最大似然屬性在泌陽凹陷張廠地區 斷層識別中的應用

裴秀秀

（中國石化河南油田分公司勘探開發研究院，河南鄭州 450048）

在斷層識別方面，從最早的互相關（Correlation）算法到后來發展的相似性（Semblance）算法，以及不斷發展的基于多道或多子體的本征結構（Eigen Structure）算法，這些算法主要是根據斷裂對應的地震反射特征是地震同相軸的不連續性，通過地震反射同相軸的不連續性來刻畫斷裂的展布。隨著對斷裂識別精度的要求越來越高，逐步形成了利用地震波形的彎曲變化為基礎的曲率類算法。

張廠地區位于泌陽凹陷北部斜坡帶西北部，勘探程度相對較低，具有一定的勘探潛力。該區斷裂展布復雜，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。前人在張廠地區開展了大量研究工作，明確了北東向大斷層的展布，北西向斷層規模小，斷距不明顯，現有的斷層刻畫技術都難以準確刻畫斷層位置及平面展布[1-5]。為此，本文利用最大似然（likelihood）屬性識別斷層，來提高斷層的識別精度。

1 最大似然屬性原理

最大似然屬性是Hale 在研究斷層面和斷距估算時提出的一種屬性，其預測斷裂的原理主要是基于地震同相軸的不連續性，通過該屬性能夠有效增強斷裂的成像效果。

最大似然屬性通過壓制噪音，突顯斷裂，對相鄰樣點間相似性的對比關系起放大作用。這可以理解為該樣點處斷層的發育概率，地震同相軸越連續，表明斷裂發育的可能性越小，即最大似然屬性值越?。环粗跀鄬影l育位置，地震同相軸連續性變得越差，表明斷裂發育的可能性越大，最大似然屬性值也越大，最大似然數值為0～1[6]。

原始地震數據包含了傾角、方位角等信息，對每一個包含傾角方位角信息的采樣點計算其相似性值，對每一個點只保留最小的相似性值（稱之為最大似然體）及對應的傾角、方位角值，提取最大似然屬性耗時較長。同時，軟件可以根據需要分別計算出在線和道方向上的最大似然值，最后針對相似性做全區歸一，使之能反映斷層的線性關系，有利于刻畫不同方向的斷層及裂縫。

為了進一步增強斷裂及裂縫的識別，應用圖像識別技術，對斷裂及裂縫進行增強顯示，該結果進一步增強了斷裂和裂縫，更易于識別。

2 最大似然屬性體計算

利用最大似然屬性識別斷層主要包括斷層的地震響應特征分析、傾角控制下的斷層成像技術增強和最大似然屬性的計算。

2.1 斷層的地震響應特征

計算最大似然屬性前，首先應了解研究區的地震數據特點和主要目的層斷裂的地震反射特征，分析斷層地震響應特征。根據研究區實際井的速度和密度信息建立不同斷距的模型。圖1 的正演模擬顯示，斷距小于40 m 時，正演結果僅表現為地震同相軸的扭動特征。通過正演分析，為后續的參數選擇及對地震屬性的地質解釋奠定基礎[7-9]。

圖1 不同斷距的正演模擬

2.2 傾角控制下的斷層成像技術

最大似然屬性主要利用地震同相軸的不連續性，而地震數據在采集過程中存在噪音，后期處理中不可能全部去除，會造成地震同相軸的不連續，另外，地層及巖性的突變也會造成地震同相軸的不連續。為了減少這些干擾，在提取最大似然屬性之前要適當濾波并加強斷裂成像處理，提高地震資料信噪比。

計算最大似然體之前應開展構造導向濾波，減小對斷層刻畫起干擾作用的噪音，增強斷層發育部位地震同相軸的錯斷。通過構造導向濾波，去除隨機噪音干擾，增加地震同相軸的連續性，增強斷層成像效果。

圖2 為地震數據體斷層成像增強前后對比，可以看出經過構造導向濾波，地震同相軸連續性有所增強，斷點清晰，斷層易于識別。

2.3 最大似然屬性的計算

圖2 濾波前（左）、后（右）地震剖面對比

最大似然屬性是計算每一個采樣點一定步長范圍內不同走向、不同傾角下最大似然屬性值，每一個采樣點只保留最小相似性值及對應的傾角和方位角。關鍵參數中包含橫向采樣點數及垂向時窗大小，這些參數設計會影響計算時間的長短。最大似然屬 性的計算在于垂向時窗的選擇，選擇大時窗，計算較慢，質量相對高；選擇小時窗，計算較快，質量相對低。這兩種時窗在斷裂刻畫上差異不大，在反映裂縫等細節方面，大時窗的效果更好。如果僅用于研究斷裂的展布，可采用小時窗計算，突出斷層平面的變化。圖3 為最大似然屬性與地震剖面的融合，可以看出最大似然屬性在斷層位置有明顯的異常，對斷層刻畫具有很好的指示作用，特別在小斷層的識別方面效果更突出。對于斷距小的斷層，地震剖面上表現為同相軸的扭動也能夠被精細識別，識別層間小斷層效果特別好[10-13]。

3 應用實例分析

為了精細刻畫張廠地區核三段主要目的層的斷裂展布，用不同算法沿主要目的小層制作地層體切片（圖4）。從斷層及裂縫刻畫的精細程度來看，最大似然屬性精度最高，相似性屬性次之，相干體屬性最差。相干體切片及相似性屬性切片能夠反映大斷裂，但無法刻畫低級序斷裂，裂縫刻畫困難；而最大似然屬性能夠精細刻畫斷層平面展布，且對于斷裂內部結構、小斷層及裂縫刻畫均有較好的效果。

最大似然屬性切片能夠清楚地反映北西向斷層展布，每一條斷層都清晰可見，交切關系更清楚，一些大斷層旁側發育的多條分支斷層也比較明顯。

根據最大似然屬性預測結果，結合地震剖面解釋，重新刻畫了泌陽凹陷張廠地區的斷裂平面展布，重點是精細識別了一批北西向小斷層，北東向斷層刻畫精度明顯高于其他數據體刻畫的精度。通過北西向斷層與北東向斷層配置，形成了一系列斷塊圈閉。

優先在B15 井北斷塊圈閉部署了B400 井，鉆探后試獲工業油流，同時也證實了北西向斷層的存在。隨后在B400 井東斷塊圈閉部署的ZhCh1 井也試獲工業油流，取得了較好的經濟效益，表明最大似然屬性能夠有效地刻畫斷裂的平面展布。

4 結論

圖4 張廠地區核三段4 砂組底面對應地震反射層3 種屬性對比

圖5 張廠地區地震反射層最大似然屬性平面圖

（1）最大似然屬性是對整體樣點數據之間掃描得到其相似性，能得到斷裂最有可能發育的位置，特別是刻畫低級序斷層效果明顯。

（2）利用最大似然屬性精細刻畫了泌陽凹陷張廠地區的斷層展布，北東向斷層刻畫精度明顯高于其他數據體的精度，刻畫的北西向斷層，符合區域地質認識。