曲率屬性研究進展綜述

（中國礦業大學 資源與地球科學學院 江蘇徐州221116）

（中國礦業大學 資源與地球科學學院 江蘇徐州221116）

曲率屬性物理意義明確，且能有效提高地震資料解釋的準確性，正在成為地球物理勘探一個研究熱點。本文對曲率屬性的概念及提取方法、去噪預處理和應用范圍等進行了詳細的綜述，并對曲率屬性未來的發展方向進行了展望，以期更好地開展曲率屬性方面的研究。

曲率屬性去噪應用綜述

0 引言

曲率屬性是用來描述地質體彎曲程度的一種地震幾何屬性，1968年MurrayGH首次提出構造面曲率的概念，并在裂縫定量分析中得以應用。1994年Lisle指出裂縫的成因與高斯曲率相關，通過實際數據論證了裂縫與曲率之間的關系，并把曲率屬性應用到地震勘探解釋領域[1]。隨后2001年，Roberts闡述了地震曲率屬性應用的理論基礎，并給出了層曲率屬性的計算方法和流程，論證了曲率屬性能有效地提取裂縫、斷層及小構造的構造幾何特征。2006年，Al-Dossary和Marfurt使用包含空間方位信息的地震數據，推導出了體曲率屬性的計算方法，并使用分波數傅立葉變換實現了體曲率屬性的多尺度分析[2]。2008年Klein等人使用時窗內的最大互相關值計算地震資料中任何一點的曲率屬性，使得曲率屬性的研究思路得到了拓寬。2011年Chopra和Marfurt提出了歐拉曲率屬性，并計算不同方位的最小負曲率和最大正曲率。2014年印興耀等人給出了一種基于傾角掃描的體曲率提取方法，明顯地恢復了構造的細節特征，并提高了信噪比。曲率屬性因其物理意義明確，應用效果明顯，正在成為地球物理勘探的研究熱點。

1 曲率屬性概念及提取方法

1.1 曲率屬性概念及提取方法

曲率是單位弧段上切線轉過角度大小的極限。

式中，k為曲率，R為曲率半徑。對于任意的一條曲線，其曲率的導數形式為

在構造解釋中應用曲率的概念，就可以使構造特征得到很好地定量描述[3]。在常見的地質構造中，背斜的曲率為正值，相反地，向斜的曲率為負值；平層和單斜層的曲率均為零；對于斷層，經過平滑后，其曲率可以近似地認為由正到負或者由負到正[5]。在實際的地震資料解釋中，二維曲率分析能夠使如裂隙、孔洞復雜微小的地質構造得到真實的反映。

1.2 層面曲率屬性

由式（2）可以看出，曲率的計算離不開求一階導和二階導，因此曲率的計算方法取決于求導的方法，方法主要有常規的傅氏變換法和分波數的傅氏分析法以及差分法[5]。

2 曲率屬性分析前的去噪預處理

由于曲率屬性容易受到噪音的影響，因此在計算曲率之前要先對追蹤的地震層位進行預處理，常用的有自適應中值濾波和采集腳印壓制技術。

自適應中值濾波方法是先將圖像分成幾個子圖像，對每一個子圖像中的像素進行噪聲檢測后，將其定為受噪聲像素或未受污染像素；根據每個子圖像中受污染像素的數量判定該子圖像受噪聲干擾的程度；再根據不同子圖像噪聲的干擾程度選擇濾波窗口的大??；最后以不同大小的濾波窗口對不同子圖像中的噪聲點進行中值濾波。

采集腳印是由觀測系統、震源、環境、地質等因素引起的干擾，在數據的處理中，采集腳印的影響往往會被增強[6]，最終殘留在地震數據體中。自發現以來，F-K濾波、時間切片的截斷SVD方法、小波變換等方法均被應用于消除此種影響[7]。

3 曲率屬性的應用

在地球物理勘探領域，曲率屬性主要應用于輔助指導地震資料解釋、預測斷層與裂隙帶、預測油氣儲層分布、精細刻畫特殊地質體等四大方面。

（1）地層的彎曲程度與裂縫發育情況密切相關，層位曲率屬性預測裂縫、裂隙具有較高的可信度，不同的曲率屬性，在同一工區有差異。一般來說，最大曲率、最大正曲率、傾角曲率及平均曲率屬性對裂縫裂隙的反映更為準確。

（2）體曲率屬性在識別縫洞型儲層的發育特征方面比傳統方法有顯著的優勢，同時能有效預測孔洞可能發育的區域。針對碳酸鹽巖發育區，最正曲率對裂縫發育帶識別效果較好最負曲率對溶洞的識別效果較好[8]。

（3）最大正曲率沿著層位切片可指導斷層解釋，具有很大的參考價值。最大正曲率能較好地強化和放大斷層信息，通過比較最大正曲率沿著層位的切片與層面斷層的邊界，能有效地識別小規模的斷層和評價復雜斷塊斷層組合的合理性。

（4）相對于傾角、方位角等屬性，曲率屬性對描述兩側地層產狀變化微小且與斷層傾向一致的對象有更好的效果，可用來識別和刻畫某些特殊地質體。例如：最大正曲率能較好地顯示河道的側翼、最大負曲率可以突顯河谷[9]。

4 結論與展望

4.1 結論

曲率屬性分析分為層曲率屬性分析和體曲率屬性分析。曲率屬性能有效描述地質體彎曲特征，與傳統方法相比，曲率屬性在對斷層、裂縫、特殊地質體等的識別和解釋上具有明顯優勢，在構造解釋以及儲層預測中有著普遍的應用。由于曲率屬性對噪聲的敏感特性，噪聲預處理對曲率屬性的正確提取至關重要。

4.2 展望

三維體曲率屬性利用三維地震數據體中的空間方位信息，獲得的構造信息更為準確，在分析裂縫方位和密度方面也更有效，并且體曲率屬性比層曲率屬性有著更高的信噪比。近兩年發展起來的分波數體曲率屬性和分波數體曲率屬性也在精細刻畫細微構造的研究上取得一定進展。

如何在算法研究上有所突破，結合濾波和去噪得到更準確的曲率屬性，如何構造變形模型、地層沉積或成巖作用以及提取的其他屬性等與曲率屬性相互結合，也是是未來發展的一個重要研究方向。

[1]楊國權，劉延利，張紅文.曲率屬性計算方法研究及效果分析 [J].地球物理學進展，2015，30（05）：2282-2286.

[2]張軍華，王偉，譚明友，崔世凌，陳海云.曲率屬性及其在構造解釋中的應用 [J].油氣地球物理，2009，7（02）：1-7.

[3]楊威.曲率屬性分析及其應用 [D].成都：成都理工大學，2015.

曲率屬性研究進展綜述

■薛智文周澤林邢澤峰薛亞輝

F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-10-180-1