斷層陰影識別技術研究及應用效果分析

陳祖銀, 張 霞, 鄧海東, 彭 軍, 張 亮

(中海石油(中國)有限公司湛江分公司 南海西部石油研究院，湛江 524057)

0 引言

斷層陰影是指在斷層下盤三角形區域內的地震成像畸變，在時間剖面上表現為地震同相軸的“上拉”和“下陷”兩種時間異常現象[1]。“上拉”會造成構造高點假象而吸引布鉆或者造成鉆在斷層下方時間高點的井明顯偏離深度構造，此外，斷層陰影還會造成反射時間軸錯斷現象，誤認為是伴隨小斷層的巖性尖滅點假象[2]。

斷層對下盤地層的能量也有一定影響，當斷層兩側橫向速度變化較大時，斷面可能成為良好的反射界面，使斷面以下界面反射能量大大削弱，斷面阻抗差異越大，這種能量屏蔽作用越強，當斷面傾角較大，地震波入射角較小時，斷面下方甚至出現空白反射帶[3]。其次，斷面兩盤的派生裂縫和斷面填充物組成的斷層破碎帶也會削弱下覆地層的反射能量，而且常常造成斷面下方出現雜亂反射帶[4]。

目前，對斷層陰影的研究雖然較多，但多局限于對構造形態的影響研究[5-7]，忽視了振幅能量變化規律的分析，基于此，筆者采用正演模擬技術，從構造形態和振幅能量兩個方面對斷層陰影進行了研究，完善了斷層陰影識別技術體系，并通過該方法成功識別W油田的斷層陰影，指導完成了潿洲W油田的儲量研究工作。

1 斷層陰影原因分析

斷層陰影是由于地層地質年代和壓實程度的差異，斷層上、下盤地層在同一深度下地層速度不同，形成速度橫向突變造成的[8-9]。通常情況下，斷層陰影表現出兩種構造畸變：①時間異常，即同相軸“上拉”和“下陷”；②同相軸錯斷假象。由圖1(a)和圖1(b)可看出，在斷層三角區域，斷層下盤地震同相軸表現出“上拉”現象，這是由于該區域受上覆高速異常體變厚，地震波旅行時相對減小造成的。同理，由圖1(c)和圖1(d)可看出，在斷層三角區域，斷層下盤地震同相軸表現出“下陷”現象，這是由于該區域低速異常體變厚，地震波旅行時相對增大造成的。

圖1 斷層陰影模式圖

2 斷層陰影特征分析

識別斷層陰影現象，必須對斷層陰影特征具有清晰的認識。筆者為了更清楚地描述斷層陰影特征，采用聲波方程正演模擬技術分別從構造和振幅特征兩個方面進行了研究。如圖2所示，設計了四個變速模型，分別用于研究淺層低速、高速異常體在斷面下盤三角區的斷層陰影特征，以及速度異常體斷距對斷層陰影特征的影響分析，其中H界面是研究的目標位置，模型具體參數見表1。

圖2 正演模型及模擬結果分析圖

表1 模型層速度參數表

從圖2(a)～圖2(b)可看出，低速異常體模型中，低速異常體斷面的正下方，H界面地震反射同相軸均有“上拉”特征，異常體斷面越大，“上拉”范圍越大，這是由于上覆低速異常體厚度變薄，地震波旅行時相對減小造成的，“上拉”最高點即為異常體厚度最薄處。此外，對斷層陰影帶地層的振幅能量變化進行了分析。從提取的H界面地震反射波最小振幅可以看出，異常體斷面正下方振幅能量也發生規律性變化，呈“兩弱夾一強”特征，即兩個弱振幅中間夾一個強振幅。這主要是受低速異常體斷面阻抗差異影響，且地震波入射到斷面角度相對較大，地震波能量被斷面不同程度反射造成的。當斷面兩側速度差異較大，斷面阻抗差較大時，能量屏蔽作用也越大，因而繼續向地層下部傳播的能量相對減小，斷面正下方地層表現出弱振幅特征。當異常體完全斷開時，斷開處的斷面正下方的地層振幅能量反而增大，甚至比斷面外地層的振幅能量更大，這是由于該位置地震波只受到斷面的反射，少了異常體對地震波的反射，而且此處斷面阻抗差較小，能量屏蔽作用小，因此向下傳播的地震能量相對更大。

在淺層高速異常體模型中，如圖2(c)～圖2(d)所示，高速異常體斷面正下方，H界面地震反射同相軸均具有“下陷”特征，異常體斷面越大，“下陷”范圍越大，“下陷”最低點即為異常體厚度最薄處，H界面提取的地震反射波最小振幅也表現為“兩弱夾一強”特征。

通過以上分析，斷層陰影具有以下特征：①當上覆地層存在低速異常體時，在異常體斷面正下方存在“上拉”現象，且振幅能量表現為“兩弱夾一強”特征；②當上覆地層存在高速異常體時，在異常體斷面正下方存在“下陷”現象，振幅能量也表現為“兩弱夾一強”特征。這些特征可作為定性識別斷層陰影的主要判別依據。

3 斷層陰影判別實例

潿洲W油田位于中國南海北部潿西南盆地2號斷裂帶，斷層非常發育，斷層陰影現象普遍存在[10]。在潿洲W油田的勘探開發中，經常出現對斷層陰影認識不清而導致的錯誤的構造認識。W油田主力油組L是典型的斷塊+巖性油藏，該油組在儲量研究階段，就遇到斷層陰影帶來的解釋陷阱，影響了L油組的構造落實。L油組在巖性邊界的確定上存在兩種解釋方案，如圖3所示，方案一認為該方案確定的巖性邊界在地震剖面位置A處尖滅特征明顯，巖性邊界落實可靠;方案二則認為，方案一確定的巖性尖滅點正好位于F斷層下盤三角區，且地震同相軸出現明顯“上拉”特征，認為這種特征極可能是斷層陰影現象，該尖滅點極可能是層位錯斷假象造成的解釋陷阱，砂體邊界有進一步外拓的潛力。

基于此，開展了更深入研究，根據周邊已鉆探井Well-A實鉆情況及地震相特征(圖3)，觀察到中淺層有一套強反射的厚層低速異常體，該套異常體也正好位于目的層L油組正上方，可類比圖2(a)低速異常體模型，認為在該套低速異常體斷面正下方應該具有地震同相軸 “上拉”、振幅能量“兩弱夾一強”的斷層陰影特征。

圖3 過L油組疊前時間偏移剖面

通過1 400 ms方差體時間切片(圖4)，刻畫了上覆低速斷層異常體斷面的大致范圍，并將該范圍分別投影到L油組的時間構造圖(圖5)及最小振幅屬性圖(圖6)上，從圖6中可明顯看出，在異常體斷面投影范圍內，正好存在時間構造“上拉”，最小振幅屬性“兩弱夾一強”的變化特征，與前面的正演結果認識一致。基于此，可以認為解釋方案二的認識是合理的，方案一中砂體尖滅點其實是一種斷層陰影現象。近期在L油組南部部署了一口開發評價井Well-C(圖7)，鉆遇油層近20 m，經測試地層壓力系數僅為0.75，表明該井區與開發井Well-B井區連通，從而也證實了方案二的正確性。L油組構造的準確落實，使得解釋人員對潿西南W油田斷層陰影特征有了一個更清晰地認識，為其他油組的構造解釋提供了參考。

圖4 過異常體斷面方差體切片

圖5 L油組等T0圖

圖6 L油組最小振幅屬性圖

圖7 過井地震剖面

4 結論

1)斷層陰影作為地球物理公害，直接影響到構造解釋，為了正確識別斷層陰影，避免斷層陰影帶來的解釋陷阱，筆者采用正演模擬技術從構造形態和振幅能量兩個方面分析了斷層陰影特征：①當上覆地層存在低速異常體時，在異常體斷面正下方存在地震同相軸“上拉”，振幅能量 “兩弱夾一強”特征；②當上覆地層存在高速異常體時，在異常體斷面正下方存在地震同相軸“下陷”、振幅能量 “兩弱夾一強”特征。

2)基于斷層陰影特征，筆者結合實例提出了斷層陰影識別的技術方法，先通過已鉆井分析研究區淺層是否存在速度異常體，從而判斷該研究區域內斷層陰影所具有的特征，并從時間構造圖和最小振幅屬性上進一步進行驗證。該方法對定性識別斷層陰影具有一定的借鑒意義。