。

二、三维可视化解释技术的应用方法（见本章前边第一节第三小节）

三维可视化解释技术流程如图6-101所示，由图可见，三维可视化技术用于三维地震数据体及其属性数据体全三维构造及储层解释的全过程，从开始对数据体进行全面质量检查，对地层构造、断层、储层、岩性、沉积体、火成岩体的分布等进行整体调查，选取与油气分布有关的构造和岩性、物性、含烃性等解释目标，确定连井等基干解释剖面网，经层位、岩性、储层物性标定、选定种子点、基干剖面自动追踪、沿层雕刻等解释，整个数据体的区域自动追踪，面块切片，立体解释，主要地质目标沿层雕刻精细解释和相干体断层解释，到最终断层、构造、储层岩性、物性、含烃性解释成果质量检查、修改、评价和显示成图，起到了对数据体及其解释的质量检查与评价，全面直观地认识评价地下地质情况和清晰显示地下断层模型、构造模型和储层模型等各种地震地质成果图件的作用，是实施全三维地震资料解释、直观精细地认识了解地下地质情况不可缺少的关键技术手段，就像医生在诊断疾病时离不开爱克斯光透视照相、B超、CT、心脑电图等图像检查一样，其重要性极为相像。

图6-101　全三维可视化解释技术流程图

三、三维可视化解释技术应用典型实例

a.KS构造是中国海油在马六甲合同区的一个下第三系Brawn Snal组构造，该构造具有面积大、构造形态较好、周围有许多含油气构造和大型油田环绕等特点，因此推测它应有较好的成藏环境。但是，通过三维可视化研究发现，该构造紧临一个深的断槽，断槽中充填了近源冲积扇粗碎屑沉积，而KS构造的左翼靠断槽右翼断层封闭，由于粗碎屑岩不能封堵油气，因而分析构造的侧封风险很大。该构造面积大，诱惑力也大，因此，印尼作业者最终决定还是钻探，但其结果失败了。实践证明了我方三维可视化分析结果是正确的，见中国海油对该构造区三维地震数据体全三维地震资料解释成果中KS构造“断槽”三维可视化空间展布特征图6-102。

图6-102　KS构造“断槽”三维可视化空间展布特征

b.S.KS构造是中国海油在马六甲合同区工作时新发现的一个构造，主要目的层是上第三系SHIHAPAS组。在储层研究前，项目组根据构造形态已设计好钻探井位，后通过用全三维可视化对储层进行追踪解释及成果显示，如图6-103所示，发现SHIHAPAS组内的分流曲流河道及其伴生的决口扇等河流沉积相，图中棕红色为低振幅地震相，标定河流砂岩沉积相，依据这一三维可视化的解释成果，将原设计在河道边部高振幅页岩相带的井位移到河道主体低振幅砂岩相带部位。

c．东海HY构造三维地震测区，利用三维可视化解释技术对其三维地震偏移数据体的花岗组上段主力气层，作了沿层精细雕刻各砂体地震相的追踪和三维可视化显示，如图6-104所示。

由图可见，其主力气层段由3期三角洲和分流河道砂体构成，其分布形态与范围由白色的强振幅地震相集中区构成，零散无规的强振幅为噪声，而各砂体的空间展布特征如图6-105所示，该图直观清晰地反映了多期分流河道和三角洲砂体相互叠积、不连续变化大的河流相沉积特征。其他实例见本章前边第一节第四小节。

图6-103　三维可视化分流河道显示图

图6-104　东海HY构造二维可视化解释图