人机交互地震资料解释汇编.docx
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人机交互地震资料解释汇编
第五节地震资料的交互解释
20世纪80年代中期，人们常说地震资料采集和处理技术发展迅速，而解释技术却停滞不前。
目前就并非如此，人机联作解释工作站越来越普遍，工作站和三维数据体的迅速增加需要新方法、新技术，这给众多的解释人员提供了新的机遇，提供了展示其才能的最佳场所。
为此，本节主要概括性地介绍地震资料交互解释的基本内容，关键要靠在实际工作中的实践、提高。
一、解释工作站
人机联作解释工作站是指在配置齐全、性能优良的计算机支持下，能够完成地质、地球物理资料综合解释的工作环境。
这个工作环境通常称为人机联作解释系统，它包括相应的硬件和软件系统。
人机联作解释系统的硬件配置应包括：
（1）主机系统－主机、图形处理器、协处理器、存储介质等。
目前，所使用的解释工作站有：
SUNSPARC序列工作站、IBMRISC6000序列工作站、SGI的Indigo序列工作站以及相应的服务器；
（2）数据输入系统－各类磁带机、光盘机、数字化桌、扫描仪等；（3）人机交互控制器－鼠标器、键盘、数字化板（Tablet）等；（4）输出系统－绘图仪（激光、笔式、静电彩色）、硬拷贝机、打印机、彩色监视器等；（5）工作站台、面、彩色监视器等。
人机联作交互解释的软件系统应包括：
（1）系统软件－操作系统，如UNIX和VMS以及早期的DOS等；软件平台，如X-Window和Motif等先进的软件工具。
（2）应用软件－包括：
数据输入与管理、数据编辑与绘图、层位或断层等的解释与拾取、数据的输出与显示、叠后资料的分析与处理、地质和测井以及地震资料的综合分析等等。
人机联作交互解释工作站按其功能可分为三个层次，即：
（1）计算机辅助绘图系统，这是解释工作站的初级形式，如Discovery系统；
（2）人机交互解释系统，这是80年代初，随着三维地震资料的应用和计算机技术的发展而应运而生的。
20多年来，地震资料解释系统人机产品的研制开发和人机交互解释技术一直保持着蓬勃发展的势头。
在地震资料尤其是三维地震资料解释中，解释系统发挥了很大作用。
快速便捷的数据查询和调用；方便灵活、丰富多彩的数据显示和控制；精确可靠的层位追踪和拾取；有效的交互作图和编辑；多种信息提取和运算处理等等都展示出计算机在地学研究应用中的优势和潜在能力。
人机交互解释系统根据工作站与主机的关系又分为三大类：
①联机型－这类解释系统常与用于资料处理的大中型计算机联结，可配置多个工作站，其数据的存储和处理由主机实现，其常规的二维和三维解释及作图由工作站完成；②独立型－工作站本身配置专用主机系统，硬件配置相对简单，但结构紧凑、速度快，且配有简单的叠后分析、处理程序；③多用型－供多行业使用；（3）解释专家系统，这是专家的技术、知识和经验等在计算机系统上的具体体现。
解释专家系统可对有关问题进行智能咨询和决策，它不仅能实现人机交互以提高资料解释的效率和精度，更能通过高级智能实现分析、判断和推理。
这是解释系统的高级和完善阶段，也是人机交互解释系统的发展方向。
迄今市场上出现过的解释系统主要有以下型号：
CRYSTAL、DISCOVERY、INTERPRET、CHARISMA、SIDIS、MIPS、SIERRA、SUN、GEOQUEST、LANDMARK等。
目前我国引进的、普遍使用的交互解释系统是：
GEOQUEST和LANDMARK。
评价一种解释系统的好坏，通常要考查以下几方面：
①完整的解释功能－常规二维、三维解释的方法和手段完备，除了构造解释外，还应有地层、岩性解释软件，能进行储层预测和油藏描述，可以对构造和沉积体进行定量分析或计算，还能适应解决我国陆相盆地为主的含油气盆地中复杂地质问题的需要。
②采用开放系统与网络化－系统可方便地进行软、硬件升级，可改变和扩展现有软件，可按统一的方式加入新的功能和应用软件，具有高度可移植性和进入计算机网络的能力。
③具有强有力的图像处理功能－包括图像的编辑、格式转换、响应速度、可视化程度、图像显示的分辨率和对比度等。
④计算能力－考查解释系统的叠后处理功能的完备性，大数据量计算的响应速度等。
⑤数据的输入输出和编辑功能－包括数字化、数据格式转换等。
⑥价格因数、售后服务和技术支持等。
二、交互解释的概念
交互解释的英文是InteractiveInterpretation，常常译为人机联作解释。
顾名思义，人机联作解释就是解释员在计算机的帮助下所进行的地质、地球物理资料综合解释的工作过程。
解释员在交互解释工作站发布一条指令，计算机就显示该指令的相应执行结果。
交互的含义是指计算机处于工作状态，操作员在计算机终端前等待发布指令的响应，等待时间越短，计算机性能越好。
如果计算机的响应不合适或不尽如意，操作员可随时修改指令，直到满意为止，这一过程计算机和操作员是以对话方式实现的。
换言之，交互系统的响应是快捷的，解释员可即时地完成解释系统功能范围内的任何操作。
地震资料解释大致可分为两种方式，一是传统的手工纸剖面解释，二是人机交互的工作站解释。
人机交互解释相对手工解释具有如下特点：
1．工作方式轻松、方便、灵活
传统的手工解释所用的地震资料是以纸剖面的方式存放的，解释的基本工具是铅笔、橡皮和尺子。
有经验的解释人员都知道，地震资料的解释是相当复杂的工作，通常经过多次修改才能得到较好的解释方案。
此外，纸剖面解释起来既费劲又麻烦，大量的地震剖面既难以保存，也难以管理。
而以人机交互方式进行地震资料解释时，使用的所有资料都存放在计算机的磁盘上。
这些资料包括：
工区测网、地震数据、测井曲线、综合录井图以及VSP资料，合成地震正演模型、解释后的层位及断层数据等等。
根据解释员的需要，这些数据任何一种的任何一部分，都可以由解释系统自动显示在图像监视器的荧光屏上。
解释员只需坐在桌前用鼠标器在荧光屏上进行一系列操作即可实现层位、断层的追踪对比、闭合、作图等解释工作。
在整个解释过程中，解释员可以随时修改解释方案，只要给一个命令，解释系统会把解释员希望修改的部分完全去掉，只保留想要的部分、而不必担心数据显示的清晰度（在纸剖面解释时，如果多次修改，剖面上的地震波形就会模糊不清，因而影响了进一步的解释工作。
）。
层位及断层的追踪对比、闭合工作完成后，计算机会自动准确地记录层位、断层数据，以备最后成图时使用。
总之人机交互解释工作方式要比纸剖面解释的工作方式轻松、方便、灵活得多，解释系统在解释过程的每一步，都为解释员减轻了负担。
2．高效率和高精度
解释系统最初的作用，也是目前发展最快、应用最多的部分应该是它的绘图功能。
所有的解释系统都有自己专门的绘图软件包，它能将存放在数据库中的反射层和断层数据自动展到测网上，并根据解释员的要求进行不均匀数据的网格化，绘制等值线及各种成果图。
由于在工作站上解释地震资料的过程中，计算机承担了大部分繁重而费时的工作，如数据管理、解释的层位和断层数据的记录以及绘制等直线和成果图时的数据网格化等一系列费时费力的工作，从而使工作的效率大大高于人工纸剖面解释，这是因为在上述那些费时费力的工作中，人的效率与计算机的工作效率是无法比拟的。
由于人机交互解释系统承担了大量繁琐费时的工作，这给解释人员腾出了大量的时间和精力，使他们有机会去深入分析研究已有的各种资料，并利用解释系统提供的多种手段，实现地震资料的精细解释，进而提高地震资料解释的精度。
3．对解释员的综合素质要求高
在工作站上进行人机交互解释时，通常解释员一人面对计算机以及数据库中勘探工区的各种数据，优质高效地完成研究区的解释工作，解释员应该具备下列基本素质：
（1）要有计算机的基础知识和应用能力
要懂得计算机的操作系统，记住相应操作系统下的基本操作命令和解释系统的基本解释步骤，比较熟练地使用解释系统，会管理自己的各种数据文件等。
（2）要有较高的英语水平
目前国内使用的地震解释系统大多是从国外引进的，解释系统的各类对话菜单和随机帮助文本都是英文的，具有较高的英语水平会更好地使用交互工作站完成解释工作。
（3）要有全面深入的地球物理勘探知识
地球物理勘探包括野外资料采集、室内资料分析与处理、资料解释三大环节，一个熟练和优秀的解释员应该具备扎实、全面的地球物理勘探方面的专业知识，要了解野外资料采集过程和资料采集的有关参数，也要有扎实的信号分析和地球物理资料处理方法的基础，以便更清楚地认识待解释的地球物理资料，例如待解释的地球物理资料经过哪些数字处理步骤，各种处理方法对地球物理资料有何影响等等。
因为目前的交互解释系统大多提供了许多叠后分析、处理手段（如合成地震记录、子波处理、声阻抗转换、地震属性分析等等），这就要求解释人员能够充分利用这些分析处理手段来获取更多的有利于地球物理资料解释的信息，以提高资料解释精度。
（4）具有较高的综合分析和应用能力
交互解释需要熟练应用地质、测井、地震及开采等方面的资料，对地震资料进行综合解释，充分发挥交互解释系统集所有勘探、开发资料于一体的优势，提高资料解释的准确度。
（5）要求解释人员不断积累和丰富自己的工作经验，要有一定的洞察力和解决实际问题的能力
交互工作站的资料解释是一项实践性很强的技术工作，只有通过实践并不断钻研才能成为一个熟练的解释员。
要成为一个优秀的解释员还必须具有研究新的解释方法和软件开发等方面的能力。
三、交互解释的基本流程
地震资料的交互解释是20世纪80年代初期问世的新技术，目前处于普及和深入发展阶段。
就当今我国从国外引进的工作站类型来看，占主导地位的交互解释系统是GeoFrame（早期为IESX）和LANDMARK两大序列。
我们先来了解这两大序列解释系统的基本功能，然后再介绍交互解释的基本流程。
（一）GeoFrame（早期为IESX，GeoQuest）解释系统
GeoFrame是SchlunbergerGeoQuest公司的软件产品，主要用于地震、测井、地质和油藏模拟资料的油气勘探与开发方面的综合分析和解释。
早期的IESX的英文为InteractiveExplorationSystem，是GeoQuest公司推出的第十版本的交互解释系统。
由通用操作系统登入GeoFrame用户后，屏幕上出现如图5-5-1所示的主菜单。
点击GeoFrame4.0.4.2就进入解释系统，该系统的总体结构如图5-5-2所示。
图5-5-1GeoFrame主菜单
图5-5-2启动GeoFrame流程图
要完成工区的地震资料综合解释工作，启动GeoFrame后，相继完成各级菜单中的相应工作，见图5-5-3。
GeoFrameIESX的主菜单包括如下内容：
1．Project：
Select,Create,Update,Delete,Backup－包括工区的选择、创建、修改、删除和备份。
图5-5-3建立解释流程图
2．Application－这是GeoFrameIESX解释系统的主体部分，包括：
⑴.Interpretation－包括测网底图、二维或三维地震资料解释的全部功能。
⑵.SurfaceModeling－界面模型，即在测网底图的基础上绘制构造图。
⑶.DataManager－数据管理，包括地震数据（二维、三维数据，时间切片，沿层切片，层拉平数据等）、图像文件、解释数据、测井数据等的加载，删除，输出，拼接，拷贝等。
⑷.ComputationManager－计算管理，包括三瞬处理，自动增益控制，振幅归一化，相位旋转，滤波，地震属性计算，用户应用程序（IESXDK）等。
⑸.MistieAnalysis－联结误差分析，包括测量范围、估计、分析、计算、应用、参数等的联结误差分析，其核心内容就是相关分析。
⑹.AutoPix－自动图像处理。
⑺.SurfaceSlice－沿层切片，分为二维、三维地震数据两种情况。
⑻.Synthetics－制作合成地震记录。
⑼.ProjectConverter－工区转换应用程序。
⑽.IESDataManagement－交互勘探系统的数据管理，包括工区数据列表、加载、删除、修改、输出、执行管理实用程序等。
⑾.LPView－行式打印机视图输出或数据检查。
3．Administration：
Configuration,License－管理体系，包括结构和许可证的管理。
4．Plot：
Snapshot－屏幕显示图像的快速成图。
5．Close：
Exit,Quit－退出GeoFrameIESX。
断层或层位解释工作见图5-5-4的流程图，解释工作完成后，需要输出解释成果，其过程见图5-5-5。
图5-5-4断层或层位解释流程
图5-5-5绘图工作流程
（二）LANDMARK交互解释系统
这是LandmarkGraphicsCorporation公司推出的一套交互解释系统，具有比较完善的厂家工作框，例如：
Desktop－前台控制操作，包括存取文件、共享资源、启动屏幕保护程序、控制音量、腾空文档、扩展外设、打开Unix外框、退出等；Selected－选项操作，包括打开、拷贝、查阅、移动、打印、共享网络、创建新目录、文件快速查找等；Internet－互联网操作，包括打开网络浏览器、浏览、网址或FTP地址预览、生成一个网络用户等；Find－查找操作，包括多种方式查找文件、图标、各类工具等；System－系统操作，包括系统管理、文件系统管理、打印管理、许可证管理、可信度测试、实用程序、重新启动系统、关闭系统等；Help－联机帮助。
LANDMARK交互解释系统的主菜单如图5-5-6所示。
图5-5-6LANDMARK交互解释系统的主菜单
图5-5-6菜单中各组件的主要功能简要说明如下：
1．Project－工区组件，包括工区创建、管理、改变、状态显示、工区升级、工区底图编辑、数据分析与解释、测量系统管理等。
2．Data－数据组件，包括数据输出、输入和管理。
3．Applications－应用组件，包括等直线辅助和基本的解释功能：
⑴DepthTeam-深度域操作组件；⑵EarthCube-地球模型；⑶FaultMover-断层解释；⑷LogEdit-测井数据编辑；⑸LogM/STRUCT-测井数据管理或构建；⑹OpenExplorer-开放的勘探系统；⑺OpenVision-三维地球科学和工程数据可视化应用；⑻PetroWorks-油藏地球物理分析；⑼PostStack/PAL-叠后资料处理或叠后属性库（叠后资料处理包括相干体分析技术、振幅处理、滤波、反褶积、数据增强、数据时移、数据属性分析及提取；叠后属性库包括振幅统计、复地震道分析、频谱统计和层序统计四大类几十种地震属性参数）；⑽ProMax-地震资料处理系统；⑾Rave/DV－（ReservoirAttributeVisualizationandExtrapolation/DataVisualization）－油藏属性可视化与外推或数据体可视化（包括四大功能：
可视化的勘探资料分析、统计分析、地学统计分析和地质、地球物理、油藏工程资料的外推）；⑿Sierra-地震资料处理系统；⒀SigmaView-浏览系统；⒁SeisWorks-地震工作平台，包括二维、三维地震数据体的生成、备份、恢复，地震资料解释过程中的各种显示（工区底图、透视图、层位映像图、三维数据立体图、水平切片图、层位立体图、合成地震记录、数据输出与转换等）；⒂Stratamodel-地层模型；⒃StratWorks-地质工作平台，包括对测井资料分析解释的四大功能，即相关分析、交叉剖面、岩性分析和作图；⒄SpecDecomp-谱分解分析与解释；⒅SynTool-制作合成地震记录；⒆TDQ-层位、断层和地震数据的时深转换；⒇WellborePlanner-井孔设计软件；（21）WOW/CDA-（22）Z-MAPPlus/PowerView-绘图工具；
4．Utilities－实用组件，包括文档浏览、环境状态工具、硬拷贝、映像编辑、屏幕拷贝等。
5．System－系统组件，包括错误记录器、系统资源监视器、数据库健全检验器、备份工具和Unix窗口等。
6．Help－帮助组件，包括帮助的说明、联机手册和发布的信息等。
（三）交互解释的主要工作步骤
了解了目前国内使用的两大交互解释系统后，归纳一下交互解释的主要工作步骤：
第一步：
创建工区数据库－当接收一个解释项目后，必须把交互解释所用到的各种资料收集全，包括解释工区的地震成果数据、工区内所有井的测井曲线、地质分层数据、速度资料、VSP资料等。
然后利用交互解释系统的数据管理软件将上述有关数据存放在特定的数据库中，解释系统中的数据库是指合理地存放在计算机存储设备上的互相关联的数据的集合。
通常每个工区对应一个数据库，相当于一个专职的极有责任心的工区资料保管员，你可以随时查阅任何一种资料。
除了这些原始资料外，数据库还为以后解释的反射层和断层数据以及各种图件数据保留了位置与空间。
换言之，数据库或数据管理系统在整个解释过程中，自始至终为你保管着所有数据文件。
第二步：
动态观察－在动手解释之前，还必须了解并熟悉工区的基本地质规律、构造特点、目标层位特征以及前人所作的工作等等。
利用解释系统灵活多样的显示手段，可迅速了解整个工区地下构造的大体形态。
动态观察方式有多种，例如水平切片序列、三维数据立体显示、任意方位测线的剖面显示、联井剖面显示、栅状、椅状显示等（二维资料上述显示受限）。
通过动态观察，可对工区内目标层的地质结构、构造特点有个“形象”了解，以便下面的解释工作合理稳妥地进行。
第三步：
层位标定－层位标定是指由地质或测井资料所揭示的目标层向相应地震剖面延伸的工作过程。
通常在过井剖面上，通过测井曲线或综合录井图来确定目标层位，利用VSP资料或合成地震记录实现层位标定。
在解释系统中这一工作通常由Synthetics或SynTool来完成。
第四步：
层位解释－这是交互解释系统发挥巨大作用的一个步骤，充分利用解释员的聪明才智和解释系统灵活有效的解释手段实现目标层位和断层数据的追踪与拾取。
常规的纸剖面解释虽然比较直观，但远没有解释系统那样灵活、方便、有效。
从地震剖面上拾取反射层和断层数据时，解释员可以从解释系统提供的任一种显示方式上拾取所需数据，例如垂直剖面、水平切片、各种组合显示图件等；利用窗式显示时，解释员可看到某一断层或其它地质现象的空间展布情况，相互参照着拾取；对于构造细节，解释员可随时放大比例显示，还可参照解释系统中叠后处理成果来拾取；对于连续性较好的目标层，解释员只需给出几个控制点，解释系统则可实现自动追踪对比；对于地质构造变化平缓的相邻测线，解释系统可实现解释方案的拷贝，根据当前测线的剖面特点，稍作修改便可得到当前测线的解释方案。
总之，交互解释系统在这一步上为解释员提供了十分灵活有效的解释手段，只要熟练、合理使用，使得地震资料解释的精度和速度大为提高。
第五步：
验证或修改解释方案－修改解释方案通常由闭合精度来确定，所谓的闭合是指相交剖面的交点处同一反射层的旅行时应该完全相等。
如果交点处的两条剖面的旅行时差大于闭合误差，则必须修改解释方案，直至工区内所有交点都闭合为止。
这点上解释系统的优越性也是十分明显的。
验证通常由正演模型来完成，比较完美的交互解释工作站一般都配备有正演模拟的软件，其基本思路是：
由已有的解释方案和速度资料、地质信息建立初始地震模型，再把该模型转换为声阻抗模型，并与给定子波作相应运算，得到合成地震剖面，合成地震剖面与对应的实际地震剖面作比较，如果两者基本吻合，说明该解释方案是可信的；如果两者的差距较大，则必须修改解释方案，然后再根据新的解释方案制作新的合成地震剖面，再与原始地震剖面对比，如此多次修改，直到两者基本吻合为止。
第六步：
作必要的辅助处理或综合分析、显示－当今的交互解释工作站一般都配有叠后资料分析与处理软件或油藏描述类的综合分析软件，利用这些软件作相应的处理，可以得到大量的、对你的解释和综合分析大有益处的辅助图件，比如各种沿层地震属性平面图、层间地震属性平面图、沿层相干切片图、沿层构造属性平面图（倾角分析、方位分析、倾角/方位联合显示、边缘检测等）、模式识别平面图、转换处理的储层参数平面图、地学统计图件等等。
灵活多样的显示功能是解释工作站的一大优点，充分利用这一优势，以多种方式显示数据库中的各种资料，如剖面、平面、透视、立体可视、井柱栅状或立体显示等。
这些图件既丰富了你的解释工作内容，又为你后期撰写解释报告和演收答辩提高了充分的依据，还可大大提高项目的研究水平和地震资料解释的准确度与可信度。
第七步：
计算作图与图件输出－在这一步交互解释系统的优越性得到充分体现。
在人工纸剖面解释中，层位对比解释完后，需要手工往测网底图上展数据，这是一项既单调繁琐又费时量大的工作，而且往往不能保准精度，但在交互解释时，这一工作在第四步就已完成。
交互解释系统的作图计算功能通常比较齐全，而且配有比较完美的专用软件，如ZMAPPlus等。
所谓的作图计算是指解释系统对不规则层位解释数据进行网格化以及对应网格点的数据的基本运算。
例如，经第四步后得到某一目标层顶底反射界面的旅行时间解释数据集合，分别记为T1和T2，该目标层顶底反射界面对应的深度数据集合分别为H1和H2，相应的平均速度数据集合分别为V1和V2，则通过多种运算可得到该目标层的顶底面构造图、等时差图、等厚度图。
这一过程如图5-5-7所示。
网格化H1＝V1*TG1/2绘等直线
T1————网格数据TG1————网格数据H1———H1层构造图
网格化H1＝V2*TG2/2绘等直线
T2———网格数据TG2———网格数据H2———H2层构造图
绘等直线
H2－H1＝ΔH厚度网格数据———目标层等厚图
绘等直线
TG2－TG1＝ΔT等时差网格数据———目标层等时差图
图5-5-7绘图过程示意图
计算机作图的最大优点是操作直观灵活、运算快速精确、图件美观且便于永久保存。
作图操作完成后的图像文件的输出可由多个途径实现，例如专用彩色绘图仪、硬拷贝、屏幕拷贝、照相等。
也可以直接保留图像文件，经计算机网络系统传到多媒体电脑，用作多媒体汇报的插图。
第八步：
提交解释报告及相应的成果图件－这是地震资料解释的最后一步，也是最关键的一步。
完成一个解释项目往往以通过答辩验收和提交最终解释报告为标志，而地震资料解释的最终成果报告和相应的成果图件通常要作为永久资料存档备案。
地震资料交互解释的报告通常包括下列内容：
①解释项目的工作目标和主要任务；②解释工区的基本地质概况，包括地震资料的采集、处理概况，地表情况，区域构造地质概况等；③地震资料的交互解释过程，包括层位标定，各标志层的地震响应特征，断层和其它地质现象的地震响应特征，所做的叠后处理或综合分析的内容等；④地震资料的地质解释，包括各目标层的地质解释，断裂系统解释，圈闭分析等；⑤地质解释成果，包括含油气有利地带预测，钻井井位，储量估计等；⑥存在问题及下步工作建议。
毫无疑问，三维地震勘探的日益增长必然促进人机交互解释技术的飞速发展。
地下地质现象是隐蔽的、多维的、而且是十分复杂的，传统的二维资料难以描述清楚，要想搞清隐蔽而复杂的小断层、小幅度、小面积的构造或圈闭，只有综合利用钻采、测井、地质资料及三维地震数据体的成像技术，再加上人的经验和智慧，才有可能达到目的。
由此看来，未来的交互解释系统将会是“智能型综合人机交互勘探系统”。
这种高级勘探系统应该具有下列特点：
一是智能的，他集专家的知识、技术和经验于一体，能分析、推理和判断。
二是综合的，其资料来源包括钻采的、地质的、测井的、地震的诸多方面。
综合性的主要标志是系统的功能强、应用范围广，将包括整个石油勘探开发过程中地质、地球物理和油藏工程的综合研究工作，如地震资料的人机交互处理、解释、测井分析、地质建模、油藏模拟、图像处理、数据库管理、作图，直到制定开发方案、增产措
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