含油氣盆地分析課件松人機聯(lián)作解釋

含油氣盆地分析長江大學地球科學學院主講人:胡望水20032003年11月人機聯(lián)作解釋技術(shù)

人機聯(lián)作解釋就是解釋員在計算機的幫助下，進行的地質(zhì)、地球物理資料的綜合解釋工作．其英文是InteractiveInterpretation，也常常被譯為交互解釋．

輔助解釋員做地震解釋工作的計算機系統(tǒng)就被稱為：人機聯(lián)作地霞解釋系統(tǒng)，有時簡稱為解釋系統(tǒng)。為區(qū)分起見，我們稱常規(guī)的地震解釋為：手工紙剖面地震解釋。也就是說，目前從解釋方式來說，地震資料解釋有兩種方式，即一是傳統(tǒng)的手工紙剖面解釋，二是計算機輔助的人機聯(lián)作解釋。那么人機聯(lián)作解釋相對于紙剖面解釋來說有什么不同呢?這些不同也是人機聯(lián)作地震解釋的特點。概念和特點一、概念

①工作方式輕松、方便、靈活傳統(tǒng)的人工紙剖面地震解釋所用的地震資料是以紙剖面的形式存放的，工作的時候是用鉛筆和橡皮在紙剖面上進行層位斷層的勾繪，有解釋經(jīng)驗的同志知道，地震資料的解釋是很復雜的工作，往往經(jīng)過多次修改才能得到較好的解釋方．所以用紙剖面來記錄地震數(shù)據(jù)既難以長久保存，也難以管．而以人機聯(lián)作方式進行地震解釋時，解釋用到的所有資料都是存放在計算機的磁盤上。這些資料包括：工區(qū)測網(wǎng)、地震數(shù)據(jù)、測井曲線、綜合錄井圖以及vsP資料，合成地震記錄、地震正演模型等等。二、特點

根據(jù)解釋員的需要，這些數(shù)據(jù)任何一種的何一部分，都可以由解釋系統(tǒng)自動顯示在圖象監(jiān)視器的熒光屏上。解釋員只需坐在桌前用定位器在熒光屏上進行解釋工作，他可以隨時修改解釋方案．只要給一個命令，解釋系統(tǒng)會把解釋員希望修改的部分完全去掉，只保留他想要的部分，而不必擔心數(shù)據(jù)顯示的清晰度(在紙剖面解釋時，如果修改次數(shù)多了，剖面上的地震波形就會模糊不清，因而影響了進一步的解釋工作)解釋工作完成后，計算機會進行層位迫蹤把斷層數(shù)據(jù)自動準確地記錄下來以備最后成圖時使用?？傊藱C聯(lián)作解釋工作方式要比紙剖面解釋的工作方式輕松方便得多，解釋系統(tǒng)在解釋過程的每一步，都為解釋員減輕了負擔。

②高效率和高精度應(yīng)該說，解釋系統(tǒng)最初的作用，也是目前發(fā)展最快應(yīng)用最多的部分是它的繪圖功能。所有的解釋系統(tǒng)都有自己專門的繪圖軟件包，它能將存在數(shù)據(jù)庫中的反射層和斷層數(shù)據(jù)自動展到測網(wǎng)上，并根據(jù)解釋員的要求進行不均勻數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)化，繪制等值線及各種成果圖．由于在人機聯(lián)作解釋地震數(shù)據(jù)過程中，計算機承擔下大部分繁重而費時的工作，如資料管理、解釋的反射層和斷層數(shù)據(jù)的記錄以及繪等值線和成果圖時的屣數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)內(nèi)插等費時費力的工作，從而使解釋工作的效率大大高于人工紙剖面解釋，這是因為在上述那些費時費力的工作中，人的效率與計算機的工作效率是無法比擬的。

物探局解釋中心曾以靜安堡的三維資料解釋為例，統(tǒng)計并對比了人機聯(lián)作解釋和普通的人工紙剖面解釋的工作效率，結(jié)果是：人機聯(lián)作解釋的時效在剖面解釋(即反射層和斷層的追蹤對比)時是人工紙剖面解釋的12倍，在繪構(gòu)造圖時是100倍，在最后顯示繪制成果圖時是60倍。當然這統(tǒng)計結(jié)果對不同的解釋員和使用不同的解釋系統(tǒng)時會不完全一樣，但我們據(jù)此可以對人機聯(lián)作解釋的高效率有一個實際的了解。由于計算機解釋系統(tǒng)承擔了大量繁瑣費時的工作，使解釋員有時間有精力去深入分析研究已有的各種資料，而解釋系統(tǒng)又提供了多種手段，使得解釋員有辦法去搞精細的解釋工作，所以，無論在剖面解釋上還是在成果圖的繪制上，人機聯(lián)作解釋的精度都很高。當然，解釋精度的高低在很大程度上也還取決于解釋員的水平和素質(zhì)。

③對解釋員的水平要求高因為人機聯(lián)作解釋時，通常是解釋員自己一個人面對計算機以及數(shù)據(jù)庫中勘探工區(qū)的所有數(shù)據(jù)。因此對解釋員有以下幾點要求：第一要有計算機的基礎(chǔ)知識及應(yīng)用能力，至少應(yīng)懂得操作系統(tǒng)，會使用解釋系統(tǒng)，會管理自己的數(shù)據(jù)文件等。第二要有全面深入的物探知識，即有豐富的地震資料解釋經(jīng)驗，又有扎實的信號分析和地震數(shù)據(jù)處理方法的基礎(chǔ)，以便更清楚地認識待解釋的地震資料，如經(jīng)過哪些數(shù)字處理，這些處理會對地震信號的波形、頻譜等有何影響等等．因為目前的解釋系統(tǒng)大多提供了許多疊后處理分析手段(如三瞬剖面、子波處理、聲阻抗剖面、合成地震記錄等)，要求解釋員能夠充分利用這些手段，來獲得更多的有利于地震解釋的信息，以提高解釋精度。

第三能夠熟練應(yīng)用地質(zhì)、測井及重磁電等其它勘探數(shù)據(jù)，對地震資料進行綜合解釋，充分發(fā)揮解釋系統(tǒng)集所有勘探數(shù)據(jù)為一體的優(yōu)勢。

總之，人機聯(lián)作解釋具有人工紙剖面解釋所無法比擬的靈活、方便、高精度相高效率，但也要求有更高水平的解釋員。確切地說，這樣的解釋員應(yīng)是精通勘探各領(lǐng)域的專家，并有一定的英語水平和計算機應(yīng)用能力，否則人機聯(lián)作解釋的高效率和高精度是不易達到的。

人機聯(lián)作解釋的基本設(shè)備就是人機聯(lián)作地震解釋系統(tǒng)，即帶有地震解釋軟件的計算機。由于計算機都是由軟件和硬件構(gòu)成的，所以，解釋系統(tǒng)亦包括相應(yīng)的硬件和軟件?；驹O(shè)備

解釋系統(tǒng)的硬件是計算機及必需的外圍設(shè)備，按其各自的作用可分為四部分：

1、主機系統(tǒng)負責中央控制、數(shù)學運算及圖象處理，由計算機中央處理器CPU，陣列處理機AP、圖象處理器GP及系統(tǒng)和用戶磁盤組成。一．硬件設(shè)備2、數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)用于輸入各種勘探數(shù)據(jù)，其中包括：①磁帶機TAPE，用來輸入處理后的地震數(shù)據(jù)和測井數(shù)據(jù)(記在磁帶上的測井數(shù)據(jù))，解釋系統(tǒng)用的磁帶機一般是三種密度的，即有6250,1600；800BPI等三種密度。②數(shù)字化桌DIGITIZER，記錄在紙剖面上的測井曲線，重、磁、電數(shù)據(jù)及綜合錄井圖等都可以用數(shù)字化桌輸入到計算機的存貯設(shè)備上·③字符終端TERMINAL，主要是用來輸入工區(qū)測網(wǎng)的測量數(shù)據(jù)，如大地座標、道間距、線間距等。3、工作站：數(shù)據(jù)輸入計算機之后的基本工作都是在工作站上進行的，它包括：工兩個彩色圖像監(jiān)視器GRAPHICMONITOR，用來顯示各種解釋用的資料，如工區(qū)測網(wǎng)、地震剖面、測井曲線等等及最后繪圖顯示。②字符終端：田來輸入解釋用的參數(shù)、控制解釋過程、人機對話等。⑧小數(shù)字化板TABLET：小數(shù)字化板連同其附帶的定位器可用來選菜單、在圖像監(jiān)視器的熒光屏上進行地震解釋工作以及人機對話等等。4、數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)：其作用就是輸出各種數(shù)據(jù)和圖表。其中包括：①行打機LINEPRINTER：用于數(shù)據(jù)列表輸出．

②繪圖儀PLOTTERs單色(或黑白)繪圖儀用來輸出地震剖面，而彩色繪圖儀常用來繪制最后的成果圖件．③屏幕硬拷貝彩色繪圖機SCREENHARDCOPYPIOTTER：用來直接拷貝彩色圖像監(jiān)視器屏幕上的任何圖像。

④照像機CAMERA：將圖像監(jiān)視器熒光屏上出現(xiàn)的圖像用照像機攝下，制成35毫米的幻燈正片，有的解釋系統(tǒng)是將電信號直接轉(zhuǎn)為光信號送給照像機的，此時還可以做20—25毫米大小的投影片，這對工作匯報是很有用的。硬件組成框圖

一種解釋系統(tǒng)性能的好壞，在很大程度上取決于該系統(tǒng)的軟件，特別是其應(yīng)用軟件。從前面的介紹可以看到，人機聯(lián)作解釋所需要的硬件設(shè)備．都是很一般的通用設(shè)備，而配在硬件上的軟件才是生產(chǎn)解釋系統(tǒng)的各廠家激烈競爭的焦點。目前看來，至少具備下述軟件的解釋系統(tǒng)，才能在市場上有競爭力，或者說才能基本滿足人機聯(lián)作解釋的需要。

1、系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件一般包括主機操作系統(tǒng)和一些服務(wù)性軟件，它是一切解釋系統(tǒng)應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)，所有的解釋系統(tǒng)應(yīng)用軟件都是在系統(tǒng)軟件的支持下運行的。

二．軟件組成2、應(yīng)用軟件這部分軟件才是搞解釋系統(tǒng)的廠家真正需要自己開發(fā)的，因為所有硬件及系統(tǒng)軟件均可以從計算機公司直接買過來；所以，從狹義上說．解釋系統(tǒng)往往就是這套軟件，它在硬件和系統(tǒng)軟件的支持下，完成各種我們在進行地震解釋時所需要的輔助工作。應(yīng)用軟件一般包括以下幾部分：

(1)數(shù)據(jù)輸入與管理軟件：負責接受輸入的各種勘探數(shù)據(jù)，并進行分類整理，建立勘探數(shù)據(jù)庫，在解釋工作過程中，負責各類數(shù)據(jù)的管理。目前能夠輸入的數(shù)據(jù)有：

①測量數(shù)據(jù)，如測點座標，測網(wǎng)分布，地形地物及導航定位數(shù)據(jù)等．②地震數(shù)據(jù)，包括二維，三維常規(guī)及特殊處理的地震數(shù)據(jù)、VSP資料、合成地震記錄等。③測井數(shù)據(jù)，各種電測曲線．④地質(zhì)數(shù)據(jù)，如巖芯資料，綜合錄井圖等。⑤重、磁、電測量數(shù)據(jù)。(2)數(shù)據(jù)顯示軟件該軟件負責將數(shù)據(jù)庫中的各類數(shù)據(jù)，按解釋員的要求顯示在圖象監(jiān)視器的熒光屏上．顯示方式有四種：

①單張地震剖面、水平切片顯示．②多張剖面、切片的組合顯示．③窗式顯示，即將剖面中有意義的小范圍數(shù)據(jù)，放大后放在屏幕上開的一個窗中顯示。

④綜合顯示即在一屏幕的不同部分，同時顯示出地震數(shù)據(jù)和測井或地質(zhì)數(shù)據(jù)。

地震顯示格式有六種，他們是波形、變面積、變密度、波形加變面積、波形加變密度，雙極性顯示屏幕顯示顏色有256種，這256個顏色的構(gòu)成當前使用的顏色表．而且用戶可以隨時改變當前用的顏色表．數(shù)據(jù)顯示軟件還包括幾個服務(wù)性顯示軟件，他們是：對地震道進行時移、數(shù)據(jù)顯示間距放大及顯示數(shù)據(jù)的左右、上下的滾動等。

(3)解釋軟件目前說來，解釋就是從地震剖面上拾取反射層和斷層，此外解釋軟件還具有對已拾取的反射層和斷層數(shù)據(jù)進行編輯修改的能力．

解釋方式有三種：全自動、半自動和手動解釋．全自動方式是只給出反射層的起點和追蹤方向，由解釋軟件自動拾取該反射層數(shù)據(jù)。半自動解釋方式是解釋員要給出反射層的起點和終點，其中間部分由計算機自動拾?。謩臃绞绞怯嬎銠C只在解釋員給出的兩點間畫直線．要說明的是：解釋員可在屏幕上任一種顯示方式的數(shù)據(jù)上進行解釋，無論是水平切片還是窗式、綜合顯示。這大大方便了解釋員的工作．解釋軟件中包括如下的眼務(wù)性軟件：覆蓋顯示和實時質(zhì)量監(jiān)督。覆蓋顯示是指在解釋某一張地震剖面時，可以將前一平行的地震剖面的解釋結(jié)果保留在屏幕上．以利于本條剖面解釋時參照對比。實時質(zhì)量監(jiān)督是指，當在一個屏幕上進行解釋時，在另一個圖象監(jiān)視器的屏幕上顯示出工區(qū)的測網(wǎng)(亦稱為底圖)，并將所拾取的反射層或斷層的反射時間按其對應(yīng)的顏色顯示在底圖上，從而通過顏色使解釋員一目了然地看出自己當前的解釋是否合理。

(4)繪圖軟件繪圖軟件的任務(wù)是首先對已有的平面分布的數(shù)據(jù)進行網(wǎng)格化，然后在此網(wǎng)格化后的數(shù)據(jù)上繪制等值線圖(包括平面等值線圖和立體等值線圖或稱為透視圖)。這部分軟件還具有圖像編輯的功能，即修改已繪成的等值線圖。

(5)數(shù)據(jù)輸出顯示軟件這部分軟件是外部設(shè)備與輸出文件間的接口服務(wù)程序。

(6)處理分析軟件目前這部分軟件一般是疊后特殊處理軟件及地震橫測線和水平切片的生成軟件．能夠進行蛇特殊處理有：層拉平、亮點剖面、三瞬剖面、子波提取、譜分析及模型的正反演等。

(7)測井分析軟件主要是對輸入的測井曲線進行校正、轉(zhuǎn)換、編輯井做合成地震記錄．

人機聯(lián)作解釋是八十年代初期才開始出現(xiàn)的新技術(shù)，無論是設(shè)備上還是應(yīng)用上，都還不成熟，正處在迅速發(fā)展階段．國內(nèi)是從1985年開始引進．解釋的應(yīng)用范圍應(yīng)包括：二維，三維地震資料的構(gòu)造解釋及巖性研究、局部目標的研究，如追蹤砂巖體．礫巖體、火成巖體等．從效果上看，以三維地震貿(mào)料的構(gòu)造解釋效果最好，此外個別單位用解釋系統(tǒng)追蹤尋找薄砂巖體亦取得了較好的效果，我們知道，人機聯(lián)作解釋與傳統(tǒng)的人工紙剖面解釋的根本不同之處在于前者是解釋員和解釋系統(tǒng)共同完成解釋工作，解釋系統(tǒng)是可靠、勤奮而靈巧的高級助手。但目前說來，他還僅僅是個助手而已，只能在解釋員的命令下機械地完成一些繁重的體力工作而不是腦力工作。所以，用人機聯(lián)作方式進行地震解釋的工作過程、步驟與紙剖面解釋很相象，只不過工作時更靈活方便、效率精度更高而已，具體說就是解釋手段更多更靈活了。人機聯(lián)作解釋工作流程下面說明人機聯(lián)作解釋的一般流程。

第一步：建數(shù)據(jù)庫。這相當于紙剖面解釋時收集各種必需的資料(如地震資料、測井曲線、地質(zhì)分層數(shù)據(jù)等)，并進行分類整理存放。而在人機聯(lián)作解釋時就是將所有用到的資料利用解釋系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理軟件存放到數(shù)據(jù)庫中．數(shù)據(jù)庫是計算機科學中的一個術(shù)語．它的含義是合理地存放在計算機存貯設(shè)備上的互相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的集合，在解釋系統(tǒng)中的存貯設(shè)備一般是磁盤。通常每個工區(qū)都應(yīng)建一個數(shù)據(jù)庫，但一個數(shù)據(jù)庫中可以同時存放同一工區(qū)的二維或三維資料。你可以把數(shù)據(jù)庫理解為一位負責保管一個工區(qū)所有貿(mào)料的資料員，你可以通過他隨D十查閱任何一種資料。所有的資料在他的管理下都是井井有條的。除了這些原始資料，數(shù)據(jù)庫中還為以后解釋的反射層及斷層數(shù)據(jù)和各種圖件數(shù)據(jù)保留了位置，就是說，數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)在整個解釋工作中，自始至終為我們保管著所有數(shù)據(jù)文件。

第二步：動態(tài)觀察。利用解釋系統(tǒng)靈活多樣的顯示手段，可迅速了解整個工區(qū)地下構(gòu)造的大體形態(tài)。動態(tài)觀察方式有多種，可以將水平切片或任一方向的地震垂直剖面制成連續(xù)的電影序列，然后迅速順宇地顯示這些電影序列(電影序列的含義是指一張張順序排列的不同時間的水平切片或平行約垂直剖面，形象地好象是放電影那樣顯示出來)。通過動態(tài)觀察．我們可以馬上對有希望的目的層的局部構(gòu)造進行詳細解釋，提供鉆探井位，從而加快鉆探速度。當然，動態(tài)觀察是解釋系統(tǒng)持有的手段，人工紙削面解釋在這一步是無能為力的．無論在時間上還是效果上，都是與之無法相比的。

第三步：層位標定。這一步與手工解釋相差不大，都是在過井剖面上，通過測井曲線或綜合錄井圖來際定層位，此外用VSP資料或合成地震記錄可幫助檢查層位標定的準確性。

第四步：全面解釋(即追蹤并拾取反射層和斷層數(shù)據(jù))

從這一步開始，解釋系統(tǒng)就發(fā)揮了其巨大的作用，盡管同樣是從地震剖面上拾取反射層和斷層數(shù)據(jù)，但此時解釋員可以從解釋系統(tǒng)提供的任一種顯示方式上拾取數(shù)據(jù)，在水平切片與垂直剖面的組合顯示上．他可以同時從垂直剖面和水平切片上拾取，在窗式顯示時，他可以看到某一斷層在于行的幾條測線上的發(fā)展情況，井相互參照著拾取，對于構(gòu)造細節(jié)，他可以隨時進行放大顯示，而對于連續(xù)性較好的標準層，解釋員只需給出幾個控制點，其余的工作便可交給解釋系統(tǒng)去做。總而言之，解釋系統(tǒng)在這一步上為我們提供了十分靈活有效的解釋手段，使得解釋的精度和速度明顯提高。

第五步：驗證全部或部分解釋方案。目前．較好的解釋系統(tǒng)都已配備了制作地震模型的軟件。由已有的解釋方案和速度資料建立各種地震模型，來檢驗?zāi)承┚植繕?gòu)造的解釋結(jié)果。將由地震模型計算出的地震剖面與原始地震資料進行比較，若基本相符．說明該解釋結(jié)果是可信的，若相差較大，則必須修改解釋方案，然后再根據(jù)新的解釋方案制作新的地震模型，再與原始地震剖面對比，多次修改，直到滿意為止。

第六步：計算作圖。在這一步人機聯(lián)作解釋的優(yōu)越性得到充分體現(xiàn)。解釋系統(tǒng)的計算作圖功能使得工作效率大大提高。在人工紙剖面解釋中，全面解釋后往測網(wǎng)(或底圖)上展數(shù)據(jù)是一件十分繁瑣單調(diào)的工作，而且常常不能保證精度，但在人機聯(lián)作解釋時，這一工作在第四步即已完成。隨時可以讓解釋系統(tǒng)將某層的構(gòu)造圖畫出來。而且由于解釋系統(tǒng)的圖計算功能較齊全。使我們可以很輕松地得到其它的成果圖，如等厚圖，等深度圖，等時差圖，等振幅圖等。這里的圖計算是指解釋系統(tǒng)對于平面數(shù)據(jù)可以進行網(wǎng)格化，并可以做對應(yīng)于格點的數(shù)據(jù)的加，減、乘、除、開方或平方等運算。

在上述計算作圖過程中，解釋員的任務(wù)僅僅是提供參