GeoEast軟件體曲率屬性技術在碳酸鹽巖斷裂研究中的應用

李樹珍，李相文，張建偉，趙　婧，李　梁，李　濤

(1.西安石油大學，陜西西安 710065;2.中國石油東方地球物理公司)

GeoEast軟件體曲率屬性技術在碳酸鹽巖斷裂研究中的應用

李樹珍1，2，李相文2，張建偉2，趙婧2，李梁2，李濤2

(1.西安石油大學，陜西西安 710065;2.中國石油東方地球物理公司)

摘要：塔里木盆地塔中、塔北地區走滑斷裂非常發育，對碳酸鹽巖縫洞型儲層具有明顯的控制作用，但斷距極小，常規解釋時無法對比追蹤，平面斷裂組合難度極大。體曲率屬性對地震同相軸的小撓曲、小褶皺、凸起、差異壓實等變形特征具有很好的指示作用。GeoEast解釋系統可對地震數據及曲率等屬性開展空間立體化融合解釋，已經在塔里木盆地地震資料一體化解釋中得到廣泛應用。針對塔里木盆地不同地區的地質特征，通過多參數優化，多種屬性對比分析，優選優勢曲率屬性指導斷裂的精細刻畫，研究斷裂對本區儲層及油氣的控制作用，在勘探開發中取得明顯效果。

關鍵詞：塔里木盆地；地震曲率屬性；碳酸鹽巖；走滑斷裂

1引言

眾所周知，相干屬性能清晰刻畫斷點比較干脆的斷裂，但對斷點不干脆的斷裂反映較為模糊，曲率屬性則恰好相反。而塔中、塔北地區普遍發育走滑斷裂，走滑斷裂在地震剖面上表現為撓曲的反射特征，斷點不干脆，相干識別起來比較困難。正是基于這二點，解釋人員嘗試用GeoEast特色體曲率屬性識別走滑斷裂，取得了較好效果。

GeoEast是地震數據處理與解釋協同工作的一體化軟件系統，已經成為塔里木盆地地震處理與解釋的主流軟件平臺。GeoEast系統解釋部分具有強大的多屬性交互分析功能，其中體曲率屬性是本系統為精細刻畫斷裂、裂縫、河道等地質特征所開發的特色解釋技術。本次研究的重點是應用GeoEast系統的多功能解釋方式，通過對曲率屬性的專題研究，對研究區的斷裂進行精細刻畫，進一步搞清研究區內的斷裂展布特征、裂縫橫向變化規律，梳理油源斷裂的展布特征，為高效井位的部署奠定基礎。

2GeoEast體曲率屬性及其應用

2.1地震曲率屬性

二維曲率是描述曲線上任一點的彎曲程度，它是一個圓半徑的倒數[5-6]，可以反映一個弧形的彎曲程度。數學上，曲率的二維概念很容易推廣到三維，對于三維情況，在任意方向可得到一個曲率，因此可得到無數個法線曲率。曲率于1994年被引入到地質構造研究領域[7]；2001年Roberts首次把曲率屬性應用于勘探工作中[5]，并逐漸受到應用。應用表明，曲率屬性可以不同程度反映斷層、線性特征、局部形狀等信息，對斷層的解釋工作有明顯效果。

二維曲率的表達式為：

(1)

在幾何地震學中，三維地震反射體在空間上的任意反射點r(x,z,y)可以認為是時間標量u(t,x,y)，那么梯度grad(u)反映的是反射面沿著不同方向的變化率，即反射面沿著方向矢量所在的法截面截取曲線的一階導數，其結果為該反射點的視傾角向量[8]：

(2)

式中，p、q、r分別為沿x、y和t方向上的視傾角分量。將地震數據掃描所得的視傾角數據p、q帶入式(1)中，得到沿x坐標方向和y坐標方向的曲率分量為[8]：

(3)

GeoEast系統中，把曲率屬性分為構造曲率和振幅曲率兩大類[9]。構造曲率是根據三維地震解釋的層位計算得到的曲率，反映的是解釋層位上任意一點的彎曲程度。振幅曲率是對地震數據振幅進行橫向二階求導得到的，像構造曲率一樣，振幅曲率也能提供許多有用地質信息。

中醫強調整體觀念，認為人體是一個統一的整體，各臟腑之間存在關聯，可從整體、聯系、發展的辨證觀點看待疾病的發生和發展[8-10]，而喉源性咳嗽的中醫辨證分型具有其特殊性，可與中醫學中的急喉痹、慢喉痹進行區分，但臨床上關于喉源性咳嗽中醫辨證分型的研究報道相對較少，中醫辨證分型尚無統一標準[11，12]。本研究通過對國內近年來喉源性咳嗽的相關文獻進行檢索、總結后發現，喉源性咳嗽的中醫辨證分型主要為風邪犯肺型、衛表不固型、脾虛痰濁型、陰虛火旺型，分別占比38.17%、31.67%、17.50%、12.67%，這提示我們可根據喉源性咳嗽的中醫辨證分型對其實施辨證論治。

2.2曲率屬性的計算與優選

眾所周知，計算曲率需要對函數求偏導，因此，求偏導的方法決定了曲率的計算方法，主要有差分法、常規傅氏變換法和分波數的傅氏分析法[10]。根據Roberts(2001)的算法，由構造面擬合的二次趨勢面的一般表達式為式(4)。由此可以導出平均曲率Kmean(式5)、高斯曲率Kgauss(式6)、主曲率(式7)等一系列關于構造曲面本身的曲率屬性值[5-8]。目前有較多的曲率屬性算法源代碼是開放的，但是很多參數的設置對預測效果影響較大。

g(x,y)=ax+by2+cxy+dx+ey+f

(4)

(5)

(6)

(7)

在曲面的每個點，一般存在兩個互相垂直的切方向,使得它們對應的法曲率K1和K2是該點所有法曲率中的最大和最小值，稱為主曲率。主曲率K1和K2的算術平均值稱為曲面的平均曲率；平均曲率描述了曲面在一點處的平均彎曲程度，其極值出現處通常代表曲面最為扭曲的地方。

主曲率K1和K2的乘積稱為曲面于該點的高斯曲率，有時也叫總曲率。它反映了曲面的一般彎曲程度。高斯曲率在一個界面上沒有變化，表示界面是等量彎曲(Roberts，2001)。由于高斯曲率的這種性質，它可以作為刻畫斷層的一種方法。

由于曲率屬性類別眾多，不同曲率屬性的應用條件和效果均不同，本研究主要針對斷裂精細研究，對斷裂刻畫有利的曲率屬性是研究的重點。GeoEast除了提供多種曲率供解釋人員選擇，還首次提出了多尺度曲率的概念。多尺度曲率主要通過修改濾波參數中的分數導數指數和Lambda值(道間距的整數倍)來實現，分數導數指數通常取值0.25，0.5，0.75，其值越小，所刻畫的斷裂尺度越大；Lambda值越大，反映出的斷裂或裂縫越連續，反之亦然。大尺度曲率反映橫向沿展距離較大的斷裂，小尺度曲率對小斷裂、微斷裂的刻畫更為清晰。塔北地區的碳酸鹽巖儲層發育規律與油氣富集程度和斷裂密切相關，對斷裂刻畫精度要求非常高，各級斷裂的精度對井位部署、井軌跡設計、井位鉆進都具有重要的指導意義。

3應用實例

在前期的研究中，已經明確哈拉哈塘地區發育有大量走滑斷裂，而且大部分斷裂落差都很小；其平面分布表現為“X”型剪切特征。

研究中，選取塔北哈拉哈塘局部A區進行測試，一是研究區為全方位高密度采集地震資料，資料對“X”形剪切斷裂的刻畫比較清楚；二是試驗區面積80 km2，曲率屬性的計算速度快，利于參數優化，提高效率。針對本區的地質地震特征以及特定的地質任務，首先對構造曲率屬性進行優選；參數測試中，有針對性地選取8種塔里木盆地主流應用曲率進行優選。圖1為A區內一間房組不同種曲率沿層切片對比圖。圖中(a)和(b)所反映的斷裂特征更明顯，特別是K1主曲率屬性對A區南部北西方向斷裂的刻畫更精細，(c)和(d)對河道體系刻畫更加清楚。

針對哈拉哈塘地區B區塊的斷裂進行研究。由于塔北A區的斷裂特征與B區非常相似，因此選取K1主曲率屬性指導斷裂解釋。對北東-南西向的走滑斷裂和北西-南東向的走滑斷裂刻畫更清楚詳盡，能很好地補充相干屬性對哈拉哈塘地區走滑斷裂的不足(圖2)。通過構造曲率屬性與相干屬性的綜合應用，采取由淺至深，定“根”理“枝”立體式的解釋方式，斷裂解釋的精度明顯提高。

圖1　塔北A區一間房組不同種曲率沿層切片對比

在GeoEast曲率屬性指導下，結合剖面斷裂精細解釋，使平剖斷裂組合的解釋效率大幅提升。圖3為B區GeoEast刻畫斷裂與儲層疊后平面圖和對應地震剖面，平面斷裂組合結果與儲層預測平面圖相疊合；儲層發育規律非常明顯清楚，主要沿著B區內走滑斷裂發育，特別是在花狀斷裂發育區，與在一間房組沉積后的沉積間斷期間，通過大氣淡水沿斷裂擴溶溶蝕形成大型縫洞體的地質認識不謀而合。另外，圖3中疊前深度域偏移處理剖面顯示，斷裂多為直通寒武系-震旦系基底，為本區主要的油源斷裂；紅色斷裂為加里東期斷裂，綠色斷裂為海西期斷裂。在精斷裂研究的基礎上，結合斷裂與儲層的空間關系，優選了一批針對縫洞體系高部位鉆探的開發井點。目前鉆探成功率為89%，累計產油量大于5 000 t的井所占比例為成功井的55%，累計產油量大于7 000 t所占比例為成功井的45%，相比之前的39%和27%均有大幅提高。借鑒B區的

圖2　哈拉哈塘B區GeoEast曲率屬性與常規相干屬性沿層切片對比

圖3　哈拉哈塘B區GeoEast刻畫斷裂與儲層疊后平面圖和對應地震剖面

應用經驗，在哈拉哈塘油田躍滿三維區，指導部署的5口探井均獲得成功。

4結論

GeoEast軟件曲率技術在塔里木地區碳酸鹽巖的地震解釋應用中取得明顯效果，并得出兩點認識：①通過對GeoEast曲率屬性計算與優選能夠很好地刻畫斷裂及其伴生小斷裂；②雖然曲率對走滑斷裂的識別效果比較好，但也有不足之處，刻畫的斷點位置與實際斷點位置存在一定偏移量。

致謝:本文的順利完成，得益于東方地球物理公司各位領導的指導，庫爾勒分院的同事幫助，以及塔里木油田分公司的支持，在此一并表示感謝！

參考文獻

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編輯：趙川喜

文章編號：1673-8217(2016)02-0053-04

收稿日期：2015-12-20

作者簡介：李樹珍，工程師，1980年生；2003年畢業于石油大學(華東)勘查技術與工程專業，現主要從事碳酸鹽巖解釋研究工作。

基金項目：中國石油重大科技專項“新區新領域區帶評價與目標優選”(2014E-2109JT )資助。

中圖分類號：P631.445

文獻標識碼：A