螞蟻追蹤與分頻融合技術在低序級斷層解釋中的應用
——以中臺山須家河組致密砂巖氣藏為例

喻 頤 楊廣廣 呂 龑 彭 英 房平超 黃 平郗 誠 干大勇 何昌龍 戴雋成

1.中國石油西南油氣田公司勘探開發研究院 2.中國石油西南油氣田公司勘探事業部

關鍵字 四川盆地中臺山地區 上三疊統 須家河組 致密砂巖 螞蟻體追蹤 屬性融合

1 地質概況

四川盆地中臺山地區處于川北古中坳陷低緩構造區，構造整體相對平緩，以短軸狀或穹窿狀形態為主，大斷層不發育。區內上三疊統須家河組是一套砂泥巖互層的陸源碎屑巖沉積，地層穩定分布，厚度在900～1 200 m，縱向劃分為六段，其中須家河組一、三、五段為主要烴源巖層，須家河組二、四、六段為主要的儲層段，總體具有自生自儲、致密氣藏特征[1-3]。主要產層為須家河組二段，平均孔隙度為8.97%，平均滲透率為1.10 mD，為低孔、低滲類儲層，具有單層薄、累積厚度大的特點。2012年依據“源儲縫疊合”模式部署了第一口風險探井ZHT1，該井在須家河組二段儲層和裂縫發育（圖1），測試獲氣近42 104m3/d，至今累積產氣超1 108m3，生產效果較好，產能穩定且無明顯地層水。之后，按照“源儲疊合”模式針對孔隙型優質儲層，部署2口探井，須家河組二段儲層發育，但裂縫不發育，測試后均為干層。由此可見，裂縫發育對須家河組二段致密氣藏的富集、儲層滲透性的改善和單井產能的提高具有非常重要的作用。中臺山地區須家河組致密氣藏低序級斷層相當發育，斷裂系統十分復雜，隱蔽性相對較強，常規斷層解釋技術識別低序級斷層效果不太理想，本次采用了基于螞蟻自動追蹤算法結合分頻混色（RGB）屬性融合技術，相對更精細地識別出低序級斷層的展布特征，新井鉆探結果證實取得良好的應用效果，對該區須家河組氣藏井位部署和精細開發具有重要支撐作用。

圖1 ZT1測井解釋成果與須家河組二段井漏段成像測井資料圖

2 低序級斷層地震解釋技術

低序級斷層是指由高序級主斷層活躍期衍生出的在地震剖面上不易用肉眼觀察出的微斷層、小斷層[4-7]，當儲層為砂、泥巖互層的薄儲層時，低序級斷層是油氣成藏的主控因素之一。國內外針對低序級斷層的地震描述手段和技術較多[8-12]，如地層切片、相干屬性、曲率等檢測斷裂技術等，在生產中均具有一定的應用效果，但是這些技術在單獨使用時仍存在較大的多解性和局限性。利用相干屬性聯合地震剖面解釋技術刻畫中臺山地區須家河組斷層，按照“裂縫+儲層”雙發育的模式部署一口評價井ZT107-X2，相干屬性剖面和平面顯示該井須家河組二段位于裂縫發育帶（圖2），實鉆結果無井漏顯示，成像測井裂縫不發育，測試未獲得工業氣流，表明該區低序級斷層系統十分復雜，隱蔽性強，地震預測精度有待提高。

圖2 過ZT107-X2井相干屬性地震剖面和沿層切片圖

2.1 基于螞蟻自動追蹤算法的斷裂檢測技術

螞蟻算法[13]是通過模擬自然界中螞蟻集體覓食的行為而提出的一種基于種群的啟發式仿生進化算法?；谖浵佀惴ǖ淖詣幼粉櫦夹g能自動分析、識別低序級斷層系統，其原理是在地震數據體中散播大量的電子螞蟻，并讓每一個螞蟻沿著可能的斷裂痕跡向前移動，同時發出信息素，對遇到的預期斷裂通道做出明顯標記，以指導其他螞蟻進行追蹤。該技術是一種突出斷層面特征的低序級斷層解釋技術，可以獲得一個清晰斷裂痕跡的螞蟻追蹤屬性體。其技術流程：①三維地震資料預處理（如中值濾波、構造導向濾波等），實現增強地震有效反射信號連續性，降低噪聲干擾；②突出不連續性邊界，利用邊緣檢測技術（如傾角/方位角屬性、方差等）對地震數據體中地震道（振幅、相位等）之間的不連續性點進行識別；③利用螞蟻算法自動追蹤，在三維地震數據體的基礎上建立一套斷裂系統屬性體，重點突出具有方位特征的斷裂。該技術優勢是既可以有效準確地反映出常規數據體和相干增強屬性體對大斷層地識別，也可以清晰直觀地反映出常規地震資料和相干屬性不能識別的低序級斷裂（圖3）。不足之處是在地震資料信噪比差的區域，地震反射相對凌亂，影響螞蟻自動追蹤，其結果是比較雜亂無規律，檢測結果具有多解性。

圖3 螞蟻屬性疊合地震連井剖面和屬性切片圖

2.2 分頻RGB屬性融合邊緣檢測技術

受地震分辨率的限制，常規的相干、曲率等斷層解釋技術對低序級斷層解釋精度相對有限[14-17]。頻譜分解可以將地震數據變換到頻率域，進而通過調諧關系研究儲層橫向變化規律，提高地震解釋的時間分辨率。地震分頻RGB屬性融合邊緣檢測技術是利用頻譜分解、邊緣體屬性、RGB屬性融合技術的優勢[18-20]，突出地震資料的共性、弱化差異，降低噪聲影響，主要應用于河道砂體刻畫和沉積現象的地震描述方面，對隱蔽在區域背景里的低序級斷層也具有較好的識別能力。其技術流程是：①利用小波變化等數學計算方法將地震數據體進行頻譜域轉換，分解成一系列時間域離散頻率振幅數據體，從而反映出特定頻率振幅的空間變化，提高地震資料識別異常地質體或斷層的識別精度；②利用紅（R）、綠（G）、藍（B）3種基色來映射低頻、中頻、高頻所代表的不同的地震屬性，將表征斷裂、裂縫及斷裂帶范圍的信息融合，按照不同比例合成產生各種不同的色彩圖案，充分利用地震屬性中包含的斷層及特殊巖性的信息，彌補單一色彩不能突出異常帶的不足，增強信噪比，使成像顯示更加清晰，從而達到多屬性識別地質體和小斷層的識別的目的（圖4～圖6）。

圖4 螞蟻屬性+邊緣體屬性融合剖面圖

圖6 沿須家河組二段頂界的邊緣體屬性切片與多屬性融合切片圖

3 應用成效

3.1 斷裂檢測可靠性分析

在錄井漏失、測井資料分析基礎上利用基于螞蟻自動追蹤算法結合分頻RGB屬性融合技術可提高須家河組二段低序級斷層解釋的準確性。ZHT1、ZHT_H103井鉆遇的斷層在常規地震剖面上具有明顯的響應特征 “須家河組一段底界反射波同相軸錯斷、突然增加或消失等現象”，在相干屬性上表現為高相干異常特征，同樣在螞蟻體屬性剖面上也很明顯。低序級斷層無明顯錯段、扭曲等現象，相干屬性無高相干特征，螞蟻體屬性有一定響應特征，但受破碎帶資料信噪比影響，造成成像不清楚，斷裂平面特征模糊。在基于螞蟻屬性+分頻RGB多屬性融合剖面上，斷層特征明顯，相對更加清晰直觀，反映裂縫發育情況總體與鉆井實際情況吻合較好（圖7）：ZHT-H103井兩處漏失段在多屬性融合剖面上均位于黃色區域（黃色表示低序級斷層相對發育）；NC6井須家河組二段成像測井未見明顯裂縫，在多屬性融合剖面上位于藍—白色（藍—白表示低序級斷層不發育）；ZHT2井在多屬性融合剖面上位于藍—白色，斷裂不發育，測試為干層。

圖7 基于螞蟻屬性+分頻RGB多屬性融合剖面與錄井漏失情況圖

3.2 生產應用效果

采用基于螞蟻自動追蹤算法結合分頻RGB多屬性融合技術更精細的刻畫出ZTS地區須家河組致密砂巖氣藏低序級斷層的展布特征，相比老成果須家河組一段底界新解釋了3條低序級斷層，并綜合構造和儲層甜點預測結果部署實施鉆井2口，鉆探證實斷裂發育，斷層地震檢測符合率達100%。（圖8～圖9）這兩口井在須家河組二段測試均超過80 104m3/d，其中ZHT108-X1無阻流量超410 104m3/d，刷新四川盆地須家河組致密氣藏單井測試產量記錄。

圖8 ZT108-X1井斷縫體地震預測成果圖

圖9 測井解釋成果圖

4 結論

1）中臺山地區須家河組致密砂巖氣藏薄互儲層發育，斷裂系統復雜，低序級斷層的精細識別對于提高鉆井成功率和單井產能具有重要的意義。

2）相對比原始地震資料而言，相干等常規地震屬性可以精細識別出斷層、巖性體邊界等沉積現象，但對低序級斷層的識別能力有限，單獨使用識別斷層具有多解性和局限性。

3）基于螞蟻自動追蹤算法結合分頻RGB多屬性融合技術更容易識別出低序級斷層的分布特征，相對更清晰直觀，在四川盆地中臺山地區須家河組致密氣藏具有較好的應用效果，具有良好的推廣應用前景。