泌陽凹陷王集地區隱蔽性斷層識別方法及應用

宋燦燦，熊 健，柴麗潔，付江娜，黃明華，黃江河

（1．中國石化河南油田分公司勘探開發研究院，河南鄭州 450048；2．河南省地礦局第二地質礦產調查院，河南鄭州 450001；3．中國石化河南油田分公司采油一廠，河南南陽 473132）

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

王集地區位于北部斜坡帶的中段，為一北西-南東向的鼻狀構造，形態寬緩，向南部深凹區傾沒。受古近系廖莊組末期喜山運動時張扭性構造應力場的作用，區內發育一系列北東、北東東向主控正斷層，切割鼻狀構造。鼻狀構造東翼斷層傾向為北西向，西翼斷層傾向為+南東向，這些對偶斷層的發育使鼻狀構造由兩翼向核部漸次斷落成北東走向的復雜地塹斷塊系統。此外，主控斷層的末端、轉折端還發育一些近東西向或北西向且延伸長度短的隱蔽性伴生、次生斷層，與主控斷層配置形成斷塊、斷鼻圈閉。目前對王集地區的主干斷層的認識已經比較清楚，但對隱蔽性斷層的識別還有一定難度，本文從地震解釋的角度對隱蔽性斷層進行分類識別。

1 隱蔽性斷層類型

隱蔽性斷層指的是現有地震勘探技術條件下，在常規地震解釋剖面中沒有明顯特征的一類斷層，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、品質較差，難以確定解釋方案的斷層，包括但不僅限于低序級斷層[1]。受地震分辨率和地層結構的影響，泌陽凹陷王集地區核三上亞段和核三下亞段的地震資料品質差異較大：核三上亞段地震同相軸比較連續、振幅較強，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確、可靠，小斷層（斷距小于15 m）的識別難度較大；而核三下亞段地震同相軸連續性差、振幅弱，對大斷層和小斷層的識別難度均較大，應首先準確刻畫核三下亞段大斷層。另外，在王集地區核三段還發育分段滑脫斷層，由于斷層分段滑脫處斷裂組合復雜，在地震剖面上識別難度也較大，需借助地質模式做指導。因此，從地震識別的角度，把王集地區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 王集地區隱蔽性斷層類型

2 隱蔽性斷層識別方法

由于王集地區地震資料品質整體不佳，嚴重影響了復雜斷裂系統內部構造細節的描述和隱蔽性斷層圈閉的發現。本文以地質模式為指導，并使用相干、分頻等技術揭示地震數據不連續性，達到在復雜斷裂系統內刻畫NE、NEE向隱蔽性斷層的效果。識別出斷層的位置后，通過已鉆井的鉆遇斷點情況，落實隱蔽性斷層解釋的可靠性。

2.1 地質模式

以一個相對低的巖石強度和高剪應變為特征的軟弱層為滑脫面，其上盤巖石從下盤滑脫而形成的構造。滑脫面常由不同規模的一條斷層或一個斷層系（脆性或韌性）組成，一般順層發育，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]。王集地區核三段泥巖發育，具備發育分段滑脫斷層的物質基礎。結合野外分段滑脫斷層實例（圖2a），在王集地區識別滑脫斷層，該類斷層在地震剖面上的特征是斷層斷距上下不一致，上、下盤的產狀較大（圖2b），主要分布在王集西區，目前已鉆井張廠3和E王53井區發育這種分段滑脫斷層。在這種地質模式指導下，對王集地區分段滑脫斷層進行了解釋（圖3），發現一批隱蔽性斷層圈閉線索。

2.2 相干體技術

相干體技術應用時需要注意時間孔徑、傾角方位角參數和空間孔徑的選取，這三項選項對相干成像起到重要作用。其中時間孔徑（或時窗長度）是最重要的參數。

圖2 分段滑脫斷層解釋模式

圖3 王集地區分段滑脫斷層解釋方案

大部分參數測試中都包含取最好時間孔徑這一參數，該參數一般為目標反射體最高頻率波長的一半到最低頻率的一個波長之間[3]。長時間孔徑可以壓制相干體內噪音，但是在較長的計算因子下，范圍較窄的同相軸，如小斷裂將變得模糊不清。通常來說，要高度突出地層特征或低角度斷裂時，應使用小的時間孔徑；要突出持續性地質特征，如高角度斷裂時，應使用較長的時間孔徑。若將相干時窗大小看作是與地震波視周期T有關，則常規處理（頻率 20～50 Hz）地震剖面中地震波視周期T約為 50 ms。當相干時窗小于T/2時，由于相干時窗窄小，看不到一個完整的波峰或波谷，據此計算的相干數據往往反映的是噪聲成分；而當相干時窗大于3T/2時，相干時窗大、視野寬，可見多個同相軸，據此計算的相干數據往往反映的是波組的不連續性，均衡了許多細小變化；時窗接近于T，成像效果最好。數據體經過歸一化后的取值范圍是 0～1，數值越大表明不相干性越強；斷裂規模越大，相干屬性值越大，不相干性越強，表明同相軸錯斷越明顯，斷距越大[4]。

根據王集地區的地震資料品質分析，主頻應為25～35 Hz，相干體時窗參數選取為35 ms。在構造導向濾波后的數據體上進行相干運算能夠較好識別王集地區主斷裂帶[5]，小斷裂的信息也比較豐富。例如在過LN2498地震剖面的斷層F1、F2同相軸明顯錯斷，可以比較容易解釋出來， 而F3斷層在地震剖面上只有同相軸扭動，但在910 ms相干體切片上該斷層平面展布形態清晰（圖4），比較容易識別刻畫。王118井鉆遇該斷層，缺失核三上亞段9.0 m地層，證實了F3斷層解釋的合理性。

圖4 王3斷塊相干體識別核三上亞段隱蔽性斷層

2.3 分頻技術

王集地區核三下亞段地震資料反射較弱，同相軸連續性較差，地震剖面上的相位變化點較多，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不會隨著地震頻率的改變而移動，而由巖性變化引起的相位變化點會隨著地震頻率的改變而移動[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，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，但經過分頻處理之后得到10～30 Hz分頻地震剖面（圖5b），F1斷層在地震剖面上的同相軸錯斷清晰，并且與張廠3井鉆遇的斷點一致，說明了該斷層解釋的合理性。

圖5 分頻處理技術識別核三下亞段隱蔽性斷層

3 應用效果

在王集地區開展隱蔽性斷層識別技術研究，形成了隱蔽性斷層分類識別的技術方法，有效地提高了隱蔽性斷層識別的精度，共發現和落實隱蔽性斷層圈閉6個。優選了E王53井高部位斷塊圈閉，部署了E王53-1井，該井測井解釋油層6.4 m/4層，預測的 Eh3Ⅳ3小層鉆遇油層，自噴并獲得高產工業油流。

4 結束語

隨著泌陽凹陷王集地區勘探開發的不斷深入，復雜斷塊圈閉識別的難度不斷加大，由隱蔽性斷層控制的斷鼻斷塊油藏是未來滾動增儲的潛力方向之一，但是隱蔽性斷層在常規地震解釋剖面中沒有明顯特征，包括但不僅限于低序級斷層，利用現有常規地震資料進行直接識別難度比較大。因此，需要井震緊密結合，以地質模式為指導并利用相干、分頻等技術突出地震數據的不連續性，才能提高隱蔽性斷層的識別精度。