相干體技術(shù)在南川地區(qū)斷層解釋中的應(yīng)用

李彥婧

（中國石化華東油氣分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇南京 210007）

四川盆地及周緣海相頁巖氣勘探實(shí)踐認(rèn)為，構(gòu)造形變和裂縫體系是影響頁巖氣藏含氣性變化的主要因素[1，2]。對于地震地質(zhì)條件比較復(fù)雜的地區(qū)，常規(guī)的解釋手段進(jìn)行斷層識(shí)別及組合的難度較大。目前，相干體分析技術(shù)在斷層、河道、特殊巖性邊界的識(shí)別方面已經(jīng)十分成熟。頻譜分解常與相干分析配合使用，通過突出高頻相干體來識(shí)別小斷層，實(shí)現(xiàn)對全頻相干的補(bǔ)充作用。

南川地區(qū)廣泛發(fā)育海相沉積的頁巖，研究斷裂的發(fā)育特征，將有利于降低該區(qū)頁巖氣的勘探和后續(xù)開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。本次研究結(jié)合實(shí)際資料情況和勘探需求，對地震資料進(jìn)行相關(guān)處理后，利用頻譜分解技術(shù)，基于高分辨率本征結(jié)構(gòu)算法計(jì)算相干體，用來輔助構(gòu)造解釋。

1 基本原理

1.1 相干體分析技術(shù)

相干體分析技術(shù)是通過計(jì)算三維數(shù)據(jù)體中相鄰道之間地震波形的相似性，來描述地層和巖性的橫向非均勻性[3]。自相干技術(shù)提出以來，其算法經(jīng)歷了第一代基于互相關(guān)的C1、第二代基于多道相似性的C2、第三代基于本征結(jié)構(gòu)的C3算法上的改進(jìn)[4]。基于本征結(jié)構(gòu)的相干計(jì)算，它把多道地震數(shù)據(jù)組成協(xié)方差矩陣，采用主元素分析方法的思想，應(yīng)用多道特征分解技術(shù)求取矩陣的相干性，分解得到特征值和特征向量[5]。首先定義一個(gè)包含J道數(shù)據(jù)的分析時(shí)窗，每道數(shù)據(jù)包含N個(gè)采樣點(diǎn)，D是地震數(shù)據(jù)矩陣：

整個(gè)地震數(shù)據(jù)體的協(xié)方差矩陣：

式中：DT-矩陣轉(zhuǎn)置。

第三代相干體的相干值EC計(jì)算公式為：

圖1 南川地區(qū)三維line715線地震資料圖像增強(qiáng)對比圖

式中：Tr（C）-矩陣的秩，等于協(xié)方差矩陣C特征值之和，λ1代表λj（j=1，2，…，j）中的最大特征值。該算法在異常體識(shí)別上橫向分辨率高、抗噪性增強(qiáng)。

1.2 計(jì)算參數(shù)選擇

相干體算法涉及的計(jì)算參數(shù)有橫向時(shí)窗、垂向時(shí)窗和最大傾角掃描范圍。合理選擇這三個(gè)參數(shù)，可有效提高斷層的解釋精度。

橫向時(shí)窗為參與計(jì)算的地震道數(shù)。一般來說，參與計(jì)算的道數(shù)越多，對噪聲的壓制能力越強(qiáng)，平均效應(yīng)越大，大斷層的成像越清晰；道數(shù)減少，平均效應(yīng)越弱，小斷層的成像越清晰。信噪比高的資料，可以開小時(shí)窗；信噪比低的資料，可以開大時(shí)窗。橫向時(shí)窗應(yīng)根據(jù)研究目的及地震資料品質(zhì)進(jìn)行選擇[6]。

垂向時(shí)窗由反射波視周期T決定。時(shí)窗過小（小于半個(gè)周期），多為噪聲的反映；時(shí)窗過大，難以突顯小斷層的反射信號(hào)，降低了地質(zhì)異常體的分辨率。一般選取0.5～1.5周期范圍，對于陡傾角或近于垂直的斷層，可以把垂向時(shí)窗選大一些[6]。

最大傾角掃描范圍反映的是由地層視傾角所引起的同相軸時(shí)間差。掃描范圍越大，計(jì)算量增加；掃描范圍越小，不能反映陡傾角的變化。一般通過統(tǒng)計(jì)實(shí)際地震資料中線方向或道方向的最大時(shí)差變化值得到。

2 相干技術(shù)的應(yīng)用

南川地區(qū)位于齊岳山斷裂帶以西的四川盆地川東南褶皺帶內(nèi)。頁巖層為上奧陶統(tǒng)五峰組-下志留統(tǒng)龍馬溪組,全區(qū)分布穩(wěn)定，埋深在2 400 m～4 500 m，為深湖相沉積。該區(qū)經(jīng)歷了長期、多期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，區(qū)內(nèi)斷裂十分發(fā)育。北東向背斜是工區(qū)的主構(gòu)造，斷層走向基本是北東向，平行于主構(gòu)造方向。該區(qū)在常規(guī)三維解釋中遇到的困難有：受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，構(gòu)造樣式相互疊置，斷裂組合復(fù)雜，存在多解性；在斷裂發(fā)育區(qū)，地震資料信噪比降低，斷點(diǎn)不干脆、歸位不準(zhǔn)。針對以上問題應(yīng)用頻譜分解和相干分析技術(shù)開展了斷層解釋研究。

圖1 南川地區(qū)三維line715線地震資料圖像增強(qiáng)對比圖

圖2 南川地區(qū)三維line715線目的層頻譜分析圖

2.1 技術(shù)流程

2.1.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理 采用傾角控制下的成像增強(qiáng)技術(shù)對原始地震數(shù)據(jù)進(jìn)行線性去噪。計(jì)算參數(shù)過小，效果不明顯（見圖1b），而參數(shù)過大，則改變地層產(chǎn)狀，容易形成地層假象（見圖1d）。經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理后（見圖1c），斷裂帶處地層連續(xù)性較原始地震資料（見圖1a）有所改善，斷點(diǎn)干脆。

2.1.2 頻譜分解 經(jīng)過處理后的目的層波組有效頻帶范圍為10 Hz～50 Hz（見圖2），通過短時(shí)窗的離散傅立葉變換對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分頻處理，生成10 Hz等間隔5個(gè)窄頻段的三維數(shù)據(jù)體。

2.1.3 體屬性計(jì)算 對相干運(yùn)算參數(shù)進(jìn)行多個(gè)時(shí)窗、多種方法的試驗(yàn)，最終選取正交5道作為相干道數(shù)，垂向時(shí)窗為38 ms，最大傾角掃描范圍為1 ms/trace計(jì)算的相干體較為理想。應(yīng)用上述運(yùn)算參數(shù)，使用高分辨率本征結(jié)構(gòu)算法對5個(gè)分頻數(shù)據(jù)體及處理后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行相干計(jì)算，形成對應(yīng)的相干體。

2.1.4 沿層屬性提取 對層位數(shù)據(jù)進(jìn)行平面插值、平滑，消除野值影響，減小誤差。選擇沿五峰組-龍馬溪組底面作為提取時(shí)窗，提取沿層相干屬性。

2.1.5 斷層解釋 利用常規(guī)手段和相干切片對斷層進(jìn)行解釋，并用主測線、聯(lián)絡(luò)測線剖面對斷層進(jìn)行驗(yàn)證。

2.2 效果分析

為了去除低頻和高頻噪聲干擾，僅選取了20 Hz～40 Hz及全頻段的相干切片進(jìn)行分析，五峰組-龍馬溪組底面不同頻率的沿層相干切片（見圖3）。黑色表示相干低值區(qū)，代表強(qiáng)不相干，多為斷層的反映。白色表示相干高值區(qū)，代表強(qiáng)相干，地層連續(xù)性強(qiáng)。

通過對比發(fā)現(xiàn)，大斷層的整體形態(tài)在不同頻率相干切片上均有較好的反映。20 Hz的沿層相干切片大斷層輪廓清晰，但細(xì)小斷層不明顯，連續(xù)性不好，圖3b中紅線圈出的斷層，但在較高頻切片（見圖3c、圖3d）能清晰分辨。40 Hz的沿層相干切片刻畫了大斷層附近的裂縫發(fā)育帶，反映細(xì)節(jié)更加豐富。對高頻相干切片上解釋的斷層進(jìn)行驗(yàn)證，圖3d藍(lán)線圈出的黑色條帶，在平面上可解釋為北東走向的斷層，對應(yīng)的主測線剖面僅表現(xiàn)為同相軸擾動(dòng)現(xiàn)象，圖4中藍(lán)色箭頭所示位置，并未發(fā)生明顯的錯(cuò)段，即相干切片上解釋斷層存在多解性。

圖3 南川地區(qū)五峰組-龍馬溪組底面不同頻率相干平面圖

圖4 南川地區(qū)三維line630線地震剖面

由頻譜分析和常規(guī)解釋結(jié)果，頻率30 Hz的相干屬性圖與全頻數(shù)據(jù)的相干屬性圖效果最為接近，大小斷層能量均勻，特征明顯。沿層相干切片中有三種低相干現(xiàn)象：（1）線狀低相干：形態(tài)規(guī)則，呈線狀零星分布，強(qiáng)弱不一且展布較短；（2）條帶狀低相干：斷層邊界清晰，規(guī)模較大，能量強(qiáng)，多為斷裂帶；（3）雜亂的團(tuán)塊狀低相干：主要出現(xiàn)在工區(qū)南部，呈大片云霧狀，由于靠近地層剝蝕邊界，地震資料信噪比低所引起。

結(jié)合工區(qū)目前的勘探情況及垂直剖面，利用上述方法共解釋3條北東走向主斷層（見圖5），為壓性逆沖推覆斷層，平面延伸距離在9 km～18 km，斷距80 m～500 m，斷面為南東傾向，呈雁列式平行展布，控制工區(qū)背斜、向斜相間的構(gòu)造形態(tài)。北西傾向大斷層3條，走向北東，發(fā)育于背斜兩翼，對主斷層起調(diào)節(jié)作用。其他斷層16條，分布在主斷層附近，延伸較短，對構(gòu)造不起控制作用。

圖5 南川地區(qū)五峰組-龍馬溪組斷層分布圖

3 結(jié)論

通過頻譜分解和相干技術(shù)分析在南川地區(qū)斷層解釋中的實(shí)際應(yīng)用，結(jié)合常規(guī)三維解釋結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，得出以下結(jié)論：

（1）分頻相干技術(shù)可以識(shí)別一些全頻帶數(shù)據(jù)難以發(fā)現(xiàn)的小斷層和裂縫發(fā)育帶，裂縫發(fā)育帶位于主斷層兩側(cè)。

（2）相干技術(shù)受地震資料品質(zhì)影響較大，相干切片上存在多解性和一些假象，需要對地震資料品質(zhì)進(jìn)行評估并結(jié)合剖面驗(yàn)證。

（3）在復(fù)雜構(gòu)造內(nèi)，斷層識(shí)別要綜合應(yīng)用多種手段進(jìn)行合理取舍，互相補(bǔ)充。

長慶采油二廠鉆井進(jìn)尺突破18萬米

3月18日，隨著長慶油田采油二廠午平276-3口順利完鉆，該廠產(chǎn)能建設(shè)項(xiàng)目組鉆井進(jìn)尺突破了18萬米，首季“成績單”為全年產(chǎn)能建設(shè)任務(wù)順利完成奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2019年采油二廠產(chǎn)能建設(shè)任務(wù)63萬噸，新鉆井421口，鉆井進(jìn)尺94.16萬米，產(chǎn)能建設(shè)任務(wù)占比達(dá)全年生產(chǎn)任務(wù)的57.9%。

面對產(chǎn)建任務(wù)重、工期緊，作為加快上產(chǎn)的“龍頭”單位，該廠項(xiàng)目組緊緊圍繞“攻馬嶺、上華池、穩(wěn)西峰”的發(fā)展思路，在前期優(yōu)化部署的基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案再優(yōu)化，明確提出全年淺層效益區(qū)規(guī)模要突破30萬噸，同時(shí)開展設(shè)計(jì)編制、井位測量、鉆機(jī)安排、鉆前組織、開鉆驗(yàn)收等各項(xiàng)工作，確保產(chǎn)能建設(shè)工作高效運(yùn)行。

在嚴(yán)把關(guān)的基礎(chǔ)上，為加快各項(xiàng)工作進(jìn)度，該廠項(xiàng)目組建立計(jì)劃牽引、預(yù)警管理、過程管理、嚴(yán)格考核的運(yùn)行機(jī)制，超前組織，狠抓節(jié)點(diǎn)目標(biāo)完成及過程管控，強(qiáng)化生產(chǎn)組織，實(shí)現(xiàn)鉆、試、投無縫銜接。堅(jiān)持“只有超前才能按時(shí)、只有超產(chǎn)才能完成”的理念，以提速提效為核心，倒排工期計(jì)劃，制定完鉆節(jié)點(diǎn)目標(biāo)，并不定期對入井材料進(jìn)行抽查、化驗(yàn)，對重點(diǎn)工序進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)督，確保鉆井施工質(zhì)量。

同時(shí)，結(jié)合勞動(dòng)競賽活動(dòng)，該項(xiàng)目組將各項(xiàng)工作量完成情況納入考核，督促各專業(yè)人員認(rèn)真履行崗位職責(zé)，嚴(yán)格按照計(jì)劃開展工作，保證生產(chǎn)運(yùn)行嚴(yán)密組織、生產(chǎn)環(huán)節(jié)有序銜接、生產(chǎn)過程安全平穩(wěn)，為產(chǎn)能建設(shè)工作穩(wěn)步加速夯實(shí)基礎(chǔ)。

截至目前，采油二廠產(chǎn)能建設(shè)項(xiàng)目組總共啟動(dòng)鉆機(jī)32部，產(chǎn)建進(jìn)尺達(dá)到18萬米，鉆井合格率100%。

（摘自中國石油新聞中心2019-03-19）