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地震相干体技术在识别小断层和裂缝中的应用_以川西地区

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地震 相干 技术 识别 断层 裂缝 中的 应用 地区
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收 稿 日 期 :2009 - 04 - 28 ;改 回 日 期 :2009 - 05 - 19。第 一 作 者 简 介 :韦 红 (1984 — ) ,女 ,四 川 内 江 人 ,在 读 西 南 石 油 大 学地 球 探 测 信 息 与 技 术 专 业 硕 士 ,目 前 主 要 从 事 油 气 储 层 预 测 、 地 震资 料 解 释 等 研 究 工 作 。文 章 编 号 :1671 - 8585 (2009) 05 - 0362 - 03  地 震 相 干 体 技 术 在 识 别 小 断 层 和 裂 缝 中 的 应 用— — — 以 川 西 地 区 沙 溪 庙 组 为 例韦   红 1 ,朱 仕 军 1 ,谭   勇 2 ,马 廷 虎 2(1. 西 南 石 油 大 学 ,四 川 成 都 610500 ;2. 中 国 石 油 西 南 油 气 田 分 公 司 川 东 开 发 公 司 ,重 庆 400021)摘 要 :在 川 西 地 区 ,裂 缝 是 影 响 产 能 的 关 键 ,利 用 传 统 的 相 干 研 究 方 法 很 难 识 别 出 微 小 断 层 和 裂 缝 的 发 育 位 置 。地 震 相 干 体 分 析 技 术 是 三 维 地 震 解 释 及 岩 性 分 析 的 重 要 技 术 手 段 ,通 过 倾 角 、 方 位 角 和 相 干 的 叠 加 显 示 ,除 可 以识 别 断 层 外 ,还 可 以 预 测 裂 缝 发 育 带 。 利 用 体 属 性 相 干 、 倾 角 检 测 和 方 位 角 分 析 对 川 西 地 区 沙 溪 庙 组 作 相 干 处理 ,证 实 了 该 区 高 产 气 井 的 位 置 处 于 裂 缝 发 育 带 上 。关 键 词 : 相 干 体 分 析 ;裂 缝 预 测 ;断 层 识 别 ;川 西 地 区 ;沙 溪 庙 组中 图 分 类 号 : 献 标 识 码 : 分 析 技 术 常 用 于 地 震 资 料 解 释 和 储 层 预测 研 究 [1 ,2 ] 。 地 震 相 干 体 技 术 是 近 年 来 发 展 起 来的 一 项 功 能 强 大 的 地 震 属 性 解 释 技 术 ,主 要 应 用 于地 质 构 造 、 沉 积 环 境 的 解 释 和 隐 蔽 性 油 气 藏 的 勘 探开 发 [ 3 ] 。 相 干 体 是 对 地 震 道 之 间 相 似 性 的 数 学 描述 ,是 一 种 新 的 地 震 属 性 体 [4~ 6 ] 。 本 文 根 据 地 震 数据 质 量 的 好 坏 和 要 解 决 的 实 际 问 题 ,利 用 二 进 制 、加 权 、 中 值 、 分 形 维 、 离 散 度 、 熵 计 算 等 算 法 计 算 体属 性 ,对 地 震 资 料 进 行 相 关 处 理 后 ,可 获 得 倾 角 体 、方 位 角 体 和 相 干 体 ,对 倾 角 体 、 方 位 角 体 和 相 干 体进 行 联 合 显 示 ,可 描 述 地 层 的 细 微 断 裂 、 断 层 及 裂缝 带 、 岩 性 和 油 气 水 边 界 的 变 化 ,解 决 很 多 传 统 相干 技 术 难 以 解 决 的 实 际 问 题 。1   方 法 原 理相 干 体 技 术 是 通 过 三 维 数 据 体 来 比 较 局 部 地震 波 形 、 相 位 的 相 似 性 的 。 当 地 层 岩 性 、 特 征 等 发生 横 向 变 化 时 ,必 然 导 致 地 震 波 发 生 变 化 ,从 而 引起 地 震 波 的 各 种 属 性 变 化 。 反 之 ,作 为 一 种 属 性 应用 ,地 震 波 横 向 变 化 时 ,根 据 地 震 道 相 干 性 计 算 的数 值 必 然 发 生 变 化 ,相 干 值 低 的 点 与 地 质 不 连 续 性(如 断 层 、 地 层 、 特 殊 岩 性 体 边 界 )密 切 相 关 。 因 此 ,相 干 体 切 片 包 含 了 断 层 、 微 断 裂 的 信 息 ,可 直 观 地显 示 微 断 裂 的 相 对 发 育 程 度 。 通 常 ,规 模 较 大 的 线状 或 大 曲 率 半 径 的 曲 线 为 断 层 的 显 示 ,反 之 为 微 断裂 的 显 示 。 微 断 裂 线 状 的 显 示 越 密 集 ,预 示 着 微 断裂 越 发 育 。地 震 相 干 是 对 相 邻 地 震 道 之 间 地 震 属 性 (如 波形 、 振 幅 、 频 率 和 相 位 等 ) 相 似 程 度 的 测 量 ,其 目 的是 突 出 那 些 不 相 干 的 地 震 数 据 。 由 纵 向 和 横 向 上局 部 的 波 形 相 似 性 可 以 得 到 三 维 地 震 相 关 性 的 估计 值 [7 ] 。 在 出 现 断 层 、 地 层 岩 性 突 变 或 特 殊 地 质 体的 局 部 范 围 内 ,地 震 道 之 间 的 波 形 特 征 可 能 发 生 变化 ,进 而 导 致 局 部 道 与 道 之 间 的 相 关 性 发 生 突 变 。以 “ 体 属 性 相 干 + 倾 角 检 测 + 方 位 角 ” 为 核 心 的 新一 代 相 干 分 析 技 术 ,通 过 相 干 、 倾 角 和 方 位 角 叠 合显 示 ,能 够 更 加 清 晰 地 描 述 地 质 体 产 状 的 细 微 变化 ,从 而 为 地 质 学 家 研 究 构 造 的 变 形 (褶 皱 、 裂 缝 )及 岩 性 变 化 等 ,提 供 强 有 力 的 技 术 手 段 [8 ] 。1. 1   倾 角 分 析倾 角 定 义 为 时 间 梯 度 的 大 小 ,可 用 下 式 求 取 :θ = )首 先 在 x , y (主 测 线 与 联 络 测 线 ) 方 向 分 别 检 测 倾角 ,然 后 由 其 梯 度 获 得 该 点 的 倾 角 值 ,倾 角 分 布 图可 以 展 示 层 位 构 造 起 伏 的 大 小 。 值 得 注 意 的 是 ,单独 一 个 倾 角 值 本 身 无 特 别 意 义 ,只 有 倾 角 的 相 对 变化 才 有 意 义 。1. 2   方 位 角 分 析方 位 角 φ 定 义 为 y 方 向 时 间 梯 度 与 x 方 向 时间 梯 度 之 比 的 反 正 切 。φ = y x (2)方 位 角 以 正 北 方 向 为 0° ,沿 顺 时 针 方 向 依 次 增 加至 360° ,它 提 供 了 地 质 层 位 的 倾 向 信 息 [ 9 ,10 ] 。若 对 相 干 性 、 倾 角 和 方 位 角 单 独 成 图 ,则 反 映第 32 卷 第 5 期2009 年 10 月勘 探 地 球 物 理 进 展32 ,5,2009 不 出 反 射 层 的 许 多 细 微 特 征 。 新 一 代 相 干 分 析 技术 将 3 种 属 性 进 行 叠 合 ,并 用 度 、 光 亮 度 和饱 和 度 ) 彩 色 模 型 显 示 在 一 张 图 上 [11 ,12 ] 。 与 传 统的 红 、 绿 、 蓝 ( R 彩 色 模 型 相 比 ,该 方 法 效 果 更为 明 显 ,反 射 层 特 征 更 加 清 晰 。2   效 果 分 析川 西 地 区 是 一 个 构 造 - 岩 性 复 合 气 藏 ,储 层 为低 孔 渗 、 致 密 、 非 均 质 性 极 强 的 薄 层 裂 缝 - 孔 隙 型砂 岩 储 层 ,利 用 传 统 的 相 干 研 究 方 法 ,很 难 识 别 出微 小 断 裂 和 裂 缝 的 发 育 位 置 。 因 此 ,选 择 相 干 性 、倾 角 和 方 位 角 同 时 分 析 、 叠 合 成 图 的 方 法 ,对 川 西地 区 地 震 数 据 体 进 行 相 干 处 理 。 首 先 对 研 究 区 资料 采 用 加 权 算 法 求 取 体 属 性 ,在 此 基 础 上 得 到 相 干性 、 倾 角 和 方 位 角 属 性 体 。 通 过 倾 角 和 方 位 角 叠 加的 相 干 处 理 剖 面 ,除 可 以 显 示 断 层 外 ,还 可 以 清 楚地 显 示 裂 缝 带 的 特 征 以 及 常 规 地 震 资 料 难 以 解 释的 小 断 层 和 裂 缝 。2. 1   对 小 断 层 的 识 别 效 果图 1a 为 川 西 地 区 沙 溪 庙 组 单 独 的 相 干 切 片 ,图 中 红 色 椭 圆 里 旁 边 特 征 模 糊 ,不 能 清 楚 地分 辨 出 小 断 层 来 。 图 1b 是 川 西 地 区 沙 溪 庙 组 沿 目的 层 相 干 、 倾 角 和 方 位 角 叠 合 属 性 切 片 ,黑 色 代 表强 不 相 干 区 ,反 映 地 层 错 断 或 岩 性 横 向 的 不 连 续性 ,各 种 不 同 的 颜 色 分 别 代 表 地 层 不 同 的 方 位 角(0° ~ 360° ) ,颜 色 的 深 浅 代 表 地 层 不 同 的 倾 角 (0° ~55° ) 。 它 可 以 从 两 个 方 面 来 识 别 小 断 层 : ① 利 用 相干 的 强 弱 来 识 别 小 断 层 ,黑 色 的 强 不 相 干 条 带 为 小断 层 的 发 育 处 ,相 干 条 带 的 延 伸 方 向 即 为 小 断 层 的走 向 ; ② 利 用 倾 角 、 方 位 角 的 变 化 进 一 步 识 别 更 小级 别 的 断 层 。 与 图 1a 相 比 ,图 1b 能 更 加 清 晰 地 展示 断 层 细 节 、 断 层 特 征 。通 过 沿 层 相 干 、 倾 角 和 方 位 角 叠 合 属 性 切 片 解释 ,本 区 断 层 主 要 分 为 走 向 近 南 北 向 的 逆 断 层 ,其次 为 北 北 东 向 ,少 有 北 北 西 向 。 图 1b 中 白 色 椭 圆里 (与 图 1a 中 红 色 椭 圆 对 应 )过 的 一 条 小 断层 被 清 楚 地 识 别 出 来 ,这 是 其 他 方 法 较 难 识 别 的 。图 1   川 西 地 区 沙 溪 庙 组 单 独 的 相 干 切 片 (a)和 沿 层 相 干 、 倾 角 、 方 位 角 叠 合 属 性 切 片 (b)2. 2   对 裂 缝 发 育 带 的 识 别 效 果在 相 干 体 沿 层 切 片 上 ,通 过 块 内 地 层 倾 角 、 方位 角 的 变 化 可 以 判 别 裂 缝 发 育 程 度 。 如 图 1b 中 布井 周 围 地 层 倾 角 、 方 位 角 的 变 化 快 、 变 化 范 围 大 ,而其 余 地 区 地 层 倾 角 、 方 位 角 变 化 相 对 较 小 ,表 明 布井 区 的 裂 缝 发 育 程 度 高 。 图 1b 也 清 楚 地 展 示 了 裂缝 发 育 带 的 展 布 方 向 主 要 为 南 北 向 ,产 气 井 (如 )处 于 裂 缝 发 育 带 ,与 岩 心 分 析 一 致 。图 2 是 沙 溪 庙 组 某 砂 层 组 同 时 窗 里 的 裂 缝 预测 沿 层 切 片 对 比 图 。 图 2a 为 单 独 的 相 干 切 片 图 ,只 有 黑 白 色 ,不 能 清 楚 地 显 示 裂 缝 情 况 。 图 2b 是采 用 相 干 体 分 析 技 术 (相 干 性 、 倾 角 和 方 位 角 叠 合 )获 得 的 成 果 图 ,通 过 倾 角 、 方 位 角 的 变 化 进 一 步 识别 出 更 小 级 别 的 断 层 (裂 缝 ) ,如 图 中 红 色 圆 圈 里 的363第 5 期 韦 红 等 1 地 震 相 干 体 技 术 在 识 别 小 断 层 和 裂 缝 中 的 应 用裂 缝 发 育 情 况 清 楚 地 展 示 出 来 ,显 示 它 是 裂 缝 发 育 可 能 区 。图 2   某 砂 层 组 下 部 裂 缝 预 测a 单 独 的 相 干 切 片 ; b 相 干 体 分 析 技 术 识 别 结 果3   结 论通 过 对 川 西 地 区 沙 溪 庙 组 三 维 地 震 资 料 的 相干 处 理 分 析 ,可 以 看 出 :1) 通 过 倾 角 、 方 位 角 和 相 干 体 的 叠 加 ,可 以 清楚 地 显 示 裂 缝 带 和 小 断 层 的 特 征 ,为 开 发 高 产 新 气井 提 供 有 利 的 条 件 。2) 针 对 越 来 越 复 杂 的 地 质 情 况 ,采 用 单 一 的算 法 已 不 能 很 好 地 解 决 地 质 问 题 ,需 要 联 合 多 个 属性 得 到 一 个 可 靠 的 储 层 模 型 ,并 尽 可 能 多 地 从 地 震数 据 中 获 取 地 质 信 息 。目 前 ,相 干 体 技 术 主 要 应 用 在 叠 后 地 震 数 据 体上 ,大 大 缩 短 了 三 维 地 震 数 据 的 解 释 周 期 。 但 只 有信 噪 比 高 的 地 震 资 料 解 释 出 的 断 层 才 可 信 ,否 则 很难 对 相 干 体 进 行 合 理 解 释 。 预 计 相 干 体 技 术 将 逐渐 向 叠 前 地 震 数 据 和 共 方 位 、 共 偏 移 距 地 震 数 据 的应 用 上 发 展 ,在 未 来 的 油 气 勘 探 开 发 中 发 挥 更 大 的作 用 。参   考   文   献1   王 西 文 ,苏 明 军 ,刘 军 迎 ,等 小 波 变 换 的 地 震 相 干的 算 法 及 应 用 [J ]. 石 油 物 探 ,2002 ,41 (3) :334~ 3352   张 军 华 ,王 月 英 ,赵 勇 ,等 . 小 波 多 分 辨 率 相 干 数 据 体 的提 取 及 应 用 [J ] 地 球 物 理 勘 探 ,2004 ,39 (l) :33~ 383   苑 书 金 . 地 震 相 干 体 技 术 的 研 究 综 述 [J ]. 勘 探 地 球 物理 进 展 ,2007 ,30 (1) :7~ 114   赵 政 璋 ,赵 贤 正 ,王 英 民 编 . 储 层 地 震 预 测 理 论 与 实 践[ M ]. 北 京 :科 学 出 版 社 ,2005. 2105   侯 伯 刚 ,乌 达 巴 拉 ,杨 再 岩 . 地 震 相 干 体 技 术 简 介 及 其应 用 [J ] 地 质 ,1999 ,13 (1) :121~ 1246   韩 喜 ,余 钦 范 . 子 体 相 干 技 术 在 地 震 解 释 中 的 应 用 [J ] 地 球 物 理 进 展 ,2007 ,30 (1) :47~ 517   陈 凤 云 ,杭 远 ,康 建 林 . 相 干 和 方 差 数 据 体 的 算 法 研 究及 应 用 [J ]. 物 探 与 化 探 ,2006 ,30 (3) :250~ 2548   王 永 刚 ,乐 友 喜 ,张 华 军 . 地 震 属 性 分 析 技 术 [ M ]. 山 东东 营 :中 国 石 油 大 学 出 版 社 ,2007. 2089   王 永 刚 ,李 振 春 ,刘 礼 农 ,等 . 利 用 地 震 信 息 预 测 储 层 裂缝 发 育 带 [J ]. 石 油 物 探 ,2000 ,39 (1) :57~ 6310   杨 春 峰 ,张 宏 ,田 小 敏 ,等 . 相 干 数 据 体 处 理 技 巧 及 在 精细 构 造 解 释 中 的 应 用 [J ]. 石 油 物 探 , 2004 , 43 (4) :107~ 109  11   L . 32D J ]. 1998 ,63 (4) :1 150~ 1 17612   , . 32D ]. 1995 ,14 (10) :1 053~ 1 058(编 辑 :戴 春 秋 )463 勘 探 地 球 物 理 进 展 第 32 卷 P 2009 , 32 ( 5) :346~ 350  of a in At on of a We of of of of PI 66100 ,of P 2009 , 32( 5) :351~ 355at is be of of at be as be to is be ; L A ,0041 ,2D in P 2009 , 32( 5) :356~ 361is in in of to to of we a by by It is of in be is of In to be of in is be in be B 72751 ,of in of P 009 ,32( 5) :362~ 364to in to of In in 10500 ,3 621 P 2009 , 32( 5) :365~ 369 6 in 3 621 2 2on As by 234023 ,of in 2 k 009 ,32( 5) :370~ 3752 k is an of in to of of we , to a on we of a of It is of is or it of in R 39009 ,of in at P 009 ,32( 5) :376~ 379in of is to a a C is 00101 ,009
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