復雜斷塊油田隱蔽斷層精細識別
——以渤中凹陷BZ油田為例

王國強，郭 濤，邊立恩，于 婭

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459)

復雜斷塊油田具有構造破碎、斷裂發(fā)育、解釋模式多解性強等特點，因此斷層的有效識別和精細解釋是復雜斷塊油田構造精細落實的基礎[1-3]，其中，隱蔽斷層的識別與解釋是一個難點。隱蔽斷層在常規(guī)地震剖面上難以被識別，但是它的作用不可忽視，?？善鸬娇刂迫﹂]、分割油藏的作用，因此如何有效地識別隱蔽斷層是復雜斷塊油田油氣勘探評價的一項重要內容。斷層識別的方法有多種，概括起來主要包括三類：一是解釋性處理類，對地震數據進行濾波或者分頻處理來提高斷層的識別能力，如構造導向濾波，分頻技術等[4-9]；二是屬性類，對地震數據進行數學運算提取屬性來識別斷層，如方差體、相干體、曲率體、螞蟻體等均屬于此類[10-15]；三是圖像處理類，對提取的地震屬性進行圖像增強來提高斷層的識別能力，如邊緣檢測、屬性融合、RGB融合技術等[16-17]。在實際應用中多是將以上不同類型的方法進行組合應用以取得更好的斷層識別效果，如分頻相干技術是將分頻與相干體技術結合，從不同的頻帶提取更豐富的地質信息以進行斷層解釋[18-21]。

本文以BZ油田為例，針對隱蔽斷層在常規(guī)剖面上難以識別的問題，嘗試綜合利用保留斷層濾波、分頻相干技術和RGB融合技術對隱蔽斷層進行識別。

1 研究區(qū)概況

渤海海域BZ油田位于渤中凹陷西次洼(渤中西次洼)，西南鄰沙壘田凸起，區(qū)域上是一個繼承性發(fā)育的洼中隆起帶(圖1)。BZ構造的淺層為一個被斷層復雜化的斷裂半背斜構造，走向為北東方向，傾向為南東方向，具有多斷塊、多高點、圈閉破碎、面積小、產狀陡以及疊合性差等特征，為典型的復雜斷塊型構造。

圖1 BZ油田位置

BZ構造區(qū)斷層發(fā)育，在約200 km2的研究區(qū)內共解釋出100多條斷層，將這些斷層按形成時間和力學機制可分為三類：一類為長期活動斷層，呈北東走向，傾向為南東方向，控制沉積及構造格架，平面延伸較長，主斷層的延伸長度大于16.00 km；第二類為各圈閉的邊界斷層，斷層發(fā)育密度較大，走向多為北東向、近東西向，為區(qū)域構造應力下的派生斷層，主要起到分隔各個斷塊圈閉的作用，延伸長度為0.30～10.00 km；第三類為局部圈閉內部小斷層，走向多為北東向及北北東向，延伸長度為0.30～0.85 km，這些斷層使得局部圈閉更復雜。隱蔽斷層在BZ油田通常為二類斷層或者三類斷層，其特征一般斷距小、延伸短，在剖面上表現為同相軸微小錯斷或扭曲。

BZ油田隱蔽斷層的存在給油田評價過程中構造的精細落實帶來許多難點，主要表現在：①由于處于復雜斷裂帶，地震資料品質相對較差，地震反射同相軸連續(xù)性差，斷層面成像不清楚，不利于斷層解釋；②受限于地震資料分辨率，斷距小、延伸短的斷層在常規(guī)地震剖面或常規(guī)相干切片上難以被發(fā)現，存在許多難以識別的隱蔽斷層；③常規(guī)地震方法對斷層的平面組合及斷層間的搭接關系難以準確刻畫，因此對于斷層是否分割斷塊判斷不準，導致油田評價過程中出現的井間油水關系矛盾問題無法合理解釋。

2 研究思路與關鍵技術

針對復雜斷塊油田隱蔽斷層識別技術難點，總結了一套基于解釋性處理、屬性體提取和圖像處理相結合的隱蔽斷層識別方法，具體流程見圖2：首先對原始地震資料進行保留斷層濾波處理，以去除復雜斷裂帶噪音、提高同相軸連續(xù)性來增強斷層的可識別能力；然后利用離散傅里葉變換將地震資料變換到頻率域，在有效頻帶范圍內生成一系列地震數據單頻體；再對單頻體用帶傾角校正的結構體算法進行相干計算生成單頻相干體，最后通過比較，選取反映斷層最清晰的單頻相干體利用RGB融合技術得到屬性融合體來進行隱蔽斷層的平面展布和斷層搭接關系的刻畫。

圖2 技術流程

2.1 保留斷層濾波技術

保留斷層濾波是Landmark軟件提供的一種構造導向濾波技術，它是一種針對疊后地震資料的特殊去噪方法，其核心目的是去除噪音、保護構造。與常規(guī)濾波方法不同，保留斷層濾波沿著地震反射界面的傾向和走向進行濾波去噪來增加同相軸的連續(xù)性，同時它又是一種邊緣保護濾波，能使斷層、巖性邊界等地質體的不連續(xù)性得到有效地保留甚至改善。

BZ油田由于斷層發(fā)育、斷塊破碎等原因導致地震資料信噪比低、地震同相軸連續(xù)性差，若直接對其進行相干體計算會出現噪音大、斷層模糊等現象，不利于隱蔽斷層的識別，因此需要對地震數據先進行保留斷層濾波處理。Landmark中保留斷層濾波模塊的掃描時窗是通過主測線和聯絡測線掃描道數及樣點數三個參數(Line×Cdp×z)進行約束，如本次選取參數為5×5×9，表示平面上主測線和聯絡測線掃描范圍分別為5道，縱向上為9個采樣點，按照工區(qū)地震資料2 ms采樣率計算，縱向掃描時窗為16 ms。與原始地震資料(圖3a)相比，保留斷層濾波處理后的地震資料(圖3b)信噪比有所提高，地震同相軸的連續(xù)性增強，斷層面更加清晰干脆易識別。

a.原始地震資料；b.保留斷層濾波資料；c.10 Hz單頻體資料；d.10 Hz單頻相干資料

2.2 分頻相干技術

分頻技術已是一種常用的地震解釋技術，它是將原始地震資料進行時頻變換后得到一系列離散數據體，從而提取更豐富的地質信息進行異常體的解釋。這些離散數據體可以是頻率域的振幅或相位調諧體，也可以是時間域的單頻振幅數據體，也叫單頻體或共頻體。調諧體和單頻體都可以從大小不同的尺度上反映地質異常體，不同的是調諧體有時窗限制，一般用來研究某一特定時期的地質體(如砂體的平面展布等)；而單頻體沒有時窗的限制，可以從空間上對地質體進行解釋，因此單頻體常用于斷層的解釋。由于隱蔽斷層在常規(guī)地震剖面上難以識別，本文考慮用信息更豐富的單頻體從不同的頻率來進行斷層的識別。

Landmark軟件中的結構體技術相當于第三代相干算法，屬于比較成熟、先進的相干算法。加入傾角校正的結構體技術，由于其考慮了分析時窗內所有道的權重相關并且是沿著地震反射面來計算不連續(xù)性，有效地提高了復雜斷裂帶斷層的識別能力。BZ油田發(fā)育尺度不同的三類斷層，因此將分頻技術與相干技術相結合，充分利用不同頻率的地質信息來對不同尺度的斷層進行刻畫，有利于隱蔽斷層的識別和解釋。

利用離散短時傅里葉變換對濾波后的數據體做分頻處理，從10 Hz到50 Hz每隔5 Hz生成一個單頻體進行對比分析，優(yōu)選可以有效地識別隱蔽斷層的單頻體。以10 Hz單頻體為例(圖3c)，對比常規(guī)和濾波后的地震剖面，10 Hz單頻體剖面上A井與B井間的隱蔽斷層得以顯現且斷層位置易于解釋，單頻相干剖面上(圖3d)也能夠識別出斷層。

2.3 RGB融合技術

RGB融合技術來源于顏色發(fā)光原理，以紅、綠、藍三種顏色為基色按照不同的比例及其間相互疊加可以生成各種不同的顏色，這些顏色幾乎包含了人眼所能識別的所有顏色。RGB模式與分頻技術相結合，將分頻后的優(yōu)勢頻率信息(一般是低、中、高頻信息)對應紅、綠、藍三基色進行RGB模式顯示，可以有效利用各個頻率的信息，同時疊合后的圖像可以從不同的尺度凸顯斷層、巖性體等地質異常體。軟件實現過程中可以通過調整最大值與最小值的范圍來定義單個屬性的參與比例，由于本次參與融合的屬性類型相同，均為相干屬性，因此在優(yōu)選低、中、高三個頻率的屬性后，將各自屬性的最大值與最小值均設置為100%，即按低、中、高為111的比例進行融合顯示，這樣能夠保證不同尺度的斷層均能有較好的顯示效果。

3 實際應用效果分析

BZ油田三維地震資料為疊前時間偏移資料，油田主力含油層段明化鎮(zhèn)組下段(明下段)對應時間段為1 000～1 600 ms，地震資料品質分析顯示，該段地震資料主頻為35 Hz，有效頻帶寬度為10～50 Hz。復雜斷層帶給地震資料品質帶來一定的影響，地震剖面上地震反射同相軸表現為中等-弱連續(xù)，斷面成像效果較差。

在BZ油田A井區(qū)，F1斷層為一類斷層，呈北東向展布，控制整個BZ油田；F2和F3為二類斷層，呈近東西向展布，控制A井區(qū)圈閉；f1、f2、f3為三類斷層，使A井區(qū)構造復雜化。油田評價過程中，A井鉆探后在明下段獲得較好的油氣發(fā)現，明下段II油組頂面解釋成果顯示A井與B井(設計井)位于同一斷塊，1 400 ms常規(guī)相干體切片顯示斷層與構造解釋結果基本一致(圖4)，A井與B井之間存在的小斷層沒有分割斷塊。然而，B井鉆探后兩井之間出現了多套油水關系矛盾，A井與B井的小層對比分析顯示兩井的儲層間存在較強的可對比性(圖5)，若兩井位于同一個斷塊當屬同一個油藏，不會出現油水關系矛盾，據此推測兩井之間應該存在分隔斷塊的斷層，只是在常規(guī)地震剖面和相干體切片上未被識別出來。

圖4 1 400 ms常規(guī)相干體切片與B井鉆前II油組頂面解釋成果

圖5 A井(右)、B井(左)小層對比

依據本文技術方法，優(yōu)選10 Hz、25 Hz、40 Hz三個單頻體利用帶傾角校正的結構體算法進行相干體計算。f1斷層在常規(guī)相干體切片(圖4)上缺失，而經過保留斷層濾波和分頻相干處理的單頻體相干切片(圖6a、b、c)上f1斷層非常清楚，且與斷層F2、F3及f2之間的搭接關系也非常明確，原因在于常規(guī)相干體技術在刻畫復雜斷塊區(qū)的小斷層方面存在不足，證明了本文技術思路的有效性。

為了更完整地顯示斷層以及反映斷層間的搭接關系，將10 Hz、25 Hz、40 Hz相干體進行了RGB融合顯示(圖6d)。RGB融合切片上，隱蔽斷層f1刻畫的更加清晰，f1斷層與其他斷層的搭接關系也更加明確。根據隱蔽斷層的識別結果對該區(qū)斷層進行了重新解釋和斷層組合，并對II油組頂面等T0圖進行了修改(圖7)。隱蔽斷層f1的識別有效地解決了A井與B井間的油水關系矛盾。

a.10 Hz單頻相干體切片；b.25 Hz單頻相干體切片；c.40 Hz單頻相干體切片；d.RGB切片

圖7 B井鉆后II油組頂面解釋成果

4 結論

(1)保留斷層濾波技術在保護斷層的同時進行去噪，可以顯著提高復雜斷裂帶地震資料的平滑性，利于斷層識別；分頻相干從不同的頻段對斷層進行刻畫，是隱蔽斷層得以顯現的關鍵技術；RGB融合顯示將大小斷層以不同的顏色同時突顯，使切片上斷層信息更加完整，斷層之間的搭接關系更加明確。

(2)復雜斷塊油田評價的過程也是對復雜構造帶重新落實和再認識的過程，本文通過將保留斷層濾波、分頻相干和RGB融合技術相結合并在BZ復雜斷塊油田進行應用，有效識別出在常規(guī)剖面和常規(guī)相干切片上難以識別的隱蔽斷層，使得構造解釋更符合實際地質情況，與實際鉆井情況更加吻合，為油田的勘探評價提供了有力的支撐。本技術組合識別斷層效果顯著，對類似復雜斷裂帶的構造解釋具有一定的指導和借鑒意義。