最大似然屬性在泌陽凹陷張廠地區(qū) 斷層識別中的應(yīng)用

裴秀秀

（中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450048）

在斷層識別方面，從最早的互相關(guān)（Correlation）算法到后來發(fā)展的相似性（Semblance）算法，以及不斷發(fā)展的基于多道或多子體的本征結(jié)構(gòu)（Eigen Structure）算法，這些算法主要是根據(jù)斷裂對應(yīng)的地震反射特征是地震同相軸的不連續(xù)性，通過地震反射同相軸的不連續(xù)性來刻畫斷裂的展布。隨著對斷裂識別精度的要求越來越高，逐步形成了利用地震波形的彎曲變化為基礎(chǔ)的曲率類算法。

張廠地區(qū)位于泌陽凹陷北部斜坡帶西北部，勘探程度相對較低，具有一定的勘探潛力。該區(qū)斷裂展布復(fù)雜，剖面上斷層相互交錯，切割關(guān)系不明顯；平面上，構(gòu)造被分割成多個斷鼻、斷塊。前人在張廠地區(qū)開展了大量研究工作，明確了北東向大斷層的展布，北西向斷層規(guī)模小，斷距不明顯，現(xiàn)有的斷層刻畫技術(shù)都難以準(zhǔn)確刻畫斷層位置及平面展布[1-5]。為此，本文利用最大似然（likelihood）屬性識別斷層，來提高斷層的識別精度。

1 最大似然屬性原理

最大似然屬性是Hale 在研究斷層面和斷距估算時提出的一種屬性，其預(yù)測斷裂的原理主要是基于地震同相軸的不連續(xù)性，通過該屬性能夠有效增強(qiáng)斷裂的成像效果。

最大似然屬性通過壓制噪音，突顯斷裂，對相鄰樣點(diǎn)間相似性的對比關(guān)系起放大作用。這可以理解為該樣點(diǎn)處斷層的發(fā)育概率，地震同相軸越連續(xù)，表明斷裂發(fā)育的可能性越小，即最大似然屬性值越??；反之，在斷層發(fā)育位置，地震同相軸連續(xù)性變得越差，表明斷裂發(fā)育的可能性越大，最大似然屬性值也越大，最大似然數(shù)值為0～1[6]。

原始地震數(shù)據(jù)包含了傾角、方位角等信息，對每一個包含傾角方位角信息的采樣點(diǎn)計(jì)算其相似性值，對每一個點(diǎn)只保留最小的相似性值（稱之為最大似然體）及對應(yīng)的傾角、方位角值，提取最大似然屬性耗時較長。同時，軟件可以根據(jù)需要分別計(jì)算出在線和道方向上的最大似然值，最后針對相似性做全區(qū)歸一，使之能反映斷層的線性關(guān)系，有利于刻畫不同方向的斷層及裂縫。

為了進(jìn)一步增強(qiáng)斷裂及裂縫的識別，應(yīng)用圖像識別技術(shù)，對斷裂及裂縫進(jìn)行增強(qiáng)顯示，該結(jié)果進(jìn)一步增強(qiáng)了斷裂和裂縫，更易于識別。

2 最大似然屬性體計(jì)算

利用最大似然屬性識別斷層主要包括斷層的地震響應(yīng)特征分析、傾角控制下的斷層成像技術(shù)增強(qiáng)和最大似然屬性的計(jì)算。

2.1 斷層的地震響應(yīng)特征

計(jì)算最大似然屬性前，首先應(yīng)了解研究區(qū)的地震數(shù)據(jù)特點(diǎn)和主要目的層斷裂的地震反射特征，分析斷層地震響應(yīng)特征。根據(jù)研究區(qū)實(shí)際井的速度和密度信息建立不同斷距的模型。圖1 的正演模擬顯示，斷距小于40 m 時，正演結(jié)果僅表現(xiàn)為地震同相軸的扭動特征。通過正演分析，為后續(xù)的參數(shù)選擇及對地震屬性的地質(zhì)解釋奠定基礎(chǔ)[7-9]。

圖1 不同斷距的正演模擬

2.2 傾角控制下的斷層成像技術(shù)

最大似然屬性主要利用地震同相軸的不連續(xù)性，而地震數(shù)據(jù)在采集過程中存在噪音，后期處理中不可能全部去除，會造成地震同相軸的不連續(xù)，另外，地層及巖性的突變也會造成地震同相軸的不連續(xù)。為了減少這些干擾，在提取最大似然屬性之前要適當(dāng)濾波并加強(qiáng)斷裂成像處理，提高地震資料信噪比。

計(jì)算最大似然體之前應(yīng)開展構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波，減小對斷層刻畫起干擾作用的噪音，增強(qiáng)斷層發(fā)育部位地震同相軸的錯斷。通過構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波，去除隨機(jī)噪音干擾，增加地震同相軸的連續(xù)性，增強(qiáng)斷層成像效果。

圖2 為地震數(shù)據(jù)體斷層成像增強(qiáng)前后對比，可以看出經(jīng)過構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波，地震同相軸連續(xù)性有所增強(qiáng)，斷點(diǎn)清晰，斷層易于識別。

2.3 最大似然屬性的計(jì)算

圖2 濾波前（左）、后（右）地震剖面對比

最大似然屬性是計(jì)算每一個采樣點(diǎn)一定步長范圍內(nèi)不同走向、不同傾角下最大似然屬性值，每一個采樣點(diǎn)只保留最小相似性值及對應(yīng)的傾角和方位角。關(guān)鍵參數(shù)中包含橫向采樣點(diǎn)數(shù)及垂向時窗大小，這些參數(shù)設(shè)計(jì)會影響計(jì)算時間的長短。最大似然屬 性的計(jì)算在于垂向時窗的選擇，選擇大時窗，計(jì)算較慢，質(zhì)量相對高；選擇小時窗，計(jì)算較快，質(zhì)量相對低。這兩種時窗在斷裂刻畫上差異不大，在反映裂縫等細(xì)節(jié)方面，大時窗的效果更好。如果僅用于研究斷裂的展布，可采用小時窗計(jì)算，突出斷層平面的變化。圖3 為最大似然屬性與地震剖面的融合，可以看出最大似然屬性在斷層位置有明顯的異常，對斷層刻畫具有很好的指示作用，特別在小斷層的識別方面效果更突出。對于斷距小的斷層，地震剖面上表現(xiàn)為同相軸的扭動也能夠被精細(xì)識別，識別層間小斷層效果特別好[10-13]。

3 應(yīng)用實(shí)例分析

為了精細(xì)刻畫張廠地區(qū)核三段主要目的層的斷裂展布，用不同算法沿主要目的小層制作地層體切片（圖4）。從斷層及裂縫刻畫的精細(xì)程度來看，最大似然屬性精度最高，相似性屬性次之，相干體屬性最差。相干體切片及相似性屬性切片能夠反映大斷裂，但無法刻畫低級序斷裂，裂縫刻畫困難；而最大似然屬性能夠精細(xì)刻畫斷層平面展布，且對于斷裂內(nèi)部結(jié)構(gòu)、小斷層及裂縫刻畫均有較好的效果。

最大似然屬性切片能夠清楚地反映北西向斷層展布，每一條斷層都清晰可見，交切關(guān)系更清楚，一些大斷層旁側(cè)發(fā)育的多條分支斷層也比較明顯。

根據(jù)最大似然屬性預(yù)測結(jié)果，結(jié)合地震剖面解釋，重新刻畫了泌陽凹陷張廠地區(qū)的斷裂平面展布，重點(diǎn)是精細(xì)識別了一批北西向小斷層，北東向斷層刻畫精度明顯高于其他數(shù)據(jù)體刻畫的精度。通過北西向斷層與北東向斷層配置，形成了一系列斷塊圈閉。

優(yōu)先在B15 井北斷塊圈閉部署了B400 井，鉆探后試獲工業(yè)油流，同時也證實(shí)了北西向斷層的存在。隨后在B400 井東斷塊圈閉部署的ZhCh1 井也試獲工業(yè)油流，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，表明最大似然屬性能夠有效地刻畫斷裂的平面展布。

4 結(jié)論

圖4 張廠地區(qū)核三段4 砂組底面對應(yīng)地震反射層3 種屬性對比

圖5 張廠地區(qū)地震反射層最大似然屬性平面圖

（1）最大似然屬性是對整體樣點(diǎn)數(shù)據(jù)之間掃描得到其相似性，能得到斷裂最有可能發(fā)育的位置，特別是刻畫低級序斷層效果明顯。

（2）利用最大似然屬性精細(xì)刻畫了泌陽凹陷張廠地區(qū)的斷層展布，北東向斷層刻畫精度明顯高于其他數(shù)據(jù)體的精度，刻畫的北西向斷層，符合區(qū)域地質(zhì)認(rèn)識。