相干體技術在泌陽王集－新莊地區的應用

李恒權，鄭 融，王雙泉，朱文方，徐良斌，侯長軍

（1.中國石化河南油田分公司勘探開發研究院，河南南陽 473132；2.中國石化河南石油勘探局地球物理勘探公司）

三維相干體技術自20世紀90年代提出以來，在識別斷層、礁體、河道、巖性體邊界、地層不整合等地質現象中取得了較好效果，經過二十多年的發展，其算法及實用性都有很大提高，隨著三維地震技術的不斷發展，相干體技術在勘探中的作用日益明顯。本文通過不同的相干算法，不同的實驗參數來尋求適合研究區構造復雜、小斷層發育特點的一套技術方法。

1 相干體技術特點

相干是多道數據間的相似程度的一種度量，由于三維數據體反映了地下一個規則網格的反射信息，當地下存在斷層或其它地層不連續變化時，在這些不連續點的兩側，地震道會表現出不同的反射波特征，從而導致局部道與道之間的相干性突變，通過提取不相關的異常，突出不連續性，直接在三維地震數據體上識別特殊地質現象，極大程度上避免了人為因素造成解釋結果的隨意性及不合理性。

目前，相干體技術主要經歷了三個發展階段，形成了完整的三代相干算法。第一代算法C1主要基于互相關算法（Correlation），該算法的主要特點是：在縱向和橫向各取兩道，其縱橫向相交處為一公共道，在某一時窗范圍內，計算主測線及聯絡測線方向的互相關系數值，然后取其平方根作為該公共道在時窗中心的互相關系數。其優點是計算量小，容易實現。缺點是抗干擾能力差，效果也較差，受地震資料品質的影響大。該算法以LandMark中的esp及esp along horizon為主要代表。

第二代算法C2主要基于相似性算法（semblance），該算法主要特點是：在垂直分析時，其時窗可以限制到幾個采樣點大小，能夠更精確地計算簿的、細微的地層特征［1］，利用任意多道地震數據，計算多道相似性及橢圓或矩形范圍內的多道數據的相似系數，通過計算多道相似或者方差來反映地震數據體的連續性，該算法抗噪能力有了很大的提高，橫向分辨的效果不太好。該算法主要以GeoProbe中的semblance及Geoframe中的Variance為代表。

第三代算法C3主要基于多道或多子體的本征結構（Eigen Structure）算法，將數學中的矩陣特征結構引入到相干分析中，利用特征結構來計算相干，通常被稱為本征值相干。該算法的主要特點是：對每一道每一樣點求得與周圍數據的相干性，形成一個表征相干性的三維數據體，即計算時窗內的數據相干性，把這一結果賦予時窗中心樣點，這樣既可以壓制連續性 ，突出不連續性，又可以定量地反映地震特征的橫向變化［1］。該算法主要以Epos中的Coherence Cube為代表，該算法的結果分辨率高，抗噪能力較強，能更精細地反映細小斷裂，得到的圖像最清晰的，缺點是計算量比較大。

2 應用實例及效果分析

王集－新莊地區位于泌陽凹陷的北部斜坡東段，整體表現為被斷層復雜化的寬緩鼻狀構造，向東南傾沒，該區主要發育一系列北東及北北東向斷層，這些斷層斷距大，延伸距離長，與北西向斷層相切割，形成了一系列規模不同的鼻狀背景下的斷鼻、斷塊群［2－3］，目前，在該構造帶上已發現了王集、楊樓、新莊三個油田（圖1）。

圖1 泌陽凹陷王集－新莊區域位置

該區構造破碎，斷裂復雜，剖面上斷層相互交錯，切割關系不明顯；平面上，構造被分割成多個斷鼻、斷塊，實際生產中存在井間油水關系矛盾，如何有效的理清斷裂系統關系及識別小斷層是該區構造解釋的關鍵［4－5］。

利用王集－新莊地區新采集的高精度三維地震資料開展研究，針對不同的目標，制作不同的相干體，通過一系列的相干體的制作，在北部斜坡發現了一批小斷層，落實了一批圈閉，同時，通過優化相干體技術解決了一些生產實際中的油水關系矛盾，取得了較好的勘探效益。

2.1 優化相干體技術對小斷層的識別

在該區開展精細解釋過程中，注重平面與剖面的結合，特別在平面解釋中，注重相干數據體的應用，針對不同的需求，制作了多套相干數據體。

在該區解釋中，利用普通的相干切片，如圖2a，第一代相干算法（LandMark中的esp）制作的相干切片，大的斷層可以反映出來，但不夠清晰，針對第一代算法，分別從不同方面來分析，通過實驗不同的參數，不同方向道組合，不同的時窗參數，得到的結果依舊不理想，為此，利用第三代相干算法（Epos中的Coherence Cube），計算得到本征值相干數據體（圖2b），通過圖2b可以看出斷層刻畫的很清晰，一些小斷層及斷層組合也識別的很清楚，在解釋中，充分利用多套數據體來精細刻畫斷層，特別注重切片上一些層間小斷層的解釋。

圖2 王集－新莊地區三維地震相干體800 ms時間切片

2.2 優化相干技術解決油水關系矛盾

在解釋中相干體水平切片顯示了其特有的優勢，在老油田勘探開發過程中，經常遇到油水關系矛盾，下面通過利用相干技術來分析該區一個典型的油水關系矛盾的問題。

在王集EW35井區（圖3），儲層主要受王集、侯莊三角洲共同影響［6］，砂體發育，油水關系復雜，構造低部位的EW35井在H3Ⅲ6油組試獲工業油流，而位于高部位的EW38井在該小層上為水層，XQ100為含油水層。井間對比表明，該小層砂體相對穩定，通過研究認為出現高部位是水，低部位是油的這種現象的原因是對該區構造還是沒有認識清楚，需要對該區的構造開展精細研究。

圖3 王集地區T53地震反射層局部構造

為此，對該區開展精細的構造研究，制作了不同算法、不同參數的相干體，對這些相干體開展詳細研究。在普通的相干體上（見圖4a），在目的層800 ms處，EW35與EW38之間存在變化，具體變化位置難以確認，通過利用第三代相干算法，發現了該區域的具體變化位置，對該算法進行優化，得到新數據體（圖4b），可以確定小斷層的準確位置，通過該相干體切片，最終在剖面上確定該區域存在一條北北西方向的小斷層，由于該小斷層的存在，EW35井位于該斷塊的高部位，具備圈閉條件，所以H3Ⅲ6為油層，而EW38井位于該圈閉外，不在同一個圈閉內，因此不含油。

2.3 推廣應用

圖4 EW35井區三維地震相干體800 ms時間切片

王集西翼勘探程度相對較低，多口井均見良好油氣顯示，但一直沒有獲得突破。針對該區勘探現狀，制作不同尺度的相干數據體，對比不同算法的相干體，圖5a為第一代相干算法計算得到的，圖5b為本征值相干得到的，兩相干體切片均為840 ms，該切片對應ZC10井的H3Ⅳ4小層，對比發現，在圖5b中斷裂系統細節反映更清楚，斷層更清晰。通過利用相干數據體，對該區開展精細構造解釋，發現了一系列的斷鼻塊圈閉，共解釋和落實圈閉15個，部署井位10口，新增石油地質儲量100多萬噸（圖6），在王集西翼取得了較好的勘探效果。

圖5 王集西三維地震相干體840 ms時間切片

圖6 王集西ZHCH10區塊新增含油面積分布

通過本征值相干體技術的應用，在王集－新莊地區重新解釋了一批小斷層，落實了一系列的小斷塊、斷鼻圈閉，共發現圈閉40多個，部署井位32口，新增探明石油地質儲量900.87×104t。

3 結束語

在構造復雜的區塊勘探中，斷層的識別以及斷裂系統組合是關鍵，特別在老區勘探中，斷層明顯的斷塊及斷鼻圈閉已經發現，目前面臨著隱伏斷層及小斷層的識別問題。

（1）解釋中根據不同的目的，選擇合適效率、合適參數及精度的相干算法；

（2）優化的相干算法在識別小斷層方面有著特別重要的意義，制作相干體過程中，對相干參數要多實驗，選擇適用于本地區的參數；

（3）解釋中要多結合井資料分析，地震地質充分結合，平面剖面相互印證，充分發掘三維地震資料的豐富信息。

［1］王恩利，劉軍迎，韓立國，等.一種改進型C3相干算法［J］.西北地震學報，2009，31（3）：217－220.

［2］趙雨晴，張永華，羅家群，等.泌陽凹陷復雜斷裂帶三維地震資料精細解釋方法和效果分析［J］.石油物探，2009，48（5）：524－530.

［3］李磊，李連生，吳珊，等.泌陽凹陷王集－新莊地區斷裂體系與油氣聚集［J］.河南石油，2003，17（2）：13－17.

［4］邱榮華.泌陽富油凹陷北部斜坡帶淺層復雜斷塊群油氣勘探［J］.石油與天然氣地質，2006，27（6）：813－819.

［5］彭國力，劉鵬，李朝勇，等.階梯堤壩與斜坡帶復雜斷塊油藏勘探［J］.石油地質與工程，2012，26（3）：15－17.

［6］李新，倪艷南，劉菲菲，等.泌陽凹陷北坡油氣富集規律與勘探潛力分析［J］.石油地質與工程，2010，24（3）：13－16.