小断层识别技术研究及应用_王彦君

S= - X
S= - X
( 1)
式中: X 为相关时窗时间长度的 1/ 2。
其次, 定义( x i , y i ) 和( x i , y i+ 1 ) 处, 数据道 L之
间的时间 t 的横测线 m 延迟的互相关函数为 Qy
Qy ( t, m , x i , y i ) =
+X
E L( t - S, x i , y i ) L( t - S- m, x i , y i+ 1 )
A re = A - A aver
( 6)
当地下有断层存在时, 其地震响应上往往会产
生振幅值的变化。剩余振幅属性实际上是将地震
响应的振幅变化/ 放大0, 从而突出振幅值产生规律
性变化的区带。这可作为小断层的解释依据。
表 1 列出了 3 种属性的原理及使用条件。
表 1 3 种识别小断层的沿层地震属性的比较
地震反射层 位追 踪合理, 地 震资 料信噪比较 高, 相位特征好。
不适 用于 波形 相似 性好、层 断 波不断的小断层。
识别小断层的有效办 法。当断 层附近斜率变化不明显或 追踪 的层 位平 滑量 大时, 会 影响 识 别效果。 识别小断层的有效办法。
综合应用这些属性有效地识别小断层可以概 括为: / 三步三结合0。
除小断层影响外, 岩性变化和地层的横向厚度 变化也可能引起同相轴的扭动及振幅的变化, 这就 需要综合判断。一方面, 在大多数情况下, 小断层 与相邻的大断层有一定的派生关系, 小断层横向延 伸不远, 或被错断或消失, 岩性尖灭线相对延伸较 远。另一方面, 可以结合地震剖面特征, 同时考虑 目的层上下同相轴的连续性, 当上下反射层有明显 的断层时, 将同相轴扭动解释为断层的延续是合理 的, 或者目的层下部同相轴出现明显的错断, 上部 表现为同相轴的扭曲, 这也是小断层的表现; 当只 有目的层段同相轴的微扭动, 而上下层段没有明显 的断层痕迹时, 究竟是小断层的反映, 还是岩性和 地层厚度变化的反映, 需综合工区内的井资料和地 震相的沉积分析加以确定。
方法
原理
适用条件
备注
沿层相干 沿层倾角方位角
沿层剩余振幅
依据断 层 附近 地 震 道之 间 的 波 形相似性变化。
沿层逐 道 计算 样 点 间的 时 间 变 化率和方位角, 斜 率和 方位角 突 变点位置反映了断层的存在。
断层附近振幅 ( 数 值, 极性) 会 产 生规律性变化。
地震 反射 同 相轴 具 有 明 显的 错 断, 地 震 资料 信 噪 比较 高, 相 位 特征好。 断层 两边 的 地层 具 有 明 显的 倾 角方位角变 化, 追踪 的层位 数据 平滑量较小 。
王彦君1, 雍学善1, 刘应如1, 苏明军1, 2, 方乐华1, 蔡 刚1
( 1. 中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院西北分院, 甘肃兰州 730020; 2. 中国石油大 学, 北京 102249)
摘要 : 在勘探后期或油田开发阶段, 认清小断层的分布极为重要。受地震资料分辨率的影响, 在常规地 震剖面上
为追踪层位的 t 0 值, $x
为x
方向 Z 6
和 Z4 两点之间的距离, $y 为y 方向 Z 8 和 Z2 两点
之间的距离) 。
而粗网格追踪、通过空间内插及平滑处理得到的层 位数据, 运算得到的沿层倾角方位角属性数据变化 量小, 无法突出异常, 不宜用来识别小断层。
图 3 小断层的沿层倾角响应
图 2 沿层倾 角与方位角计算原理
( 3)
式中: m ax Qx ( t , l , x i , y i ) 和 m ax Qx ( t, m, x i , y i ) 分别 表示延迟 l 和 m 使得 Qx 和 Qy 达到最大。该算法
是先计算主测线和联络测线方向的相干系数, 最后
合成主联方向相干系数。C2 和 C3 算法在相关文 献[ 4~ 7] 中有详细介绍, 在此不再赘述。
之间的时间 t 的纵测线 l 延迟的互相关函数为 Qx
Qx ( t , l, x i , y i ) =
+X
E L( t - S, x i , y i ) L( t - S- l, x i+ 1 , y i )
S= - X
+X
+X
E E L2 ( t - S, x i , y i ) L2 ( t - S- l , x i+ 1 , y i )
第 30 卷第 2 期 2007 年 4 月
勘探地球物理进展 P ro gr ess in Ex plor ation Geo phy sics
文章编号: 1671- 8585( 2007) 02- 0135- 05
V o l. 30, N o. 2 A pr. , 2007
小断层识别技术研究及应用
1) 沿层相干属性是在沿层位给定的时窗内, 计算相邻地震道之间的相干系数( 相似性) 。波形 相似性的变化是地下岩层特征的响应, 相邻道之间 波形相似性越好, 相干系数越大, 反映地层沉积越 稳定。当有断层存在时, 断层附近相邻地震道之间 的相似 性 变差, 相 干 系数 变 小。 自 1995 年 Bahor ich 和 F arm er 将相干性作为一种独立的地震属 性提出以来, 相干算法得到了不断的发展[ 4] , 大致
三步: 1) 通过沿层相干属性, 找出工区内的大断层; 2) 通过沿层倾角方位角属性, 能检测出在地 震剖面上产生同相轴扭曲的区带, 这种/ 区带0往往 是小断层的响应, 通过沿层相干属性一般较难 识别; 3) 通过沿层剩余振幅属性, 既可以明确地通 过沿层倾角方位角识别出小断层的实际空间位置, 还能进一步识别出断层附近同相轴虽未产生扭曲
据追踪到 1 @ 1 层位网格的相邻 9 个点的 t 0 值, 则
沿层倾角和方位角定义为
A=
(1+
g g + h)
( 4)
a=
t an- 1
h g
( 5)
第2期
王彦君等1 小断层识别技术研究及应用
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式中: A 为 倾 角;
a 为 方 位 角;
g=
Z
6
- Z4 $x
;
h=
Z
8
-Z $y
2
(
Z
i
1) 断层断距大于调谐厚度时( L > K/ 4) , 地震 反射同相轴有明显的错动, 较容易解释。
2) 储层厚度小于调谐厚度时( K/ 4> H > 0) : ①当 L < 1/ 2( K/ 4- H ) 时, 受调谐作用的影响, 断 层处只有振幅的变化没有明显断层错动; ②当 L >
收稿日期: 2006- 09- 15; 改回日期: 2006- 10- 10。 第一作者简介: 王彦君( 1979 ) ) , 男, 助理工程师, 2002 年毕业于西 南石油学院应用地球物理专业, 主要从事地震资料解释工作。
直接解释小断层往往比较困难。但是在常规地震资料中, 沿目的层及其附近强反射同相轴做层位自动 追踪比较
易于实现, 而且能够得到较好的追踪 结果, 用自动 追踪的 层位数 据计 算沿 层属性, 效 果比较 理想。 断层模 型正
演、沿层相干属性、沿层倾角方位角属性及沿层剩余振幅属性 等多种方 法综合应 用, 可以更 有效地识 别小断 层。
3) 沿层剩余振幅属性是在准确的层位追踪基 础上, 先沿层计算平均振幅, 再用与层位相应的真
可见, 沿层倾角方位角 的运算与 Z 值和道间 振幅减去平均振幅, 得到剩余振幅
距密切相关。一般来说, 层位数据的质量对应用该 属性检测断层的效果起着决定作用。要取得比较 好的检测效果, 要求输入的层位数据是完全自动追 踪和内插的, 且不能做平滑处理。从而计算出倾角 方位角属性, 其异 常可以准确地反 映断层的存在 ( 图 3) , 它对小断层的识别要比沿层相干效果好。
Hale Waihona Puke Baidu
该方法对于识别规模较大的断层比较有效, 而
对断距小于地震分辨率和地震响应只有同相轴扭
曲或振幅微小变化的断层, 识别效果不佳。 2) 沿层倾角方位角属性( DipAzim) 是沿层倾
角和方位角属性的综合。倾角方位角属性的运算
主要基于追踪的 层位成果 数据。在 DV - 1 Discov ery 解释系统中( 图 2) : Z1 ~ Z9 代表从三 维数
那么, 究竟小到什么程度可称为小断层? 在我 国东部很多地区, 通常把断距小于 10 m 的断层称 为小断层; 在地震上把接近地震分辨率( K/ 4) 的断 层称为小断层[ 3] 。
1 模型正演指导小断层解释
为了证实小断层解释的可行性, 通过二维正演 模型实验加以说明。图 1 是制作的不同断距的地 质模型( 储层厚度为 25 m , 断层断距分别为 30, 20, 15, 10, 5 m ) 及其地震响应( 地震子波频率分别为 25, 30, 35 H z) 特征。该 模型说明: 当子波频率一 定时, 断距越大, 越易识别; 当断层断距一定时, 子 波频率越大, 断层分辨率越高。从图 1 中可见, 断
2 沿层地震属性识别小断层
目前, 在三维地震数据体上识别断层的方法比 较多。概括起来主要分以下几类: ①地震剖面和时 间切片识别; ②在属性数据体如相干数据体、倾角 数据体上识别; ③沿层地震属性识别。一般来说, 要想较为详尽、合理地解释工区内的全部断层, 以 上 3 种方法需要综合应用。单就小断层的识别来 说, 在实际研究中方法③的应用显得越来越重要。 沿层地震属性识别方法主要包括: 沿层相干属性、 沿层倾角方位角属性和沿层剩余振幅属性。
在南美某盆地三维工区的研究过程中, 运用上述 方法并结合地震 剖面等多种 信息, 识别出 了常规 地震数 据体与
相干体上难以识别的小断层, 取得了较好的应用 效果。
关键词: 小断层; 模型正演; 相干; 倾角方位角; 剩余振幅
中图分类号: P631. 4
文献标识 码: A
断层是岩层或岩体顺破裂面发生位移的地质 现象[ 1] , 它对各种与断层有关的构造形成和油气运 移与聚集起着重要的控制作用。在油田勘探后期 或开发阶段, 解释和弄清微小断层的分布对落实可 采储量、产能建设、油藏管理和油藏挖潜等具有极 为重要的意义[ 2] 。现阶段, 薄互层储层已经成为各 大油田增储上产的重要领域。在许多探区, 普遍存 在 2 m 左右的储层, 小断层对这类储层能够起到良 好的封堵作用。因此, 对小断层的解释是地震解释 的重要内容之一。一般来说, 较大的断层可以通过 盆地范围内应力场分析, 变形机理分析以及了解工 区范围的构造样式, 从地震剖面特征、相干属性体 或沿层相干属性得到很好的解释。但是受地震资 料分辨率的影响, 对于微小断层, 采用前述方法进 行解释非常困难。
S= - X
+X
+X
E E L2 ( t - S, x i , y i ) L2 ( t - S- m, x i , y i+ 1 )
S= - X
S= - X
( 2)
将纵测线( l ) 和横测线( m) 的相关系数合并生成三
维相干系数 Qxy
Qxy =
max l
Qx (
t,
l,
xi,
yi
)
mmax Qx ( t, m, x i , y i )
层断距大于 15 m 时, 出现明显的同相轴错断; 断层 断距小于 15 m 时, 出现同相轴扭动现象; 断层断距 为 5 m 时, 在 35 H z 子波正演模型上, 地震响应同 相轴也有轻微扭曲, 这一点可 以指导小断层 的识 别, 验证解释结果的合理性。
图 1 断层模型正演
根据储层厚度( H ) 、断层断距( L ) 及地震资料 分辨率( K/ 4) 的变化, 通过地震资料分辨的断层有 3 种情况。
可分为 3 代: 第一代算法 C1, 即归一化互相关; 第
二代算法 C2, 即任意 多道相似 算法; 第三代算 法
C3, 即三维本征值 相干算法。目前常用软件 中相
干计算法是能量归一化后的互相关计算, 属于第一 代算法 C1[ 5] 。其具体算法如下。
首先, 定义在( x i , y i ) 和( x i+ 1 , y i ) 处, 数据道 L
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勘探地球物理进展
第 30 卷
1/ 2( K/ 4- H ) 时, 断层处相位开始有明显变化。 3) 储层厚度大于调谐厚度时( H > K/ 4) : ①当
L< K/ 4 时, 只有振幅的变化和同相轴扭曲, 没有明 显断层错动; ② 当 L > K/ 4 时, 断层处相位开始有 明显变化[ 3] 。这说明, 当断层断距小于地震分辨率 时, 反射同相轴虽然没有明显的错动或波形的明显 差异, 但是断层反射处的反射波振幅值会发生一定 的变化或同相轴发生轻微扭曲。如果能将振幅值 的变化或同相轴的扭曲/ 放大0, 使其沿层变化的规 律清晰可见, 那么, / 放大0 后的振幅值或同相轴扭 曲的规律性变化, 就可以作为小断层解释的依据。