復(fù)雜斷塊油藏地震精細(xì)描述技術(shù)研究——以勝利油田永3工區(qū)為例

李軍 ，張軍華 ，韓雙 ，劉顯太 ，王軍 ，武剛

（1.中國石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266580；2.中國石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 東營 257015）

1 研究現(xiàn)狀

當(dāng)前，隱蔽型油氣藏已逐漸成為我國主要的油氣藏勘探類型［1］，斷塊-裂縫型油氣藏是一類重要的隱蔽油氣藏，其油氣資源和生產(chǎn)能力很大，勘探前景廣闊。斷塊-裂縫型油氣藏又是勘探難度很大的一類油氣藏，通常構(gòu)造比較復(fù)雜，地震資料品質(zhì)不高。因此，系統(tǒng)地探討斷塊-裂縫型油氣藏精細(xì)描述技術(shù)，具有重要的科學(xué)研究意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

永3工區(qū)位于山東東營凹陷東北部的永安鎮(zhèn)油田南部［2］，是勝利探區(qū)最復(fù)雜斷塊油藏區(qū)塊之一。研究區(qū)目標(biāo)層斷裂眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，圖1展示了過永3斷層的一條剖面，可以看到在永3斷層兩側(cè)分布了很多Y字形的斷層，它們將T2和T6之間的儲(chǔ)層，分割得支離破碎，大大增加了復(fù)雜斷塊油藏的勘探開發(fā)難度。

圖1 過永3斷層地震剖面

目前，地震描述技術(shù)主要包括地震屬性分析［3-4］、相干體［5-7］、紋理屬性［8-9］、曲率屬性［10］、多尺度分析［11］、屬性融合顯示技術(shù)［12］及蟻群算法等。其中，相干體需要用基于特征值的提取方法，即第三代相干體；曲率屬性是目前描述斷層、裂縫最好的方法；蟻群算法受本身制約，目前識別精度不夠，還沒發(fā)展到推廣應(yīng)用階段。

本文以永3斷塊為例，對復(fù)雜斷塊油藏現(xiàn)有地震描述技術(shù)進(jìn)行概括和評價(jià)，并在此基礎(chǔ)上提出了基于旋轉(zhuǎn)菱形的屬性提取和斷層破碎帶解釋新方法，同時(shí)應(yīng)用了多種屬性的融合及顯示技術(shù)，應(yīng)用結(jié)果表明，該技術(shù)具有較好的應(yīng)用前景，研究結(jié)果對國內(nèi)同類油田的勘探有一定的借鑒作用。

2 現(xiàn)有地震描述技術(shù)

2.1 小波多尺度分析技術(shù)

多分辨率分析又叫多尺度分析，其中小波變換是其主要的分析手段。同傅氏變換相比較，小波變換具有更好的局部化特性，可以任意調(diào)節(jié)空間的分辨率，即有“變焦”功能，被譽(yù)為“數(shù)字上的顯微鏡”［11］。

圖2a為永3工區(qū)中一過井剖面，圖2b，2c是不同尺度的小波分解結(jié)果，可以看到大尺度剖面能較好地反映大斷層與主要儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)，小尺度剖面具有更高的分辨率。

圖2 斷裂及裂縫預(yù)測

2.2 相干體技術(shù)

本文使用C3相干體方法，是在C2算法的基礎(chǔ)上通過計(jì)算協(xié)方差矩陣特征值計(jì)算相干屬性［13-14］。在分辨率和抗噪性上，C3較第二代相似系數(shù)和第一代相關(guān)系數(shù)效果都要好。

利用相干體C3技術(shù)，對永3斷塊T4層位進(jìn)行相干屬性的提取，得到的沿層切片見圖3b。對比圖3可以看出，原始圖較簡單，相干體屬性圖上大斷層更加清晰，原始切片上沒有顯示的一些細(xì)小斷層也得到顯示。

2.3 曲率屬性技術(shù)

曲率屬性是利用地層的彎曲程度進(jìn)行構(gòu)造解釋和儲(chǔ)層分析的新方法。它對構(gòu)造形變引起的彎曲非常敏感，對于各種復(fù)雜斷層、裂縫具有較強(qiáng)的刻畫能力，近年來得到了廣泛關(guān)注及應(yīng)用。

圖3 相干體算法比較

曲率是單位弧段上切線轉(zhuǎn)過角度大小的極限，利用曲率計(jì)算，可以衍生出傾角、方位角、平均曲率、高斯曲率、極大曲率、極小曲率、最大正曲率、最小負(fù)曲率、形態(tài)指數(shù)、傾向曲率、走向曲率、等值線曲率和彎曲度等多個(gè)曲率屬性。其中，傾角、走向、極大曲率、最大正曲率等屬性非常適合刻畫斷層、裂縫等地質(zhì)體［15-16］。

圖4為沿永3斷塊T4層位提取的曲率屬性，其中傾角屬性較好地刻畫了斷距、斷層展布范圍，小斷層的連續(xù)性呈現(xiàn)得也很清楚，最大正曲率屬性則很好地展示了5級以下的低序級斷層，微裂縫也有很好的展示。

圖4 永3斷塊T4曲率屬性提取及比較

3 基于菱形旋轉(zhuǎn)體的解釋新方法

地震屬性的提取有很多種方式，包括整道提取，沿目的層開時(shí)窗提取，按直角、十字排列等簡單的空間組合方式等。無論采用單道、多道空間組合，還是體元的方式，實(shí)際都是一種規(guī)則的計(jì)算方式，都能滿足均勻地質(zhì)體解釋要求；但對于較為復(fù)雜的地質(zhì)體，理論上都會(huì)存在局限性。針對這些提取方式存在的問題，本文提出了可以任意旋轉(zhuǎn)、長短軸可以變化調(diào)整的菱形地震屬性計(jì)算新方法。

旋轉(zhuǎn)菱形體的地震屬性提取方法主要利用菱形對角線具有的方向性來判斷特殊地質(zhì)體的方向、范圍等特征。例如，為了得到某一點(diǎn)的地震屬性，讓菱形以零點(diǎn)為中心旋轉(zhuǎn)360°，每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，計(jì)算一個(gè)屬性值。這樣，最大或最小屬性值就最佳地反映了地質(zhì)體的各向異性特征（走向、傾向、發(fā)育方向等）。理論模型檢驗(yàn)證明，一定條件下，該方法具有更好的斷層方向性識別能力，分辨率較高，抗噪性較好。

設(shè)計(jì)一個(gè)采用35 Hz雷克子波、101道、2 ms采樣、501個(gè)采樣點(diǎn)的3層模型，中間為斷層，模型中加10%的隨機(jī)噪聲，如圖5a所示。對比可知，常規(guī)方法（沿層固定時(shí)窗）估算斷層傾角不如本方法分辨率高。通過精確掃描，本方法定量計(jì)算出斷層傾角的具體值為63°，與設(shè)計(jì)的地質(zhì)模型完全符合。

將該方法應(yīng)用于圖6a所示剖面，提取點(diǎn)P1，P2，P3的各個(gè)角度平均振幅屬性值，繪出直方圖 （見圖6b，6c，6d）。由地質(zhì)認(rèn)識可知，點(diǎn)P2處于斷層破碎帶，點(diǎn)P1，P3處于常規(guī)地帶。由圖6可知，處于常規(guī)地帶的點(diǎn)其各個(gè)角度屬性值變化比較平緩，而處于斷層破碎帶的點(diǎn)的各個(gè)角度屬性值變化則較劇烈。筆者對其他多口井也進(jìn)行了測試，證實(shí)了以上結(jié)論，說明該方法可以 用來判別某點(diǎn)是否處于斷層破碎帶。

圖5 斷層方向性識別效果

圖6 剖面效果對比

4 多屬性融合及顯示技術(shù)

傳統(tǒng)的疊合技術(shù)是最簡單的屬性融合技術(shù)，而利用圖像處理技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)二種屬性的顏色元融合、三種屬性的RGB融合。RGB三屬性融合的結(jié)果剖面中，紅、綠、藍(lán)顏色的變化反映了地下介質(zhì)反射信號的低、中、高頻率的分布。調(diào)節(jié)RGB三原色剖面顯示參數(shù)，逐步改善剖面的分辨率，可提高對地質(zhì)構(gòu)造特征細(xì)節(jié)的認(rèn)識［12］。

多屬性融合本身不是單獨(dú)一項(xiàng)技術(shù)，但利用二屬性或三屬性融合顯示，可以在斷層破碎帶描述中起到錦上添花的作用（見圖7）。

圖7b為均方根振幅、平均振幅、平均絕對振幅融合結(jié)果，圖7c為能量半時(shí)、總能量、平均能量融合結(jié)果，圖7d為低、中、高頻相干屬性融合結(jié)果。對比可知，分頻相干三屬性RGB融合效果最好，可發(fā)現(xiàn)原始切片上看不見的一些信息；能量屬性的融合圖上斷裂刻畫得有質(zhì)感，效果也不錯(cuò)；振幅融合則相對差一點(diǎn)。

5 結(jié)論

1）相比原始數(shù)據(jù)，小波分頻解釋、基于特征值的相干體等可以較準(zhǔn)確地識別出斷層，是比較有效的復(fù)雜斷塊油藏識別方法。

2）曲率屬性是近幾年興起的地震屬性，可以很好地識別低序級斷層，尤以傾角、方位角、最大正曲率屬性識別效果為好。

3）菱形旋轉(zhuǎn)體地震屬性提取新方法，較常規(guī)方法具有更好的方向識別能力，可定量判識斷層破碎帶。

4）RGB屬性融合可以增加優(yōu)勢信息量，相比于能量類屬性及振幅類屬性，分頻相干RGB屬性融合的效果最好。

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