我国碳酸盐岩缝洞型油气藏的勘探开发属油气地球物理勘探前沿,国内对碳酸盐岩储层的石油资源含量预估为150×10⁸t,其中,塔河油田中深部的碳酸盐石油资源储量预估规模达到13.2×10⁸t。塔河油田的缝洞型碳酸盐岩具备极强的开发和研究潜力。但碳酸盐岩储层一方面非均质性强,另一方面碳酸盐岩油气藏埋藏深度达到4000多米,缝洞反射特征复杂,难于定量检测。因此,由于缝洞发育特征的分块性、尺度大小的差异性、分布范围的有限性以及介质的非均匀性,都为溶洞的识别刻画和评价提出了巨大挑战。针对上述问题,论文以地质建模正演响应特征为基础,首先探讨了基于叠后属性的溶洞检测方法,然后重点研究了基于局部梯度结构张量的溶洞描述技术,在此基础上完成构建一系列基于孔洞标记法进行溶洞刻画及定量描述参数,并运用于实际研究区碳酸盐岩储层溶洞检测,取得了良好的应用效果,为精确、定量化评价溶洞型碳酸盐储层打下良好基础。本论文主要取得以下几方面的成果:(1)通过数值模拟和实际地震资料对碳酸盐溶洞的地震响应特征进行分析,建立不同溶洞模型的地震响应特征,明确了地震波“串珠状”反射特征是塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩溶洞储集层识别的主要反射特征标志。(2)系统梳理了梯度结构张量图像纹理描述理论及在地震属性分析的应用框架,在此基础上,结合碳酸盐岩溶洞储层杂乱反射特征和“串珠状”反射特征,构架基于梯度结构张量的溶洞识别属性,并与常规溶洞识别属性比较,是一种能有效地将酸盐岩溶洞储层杂乱反射和“串珠状”反射特征与其它地质体的地震响应特征分离的优选属性。(3)在梯度结构张量的溶洞识别属性的基础上,利用滤波、灰度增强、图像分割、孔洞标定等图像处理技术,对溶洞目标体进行更精细的定位和测量,获得更加准确的溶洞位置参数(溶洞质心坐标、包络矩形或包络立方体角点坐标)、尺寸参数(溶洞像素体积、截面积、高度)、溶洞发育程度参数(扁平度)。设计使用溶洞位置与尺寸参数计算溶洞的空间分布非均值性参数(面孔率、聚集程度)。(4)利用上述的基于梯度结构张量的溶洞检测属性和孔洞标定等图像处理技术对塔河油田某工区奥陶系中深层溶洞进行定量刻画分析,识别出有效的目标溶洞体221个,完成所有溶洞体的位置与规模参数和面孔率的计算,通过结合钻井产能验证了方法有效性及实用性。由此完成对碳酸盐岩储层溶洞体的发育规模与储层非均质性进行定量描述与评价。本论文在利用GST构造溶洞检测算子以及溶洞多定量评价参数设计上具有一定创新性,并在生产实践中取得良好的应用效果,证明了方法设计的合理性和成果的可靠性。具有较好的理论设计与应用推广价值。