“螞蟻追蹤算法”是斯倫貝謝公司在Petrel軟體中研發的一種複雜的地震屬性算法，榮獲《世界石油》雜誌2005年"最佳勘探技術獎"。該屬性算法克服了解釋主觀性，有效提高了斷層解釋精度，大幅縮減了人工解釋時間。
基本介紹
- 中文名：螞蟻追蹤
- 性質：地震屬性算法
- 成就：《世界石油》雜誌最佳勘探技術獎
- 作用：提高了斷層解釋精度
“螞蟻追蹤算法”是斯倫貝謝公司在Petrel軟體中研發的一種複雜的地震屬性算法，榮獲《世界石油》雜誌2005年"最佳勘探技術獎"。該屬性算法克服了解釋主觀性，有效提高了斷層解釋精度，大幅縮減了人工解釋時間。
弄清斷層體系斷層面變化趨勢及流體流動特徵，是儲層描述的最主要內容之一。雖然三維地震資料空間"立體"解釋技術已經發展很多年了，但直到目前斷層面解釋仍然存在很大的主觀性。斯倫貝謝公司的"螞蟻追蹤"算法完全改變了這一狀況，克服了解釋工作中的主觀性，有效提高了解釋精度，大幅縮減了人工解釋時間。
該方法利用三維地震體，清楚顯示斷層輪廓，並利用智慧型搜尋功能和三維可視化技術，自動提取斷層面，使地質專家以更寬的視野完成斷層解釋，增加構造解釋的客觀性、準確性及可重複性。
利用該技術的自動提取斷層功能以及極坐標圖和各種篩選程式，可抽提感興趣的斷層體系。“螞蟻追蹤”算法可根據工作流程需要，按任意比例自動提取斷層。例如，在勘探階段，可將工作重點集中在尋找跨盆地的大型構造斷層體系以及確定它們對勘探前景的影響等方面；而在儲層評價階段以及開發和生產階段，可採用同樣的方法，將主要精力放在自動提取往往會影響油氣最終採收率的那些局部的小型斷層和斷層體系上。
“螞蟻追蹤”算法的工作流程分四步：增強邊界特徵，突出特殊的地層不連續性，預處理地震資料；生成螞蟻追蹤立方體，提取斷層；確認、校驗斷層；創建最終斷層解釋模型。
流程的第一步包括利用邊緣探測手段，增強地震資料中的空間不連續性，並通過噪聲壓制技術，隨意預處理地震資料。
第二步建立螞蟻追蹤立方體。螞蟻追蹤算法遵循類似於螞蟻在其巢穴和食物源之間，利用可吸引螞蟻的信息素（一種化學物質）傳達信息，以尋找最短路徑的原理。在最短路徑上，用更多的信息素做標記，使隨後的螞蟻更容易選擇這一最短路徑。
該技術原理就是在地震體中設定大量這樣的電子"螞蟻"，並讓每個"螞蟻"沿著可能的斷層面向前移動，同時發出"信息素"。沿斷層前移的"螞蟻"應該能夠追蹤斷層面，若遇到預期的斷層面將用"信息素"做出非常明顯的標記。而對不可能是斷層的那些面將不做標記或只做不太明顯的標記。"螞蟻追蹤"算法建立了一種突出斷層面特徵的新型斷層解釋技術。通過該算法可自動提取斷層組，或對地層不連續詳細成圖。
流程的第三步需要人工互動操作。提取的斷層必須要經過評價、校正和篩選，才能得到最後的解釋結果。這一過程需要利用互動式立體網路和柱狀圖濾波器來完成。
流程的最後一步，確定的斷層既可用於進一步地震解釋，也可直接輸入到斷裂模型中。
利用Petrel自動構造解釋模組，三維地震資料解釋人員不需要人工逐一勾繪斷層面，從而可用更多的時間和精力研究斷層面走向、分析自動提取斷層之間的相互關係。
該技術的優勢主要包括以下幾個方面：提高構造解釋精度，改善地質細節描述；大大縮短枯燥的人工解釋時間；提供客觀、詳盡、可重複的地層不連續性構造圖；充分利用地質模擬技術，更好地建立複雜構造模型，最佳化套用三維地震資料。
“螞蟻追蹤”算法能夠在斷裂檢測屬性體的基礎上進一步增強斷裂信息並壓制非斷裂信息。該算法之所以稱為螞蟻追蹤是因為其計算過程中模擬自然界蟻群為了最佳化搜尋食物路徑而標記爬行軌跡的行為。計算時的“人造螞蟻”作為種子點放入地震體中以搜尋斷裂，“蟻群”將捕獲斷裂信息，所得屬性體的斷裂回響更為清晰。螞蟻追蹤屬性體可用於斷裂面自動解釋。
“螞蟻追蹤”算法首先估算每隻“螞蟻”所在位置的（用螞蟻邊界參數控制）局部最大值的方位，該方位用於決定螞蟻追蹤的方向。在軟體中，追蹤的方位偏差最大為偏離原始方位15o。而且，螞蟻的移動步長用地震數據的樣點來定義。
所涉及參數如下：
（1）螞蟻邊界（樣點數1-30）
該參數作為每隻“螞蟻”的控制半徑（用樣點數定義），決定“蟻群”的初始分布狀態。由於該參數定義了數據體中“螞蟻”總體數量，因此對計算時間有非常大的影響。對於追蹤大的區域斷層來說，該參數應大些（5-7各樣點）。對於追蹤小斷裂和裂縫這樣的細節來說，建議使用的樣點數為3-4。總之，該參數小於3沒有實際意義，如果小於3就會導致多個螞蟻追蹤同一條斷裂，而不會增加更多的細節。該參數並不意味著“蟻群”同時出現在數據體中，僅用於確保每隻螞蟻搜尋局部最大值時的初始位置不與其它螞蟻的控制範圍重疊。螞蟻邊界用樣點數半徑來定義，如果某隻“螞蟻”不能找出局部最大值或在該半徑內計算出方位，該螞蟻將消亡。
（2）螞蟻追蹤偏差（樣點數0-3）
該參數控制追蹤時局部極大值的最大允許偏差，最大只能偏離初始方位15o。算法允許螞蟻接受預測方位節點兩側的局部極大值點，如果距極大值點距離超出了追蹤步長，追蹤偏差參數將被考慮。如果偏差太大，該螞蟻將不能繼續追蹤。如果該參數為1，則意味著允許螞蟻在位置點兩側1個樣點範圍內搜尋局部極大值。如果搜尋不到極大值，將記錄一個非法步。如果搜到極大值，當前位置點到該極大值點為一個合法步。
（3）螞蟻步長（樣點數2-10）
該參數用樣點數定義螞蟻的搜尋步長，決定了每隻螞蟻在搜尋局部極大值時的單步長度。增加該值將使每隻螞蟻搜尋得更遠，但會降低精度。
（4）允許非法步數量（0-3）
該參數為允許多少個螞蟻步長內搜尋不到極大值。如果一隻螞蟻處在有效位置上，而且前進一步不能搜尋到極大值，就稱為一個非法步。使用初始估計方位，該螞蟻可以繼續前進一步。如果仍然沒有搜尋到極大值，就是第二個非法步。此時，如果該參數設為1，螞蟻將中斷在該方向的搜尋。如果第二步中搜尋到有效樣點，將記錄下有效位置和非法位置（並判斷合法步驟數量是否滿足條件，參數5）。該參數為允許連續多少個非法步。
（5）必須合法步數（0-3）
該參數控制搜尋結果的非法間隙是否連線，該參數與上述允許非法步數量結合使用。該參數意義為每隻螞蟻搜尋路徑中必須包含的合法步數。例如螞蟻連續搜尋到二個合法步後。如果此時必須合法步數參數設為2，搜尋結果有效。如果必須合法步數參數設為3，並且下一步為非法步，此斷裂追蹤結果將無效。該參數為必須連續多少個合法步。
（6）終止條件（0-50%）
該參數為每隻螞蟻在追蹤過程中允許的總非法步數百分比。當非法步數達到該參數限制時，該螞蟻的追蹤停止。
