构造非均质地震成像刻画小断层技术应用

[摘要]油田探勘后期或开发阶段中遇到的较大的断层已经可以通过多种有效的方法进行很好的解释，然而在生产实践中解释人员常常遇到小断层井点钻遇率低、小断层发现和落实难等问题。本文讨论了对于这些难点应用了在常规的相干体技术、断层倾角检测技术的基础上结合构造非均质成像技术，使小断层的解释能力大大提高。该项技术是利用地震资料的几何属性来研究地质体空间的非均质性，从大断层，到微裂缝均具有较高的刻画能力，因此解释的小断层更可靠。

[关键词]小断层 剖面解释 构造非均质 地震成像

[中图分类号]F407.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-7-127-3

1小断层的定义及刻画难度

在油田勘探后期或开发阶段， 解释和弄清微小断层的分布对落实可采储量、产能建设、油藏管理和油藏挖潜等具有极为重要的意义[ 2]。一般来说， 较大的断层可以通过盆地范围内应力场分析[5，6]， 变形机理分析以及了解工区范围的构造样式， 从地震剖面特征、相干属性体或沿层相干属性得到很好的解释[1，3]。但是受地震资料分辨率的影响， 对于微小断层， 采用前述方法进行解释非常困难，尤其是对于断距

那么在生产实践中，我们该如何定义小断层呢？一般来讲，结合处理过的地震剖面，我们定义小断层时，无非要从两个方面入手：一是无论断层的断距还是断层的延伸长度上，其规模都比较小[4]；二是在常规的地震勘探资料中，利用常规的技术手段和识别标准很难发现其存在[13～15]。因此，可以这样来定义小断层：小断层是指垂直断距小于5m的断层，在3400m/s左右速度的地层中，这样的断层上下盘同相轴落差小于3ms，也就是剖面上的同相轴表现为很小的扭动[7～12]。由此可知，利用常规的方法识别这样的断层相当困难。

2常规方法识别小断层时的常见问题

（1）岩性变化和断层均可以造成同相轴的扭动，剖面A（图1）是5m断层模型的正演剖面，剖面B（图2）是5m岩性模型的正演剖面，剖面C（图3）是3m断层模型正演剖面，剖面D（图4）是3m岩性模型正演剖面，由A、B、C、D可以看出，在断距越小，断层和岩性的变化造成的扭动差异很小，所以刻画小断层难。

（2）处理不当会引起一些小断层假象，给小断层判断带来困难。剖面E和剖面F是同一条剖面两次处理的结果，剖面E是试验区处理的Crossline1700剖面，而剖面F是本次最终处理的同一条线的结果，由这两次结果比较可以看出在断层的下盘940ms处（红色标注处），试验处理时有一个扭动，而本次处理剖面上没有，这可能是处理时，断点绕身收敛得不够造成的结果，对比解释时有可能会认为是小断层，这是小断层的假象。

（3）小断层用常规的相干体技术、边棱检测技术和倾角图技术很难刻画。G剖面是5T36-36—5T36-38连井对比解释剖面，由这两个井的地层对比判断在5T36-38井PⅠ07被断缺5.6m地层，剖面上有微弱的扭动（图6），但利用倾角图及其常规的断层识别技术很难识别出它的存在（图7）。同样H剖面是过5T19-21—5T18-21连井对比解释剖面，葡Ⅰ顶断缺2.6m地层，这是一个名副其实的小断层，在地震剖面上同相轴的错动几乎看不出来（图8），这个断点是东边一条断层延伸到该井点处的结果，但利用边棱检测技术，在平面图上检测不到该断点（图9）。

（4）岩性差异变化会造成剖面的错动变化，容易被误认为是断层的变化。I剖面是5T10-20—5T10-23的连井地震剖面，在5T10-22右侧有连续的扭动，看起来很象断层（图10），但经反演剖面认识，它是剖面岩性在该处发生频繁错动变化所引起，不是断层的结果（图11）。

3构造非均质成像技术刻画小断层

构造非均质成像技术是美国GeoReservoir公司在针对碳酸盐岩裂缝刻画时发展起来的一套技术系列，它是专门利用数据体几何属性来反映地质体纵横向构造非均质性的技术。利用这项技术可以生成多种几何属性体，同时对不同的地质研究目标可以通过不同的几何属性体进行合成，从而突出需要的地质特征，利用这些属性特征比较容易刻画小断层及微裂缝。图12是用构造非均质成像得到的一些属性剖面（试验区）。图中黑色线状特征为断裂及小断层的反映。

方位角+地层倾角+相似性特征剖面，它的特点是在空间上突出地层产状的变化，展示地层的不同倾角与断层的关系。

地层倾角+相似性+最大曲率剖面，这种属性体对突出微构造及小断层最有效，它在刻画小断层时立体感更强。对小断层及微裂缝的刻画能力最强。

地层倾角剖面是利用地层的产状（倾角变化）来反映断层的属性体，断面往往倾角较大，在断层的两侧地层相对断层面而言倾角较小，因此在断面发育带形成一条线状的高倾角带，借此判断断层，如果断面较缓、断距较小时均不能很好的与两侧地层倾角区分开来，这时刻画不出断层特征。

相似性剖面，也即相干体剖面，它是利用地震道波形的相似性变化反映断层，对于断距较大的断层，两边地层变化较大，地震反射特征变化较大，因此在断层处表现出线状不相干的特征，这样可以用来判断断层，当断距较小，波形的变化不明显时，它刻画小断层也困难。

最大曲率是计算每个样点内构造面的几何曲率变化的数据体，相当倾角的二阶导数，因此能更细致地反应微构造及地层的不连续变化，用来反映裂缝及微断裂特征。本次结合试验区，我们做了以上几种属性体的处理，分别用来指导了本区的小断层刻画。

图13是不同时期解释出来的T1-1顶面构造图，由图可以看出，采用构造非均质成像解释后得到的构造图断层多，断面窄，断层刻画非常精细。在图的中间部位断层变化明显，试验区用井资料勾绘的构造图上有两个断点，5T5-29钻遇该断点，解释方向东掉，5T2-28钻遇一个断点，解释为西掉。在2004年的三维解释中只解释了5T5-29处断点，掉向与试验区解释的方向相反。5T2-28处断点未能解释出来。经过本次应用构造非均质成像技术后，发现原试验区认识的断点都存在，但两者掉向一致，均为西掉，这两个断点来自一个断层。这可以从构造非均质成像属性切片上解释出来（图14），由图14可以看出，常规的相干体技术及边棱检测技术不能清晰地反映该断层，而构造非均质成像的属性图上无论是葡萄花顶面的切片上还是在其底部的切片上都非常清晰地呈现一条线性不相似的特征，这两张属性（地层倾角+相似性+最大曲率）切片中，葡Ⅰ组顶面的切片上，5T3-29—5T4-29属性的差异性不明显，而其葡Ⅰ底的相同属性切片显示非常清楚，这是由于该层自下而上逐渐消失，因此下部断距明显，上部不明显。这种变化可以由地震剖面得到证实。图15，是过这条断层不同部位的三条剖面，最北边a剖面过5T2-28井，钻井揭示断距2.6m，中间b剖面没有钻井钻到，由图可以看出，在解释断层的位置上确实上下有轻微的扭动，但比a剖面小，因此断距小于2.6m，c剖面过5T5-29井，钻井揭示断距为5.6m，剖面断距的显示明显比上面两条剖面大，但这三条剖面均反映的是西掉正断层特征，是一条断层的不同部位表现。通过构造非均质成像技术，结合剖面逐条分析可以准确确定断层的空间断面形态及其展布，断层的搭接关系。应用该项技术，可以更精细更准确地刻画小断层、断层甚至裂缝的空间特征（图16）。

4小结

本次应用GeoReservoirTM构造非均质成像技术在试验区共识别断层35条，其中断距>200m的24条，比原来增加13条，新识别断距200m的12条，新识别延伸

由此可见，运用构造非均质成像技术， 在松辽盆地某试验区内识别出了常规地震数据体和相干数据体上难以识别的小断层， 取得了十分理想的应用效果。众所周知， 国内各油气田单位对规模较大的断层已认识得十分清楚，小断层识别已成为精细油藏评价中不可或缺的重要环节。该技术在小断层的识别方面可以发挥重要作用。

参考文献

[1] 王彦君，雍学善，刘应如.小断层识别技术研究及应用[J].勘探地球物理进展，2007，30（2）：135-139.

[2] 刘彦，孟小红，胡金民，等.断层识别技术及其在MB油气田的应用[J].地球物理学进展，2008，23（2）：515-521.

[3] 李书瑜.利用方差体技术有效识别断层[J].江汉石油学院学报，2003，25（3）：59-60.

[4] 汤祥武，宋中应.三维地震勘探小断层的解释方法及应用[J].煤矿开采，2002，7（3）：12-13.

[5] 李健雄，董文波.三维构造解释中的小断层识别技术及应用[J].内江科技，2011，2：88-94.

[6]Curtis J B. Fractured shale-gas systems[J].AAPG Bulletin，2002，86（11）：1921-1938.

[7] 李阳，李占东，于亚楠，等.相干体技术识别小断层-以宋芳屯油田芳231区块为例[J].油气地球物理，2009，7（2）：25-28.

[8] 陈双庆，陈昌武，王树敏.小断层的分辨识别与反射波特征[J].山东科技大学学报：自然科学版，2005，24（4）：51-54.

[9] 王彦辉，王欢，李纲.小断层的识别方法[J].大庆石油地质与开发，2000，19（5）：31-32.

[10] 陈显森.小断层高分辨处理的方法及其应用[J].大庆石油学院学报，2004，28（2）：18-20.

[11] 陈国俊，堵素君，陈永昌，等.地震相干体技术及其在构造解释中的应用[J].内蒙古石油化工，2003，29：180-182.

[12] 蔡军.小断层相干体识别技术应用[J].西部探矿工程，2009，4：158-162.

[13] 翟光明，张继铭，唐泽尧，等.中国石油地质志（卷十 四川）[M].北京：石油工业出版社，1987，80-108.

[14] 赵牧华，杨文强，崔辉霞.用方差体技术识别小断层及裂隙发育带[J].物探化计算技术，2006，28（3）：216-218.

[15] 林建东，王磊.煤田三维地震资料解释中的方差体技术[J].中国煤田地质，2000，12（4）：51.