泌陽(yáng)凹陷王集地區(qū)隱蔽性斷層識(shí)別方法及應(yīng)用

宋燦燦，熊 健，柴麗潔，付江娜，黃明華，黃江河

（1．中國(guó)石化河南油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河南鄭州 450048；2．河南省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南鄭州 450001；3．中國(guó)石化河南油田分公司采油一廠，河南南陽(yáng) 473132）

泌陽(yáng)凹陷北部斜坡帶自下而上沉積地層為古近系玉皇頂組-大倉(cāng)房組、核桃園組、廖莊組、新近系鳳凰鎮(zhèn)組及第四系地層，核桃園組為主要含油層位。古近系末期泌陽(yáng)凹陷北部斜坡抬升，遭受強(qiáng)烈剝蝕，核桃園組與上覆地層呈角度不整合接觸，廖莊組僅在斜坡內(nèi)側(cè)局部殘余；與此同時(shí)，受塊斷作用的影響，發(fā)育復(fù)雜的斷裂系統(tǒng)，切割一系列的鼻狀構(gòu)造，形成復(fù)雜的斷鼻、斷塊群，為油氣富集提供了優(yōu)越的圈閉條件。

王集地區(qū)位于北部斜坡帶的中段，為一北西-南東向的鼻狀構(gòu)造，形態(tài)寬緩，向南部深凹區(qū)傾沒(méi)。受古近系廖莊組末期喜山運(yùn)動(dòng)時(shí)張扭性構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的作用，區(qū)內(nèi)發(fā)育一系列北東、北東東向主控正斷層，切割鼻狀構(gòu)造。鼻狀構(gòu)造東翼斷層傾向?yàn)楸蔽飨颍饕頂鄬觾A向?yàn)?南東向，這些對(duì)偶斷層的發(fā)育使鼻狀構(gòu)造由兩翼向核部漸次斷落成北東走向的復(fù)雜地塹斷塊系統(tǒng)。此外，主控?cái)鄬拥哪┒恕⑥D(zhuǎn)折端還發(fā)育一些近東西向或北西向且延伸長(zhǎng)度短的隱蔽性伴生、次生斷層，與主控?cái)鄬优渲眯纬蓴鄩K、斷鼻圈閉。目前對(duì)王集地區(qū)的主干斷層的認(rèn)識(shí)已經(jīng)比較清楚，但對(duì)隱蔽性斷層的識(shí)別還有一定難度，本文從地震解釋的角度對(duì)隱蔽性斷層進(jìn)行分類(lèi)識(shí)別。

1 隱蔽性斷層類(lèi)型

隱蔽性斷層指的是現(xiàn)有地震勘探技術(shù)條件下，在常規(guī)地震解釋剖面中沒(méi)有明顯特征的一類(lèi)斷層，主要包括斷層特征不明顯的滑脫斷層和因地震資料分辨率低、品質(zhì)較差，難以確定解釋方案的斷層，包括但不僅限于低序級(jí)斷層[1]。受地震分辨率和地層結(jié)構(gòu)的影響，泌陽(yáng)凹陷王集地區(qū)核三上亞段和核三下亞段的地震資料品質(zhì)差異較大：核三上亞段地震同相軸比較連續(xù)、振幅較強(qiáng)，斷距較大的斷層（斷距大于15 m）在地震剖面上的歸位比較準(zhǔn)確、可靠，小斷層（斷距小于15 m）的識(shí)別難度較大；而核三下亞段地震同相軸連續(xù)性差、振幅弱，對(duì)大斷層和小斷層的識(shí)別難度均較大，應(yīng)首先準(zhǔn)確刻畫(huà)核三下亞段大斷層。另外，在王集地區(qū)核三段還發(fā)育分段滑脫斷層，由于斷層分段滑脫處斷裂組合復(fù)雜，在地震剖面上識(shí)別難度也較大，需借助地質(zhì)模式做指導(dǎo)。因此，從地震識(shí)別的角度，把王集地區(qū)的隱蔽性斷層歸納為核三上亞段小斷層、核三下亞段斷層和分段滑脫斷層（圖1）。

圖1 王集地區(qū)隱蔽性斷層類(lèi)型

2 隱蔽性斷層識(shí)別方法

由于王集地區(qū)地震資料品質(zhì)整體不佳，嚴(yán)重影響了復(fù)雜斷裂系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)造細(xì)節(jié)的描述和隱蔽性斷層圈閉的發(fā)現(xiàn)。本文以地質(zhì)模式為指導(dǎo)，并使用相干、分頻等技術(shù)揭示地震數(shù)據(jù)不連續(xù)性，達(dá)到在復(fù)雜斷裂系統(tǒng)內(nèi)刻畫(huà)NE、NEE向隱蔽性斷層的效果。識(shí)別出斷層的位置后，通過(guò)已鉆井的鉆遇斷點(diǎn)情況，落實(shí)隱蔽性斷層解釋的可靠性。

2.1 地質(zhì)模式

以一個(gè)相對(duì)低的巖石強(qiáng)度和高剪應(yīng)變?yōu)樘卣鞯能浫鯇訛榛撁妫渖媳P(pán)巖石從下盤(pán)滑脫而形成的構(gòu)造。滑脫面常由不同規(guī)模的一條斷層或一個(gè)斷層系（脆性或韌性）組成，一般順層發(fā)育，如地層或巖系分界面、不整合面或地層中巖性顯著差異的分隔面等[2]。王集地區(qū)核三段泥巖發(fā)育，具備發(fā)育分段滑脫斷層的物質(zhì)基礎(chǔ)。結(jié)合野外分段滑脫斷層實(shí)例（圖2a），在王集地區(qū)識(shí)別滑脫斷層，該類(lèi)斷層在地震剖面上的特征是斷層斷距上下不一致，上、下盤(pán)的產(chǎn)狀較大（圖2b），主要分布在王集西區(qū)，目前已鉆井張廠3和E王53井區(qū)發(fā)育這種分段滑脫斷層。在這種地質(zhì)模式指導(dǎo)下，對(duì)王集地區(qū)分段滑脫斷層進(jìn)行了解釋?zhuān)▓D3），發(fā)現(xiàn)一批隱蔽性斷層圈閉線索。

2.2 相干體技術(shù)

相干體技術(shù)應(yīng)用時(shí)需要注意時(shí)間孔徑、傾角方位角參數(shù)和空間孔徑的選取，這三項(xiàng)選項(xiàng)對(duì)相干成像起到重要作用。其中時(shí)間孔徑（或時(shí)窗長(zhǎng)度）是最重要的參數(shù)。

圖2 分段滑脫斷層解釋模式

圖3 王集地區(qū)分段滑脫斷層解釋方案

大部分參數(shù)測(cè)試中都包含取最好時(shí)間孔徑這一參數(shù)，該參數(shù)一般為目標(biāo)反射體最高頻率波長(zhǎng)的一半到最低頻率的一個(gè)波長(zhǎng)之間[3]。長(zhǎng)時(shí)間孔徑可以壓制相干體內(nèi)噪音，但是在較長(zhǎng)的計(jì)算因子下，范圍較窄的同相軸，如小斷裂將變得模糊不清。通常來(lái)說(shuō)，要高度突出地層特征或低角度斷裂時(shí)，應(yīng)使用小的時(shí)間孔徑；要突出持續(xù)性地質(zhì)特征，如高角度斷裂時(shí)，應(yīng)使用較長(zhǎng)的時(shí)間孔徑。若將相干時(shí)窗大小看作是與地震波視周期T有關(guān)，則常規(guī)處理（頻率 20～50 Hz）地震剖面中地震波視周期T約為 50 ms。當(dāng)相干時(shí)窗小于T/2時(shí)，由于相干時(shí)窗窄小，看不到一個(gè)完整的波峰或波谷，據(jù)此計(jì)算的相干數(shù)據(jù)往往反映的是噪聲成分；而當(dāng)相干時(shí)窗大于3T/2時(shí)，相干時(shí)窗大、視野寬，可見(jiàn)多個(gè)同相軸，據(jù)此計(jì)算的相干數(shù)據(jù)往往反映的是波組的不連續(xù)性，均衡了許多細(xì)小變化；時(shí)窗接近于T，成像效果最好。數(shù)據(jù)體經(jīng)過(guò)歸一化后的取值范圍是 0～1，數(shù)值越大表明不相干性越強(qiáng)；斷裂規(guī)模越大，相干屬性值越大，不相干性越強(qiáng)，表明同相軸錯(cuò)斷越明顯，斷距越大[4]。

根據(jù)王集地區(qū)的地震資料品質(zhì)分析，主頻應(yīng)為25～35 Hz，相干體時(shí)窗參數(shù)選取為35 ms。在構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波后的數(shù)據(jù)體上進(jìn)行相干運(yùn)算能夠較好識(shí)別王集地區(qū)主斷裂帶[5]，小斷裂的信息也比較豐富。例如在過(guò)LN2498地震剖面的斷層F1、F2同相軸明顯錯(cuò)斷，可以比較容易解釋出來(lái)， 而F3斷層在地震剖面上只有同相軸扭動(dòng)，但在910 ms相干體切片上該斷層平面展布形態(tài)清晰（圖4），比較容易識(shí)別刻畫(huà)。王118井鉆遇該斷層，缺失核三上亞段9.0 m地層，證實(shí)了F3斷層解釋的合理性。

圖4 王3斷塊相干體識(shí)別核三上亞段隱蔽性斷層

2.3 分頻技術(shù)

王集地區(qū)核三下亞段地震資料反射較弱，同相軸連續(xù)性較差，地震剖面上的相位變化點(diǎn)較多，可以解釋為斷層或者巖性變化，斷層的歸位存在多解性。斷層引起的相位變化點(diǎn)不會(huì)隨著地震頻率的改變而移動(dòng)，而由巖性變化引起的相位變化點(diǎn)會(huì)隨著地震頻率的改變而移動(dòng)[6-12]，因此，采用分頻處理方法可以解決斷層歸位的多解性。

在張廠 3井區(qū)，斷層 F1在原始地震剖面（圖5a）核三下亞段同相軸的變化并不明顯，但經(jīng)過(guò)分頻處理之后得到10～30 Hz分頻地震剖面（圖5b），F(xiàn)1斷層在地震剖面上的同相軸錯(cuò)斷清晰，并且與張廠3井鉆遇的斷點(diǎn)一致，說(shuō)明了該斷層解釋的合理性。

圖5 分頻處理技術(shù)識(shí)別核三下亞段隱蔽性斷層

3 應(yīng)用效果

在王集地區(qū)開(kāi)展隱蔽性斷層識(shí)別技術(shù)研究，形成了隱蔽性斷層分類(lèi)識(shí)別的技術(shù)方法，有效地提高了隱蔽性斷層識(shí)別的精度，共發(fā)現(xiàn)和落實(shí)隱蔽性斷層圈閉6個(gè)。優(yōu)選了E王53井高部位斷塊圈閉，部署了E王53-1井，該井測(cè)井解釋油層6.4 m/4層，預(yù)測(cè)的 Eh3Ⅳ3小層鉆遇油層，自噴并獲得高產(chǎn)工業(yè)油流。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著泌陽(yáng)凹陷王集地區(qū)勘探開(kāi)發(fā)的不斷深入，復(fù)雜斷塊圈閉識(shí)別的難度不斷加大，由隱蔽性斷層控制的斷鼻斷塊油藏是未來(lái)滾動(dòng)增儲(chǔ)的潛力方向之一，但是隱蔽性斷層在常規(guī)地震解釋剖面中沒(méi)有明顯特征，包括但不僅限于低序級(jí)斷層，利用現(xiàn)有常規(guī)地震資料進(jìn)行直接識(shí)別難度比較大。因此，需要井震緊密結(jié)合，以地質(zhì)模式為指導(dǎo)并利用相干、分頻等技術(shù)突出地震數(shù)據(jù)的不連續(xù)性，才能提高隱蔽性斷層的識(shí)別精度。