相干體技術(shù)在泌陽(yáng)王集－新莊地區(qū)的應(yīng)用

李恒權(quán)，鄭 融，王雙泉，朱文方，徐良斌，侯長(zhǎng)軍

（1.中國(guó)石化河南油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河南南陽(yáng) 473132；2.中國(guó)石化河南石油勘探局地球物理勘探公司）

三維相干體技術(shù)自20世紀(jì)90年代提出以來(lái)，在識(shí)別斷層、礁體、河道、巖性體邊界、地層不整合等地質(zhì)現(xiàn)象中取得了較好效果，經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，其算法及實(shí)用性都有很大提高，隨著三維地震技術(shù)的不斷發(fā)展，相干體技術(shù)在勘探中的作用日益明顯。本文通過(guò)不同的相干算法，不同的實(shí)驗(yàn)參數(shù)來(lái)尋求適合研究區(qū)構(gòu)造復(fù)雜、小斷層發(fā)育特點(diǎn)的一套技術(shù)方法。

1 相干體技術(shù)特點(diǎn)

相干是多道數(shù)據(jù)間的相似程度的一種度量，由于三維數(shù)據(jù)體反映了地下一個(gè)規(guī)則網(wǎng)格的反射信息，當(dāng)?shù)叵麓嬖跀鄬踊蚱渌貙硬贿B續(xù)變化時(shí)，在這些不連續(xù)點(diǎn)的兩側(cè)，地震道會(huì)表現(xiàn)出不同的反射波特征，從而導(dǎo)致局部道與道之間的相干性突變，通過(guò)提取不相關(guān)的異常，突出不連續(xù)性，直接在三維地震數(shù)據(jù)體上識(shí)別特殊地質(zhì)現(xiàn)象，極大程度上避免了人為因素造成解釋結(jié)果的隨意性及不合理性。

目前，相干體技術(shù)主要經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段，形成了完整的三代相干算法。第一代算法C1主要基于互相關(guān)算法（Correlation），該算法的主要特點(diǎn)是：在縱向和橫向各取兩道，其縱橫向相交處為一公共道，在某一時(shí)窗范圍內(nèi)，計(jì)算主測(cè)線及聯(lián)絡(luò)測(cè)線方向的互相關(guān)系數(shù)值，然后取其平方根作為該公共道在時(shí)窗中心的互相關(guān)系數(shù)。其優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算量小，容易實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是抗干擾能力差，效果也較差，受地震資料品質(zhì)的影響大。該算法以LandMark中的esp及esp along horizon為主要代表。

第二代算法C2主要基于相似性算法（semblance），該算法主要特點(diǎn)是：在垂直分析時(shí)，其時(shí)窗可以限制到幾個(gè)采樣點(diǎn)大小，能夠更精確地計(jì)算簿的、細(xì)微的地層特征［1］，利用任意多道地震數(shù)據(jù)，計(jì)算多道相似性及橢圓或矩形范圍內(nèi)的多道數(shù)據(jù)的相似系數(shù)，通過(guò)計(jì)算多道相似或者方差來(lái)反映地震數(shù)據(jù)體的連續(xù)性，該算法抗噪能力有了很大的提高，橫向分辨的效果不太好。該算法主要以GeoProbe中的semblance及Geoframe中的Variance為代表。

第三代算法C3主要基于多道或多子體的本征結(jié)構(gòu)（Eigen Structure）算法，將數(shù)學(xué)中的矩陣特征結(jié)構(gòu)引入到相干分析中，利用特征結(jié)構(gòu)來(lái)計(jì)算相干，通常被稱(chēng)為本征值相干。該算法的主要特點(diǎn)是：對(duì)每一道每一樣點(diǎn)求得與周?chē)鷶?shù)據(jù)的相干性，形成一個(gè)表征相干性的三維數(shù)據(jù)體，即計(jì)算時(shí)窗內(nèi)的數(shù)據(jù)相干性，把這一結(jié)果賦予時(shí)窗中心樣點(diǎn)，這樣既可以壓制連續(xù)性 ，突出不連續(xù)性，又可以定量地反映地震特征的橫向變化［1］。該算法主要以Epos中的Coherence Cube為代表，該算法的結(jié)果分辨率高，抗噪能力較強(qiáng)，能更精細(xì)地反映細(xì)小斷裂，得到的圖像最清晰的，缺點(diǎn)是計(jì)算量比較大。

2 應(yīng)用實(shí)例及效果分析

王集－新莊地區(qū)位于泌陽(yáng)凹陷的北部斜坡東段，整體表現(xiàn)為被斷層復(fù)雜化的寬緩鼻狀構(gòu)造，向東南傾沒(méi)，該區(qū)主要發(fā)育一系列北東及北北東向斷層，這些斷層斷距大，延伸距離長(zhǎng)，與北西向斷層相切割，形成了一系列規(guī)模不同的鼻狀背景下的斷鼻、斷塊群［2－3］，目前，在該構(gòu)造帶上已發(fā)現(xiàn)了王集、楊樓、新莊三個(gè)油田（圖1）。

圖1 泌陽(yáng)凹陷王集－新莊區(qū)域位置

該區(qū)構(gòu)造破碎，斷裂復(fù)雜，剖面上斷層相互交錯(cuò)，切割關(guān)系不明顯；平面上，構(gòu)造被分割成多個(gè)斷鼻、斷塊，實(shí)際生產(chǎn)中存在井間油水關(guān)系矛盾，如何有效的理清斷裂系統(tǒng)關(guān)系及識(shí)別小斷層是該區(qū)構(gòu)造解釋的關(guān)鍵［4－5］。

利用王集－新莊地區(qū)新采集的高精度三維地震資料開(kāi)展研究，針對(duì)不同的目標(biāo)，制作不同的相干體，通過(guò)一系列的相干體的制作，在北部斜坡發(fā)現(xiàn)了一批小斷層，落實(shí)了一批圈閉，同時(shí)，通過(guò)優(yōu)化相干體技術(shù)解決了一些生產(chǎn)實(shí)際中的油水關(guān)系矛盾，取得了較好的勘探效益。

2.1 優(yōu)化相干體技術(shù)對(duì)小斷層的識(shí)別

在該區(qū)開(kāi)展精細(xì)解釋過(guò)程中，注重平面與剖面的結(jié)合，特別在平面解釋中，注重相干數(shù)據(jù)體的應(yīng)用，針對(duì)不同的需求，制作了多套相干數(shù)據(jù)體。

在該區(qū)解釋中，利用普通的相干切片，如圖2a，第一代相干算法（LandMark中的esp）制作的相干切片，大的斷層可以反映出來(lái)，但不夠清晰，針對(duì)第一代算法，分別從不同方面來(lái)分析，通過(guò)實(shí)驗(yàn)不同的參數(shù)，不同方向道組合，不同的時(shí)窗參數(shù)，得到的結(jié)果依舊不理想，為此，利用第三代相干算法（Epos中的Coherence Cube），計(jì)算得到本征值相干數(shù)據(jù)體（圖2b），通過(guò)圖2b可以看出斷層刻畫(huà)的很清晰，一些小斷層及斷層組合也識(shí)別的很清楚，在解釋中，充分利用多套數(shù)據(jù)體來(lái)精細(xì)刻畫(huà)斷層，特別注重切片上一些層間小斷層的解釋。

圖2 王集－新莊地區(qū)三維地震相干體800 ms時(shí)間切片

2.2 優(yōu)化相干技術(shù)解決油水關(guān)系矛盾

在解釋中相干體水平切片顯示了其特有的優(yōu)勢(shì)，在老油田勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中，經(jīng)常遇到油水關(guān)系矛盾，下面通過(guò)利用相干技術(shù)來(lái)分析該區(qū)一個(gè)典型的油水關(guān)系矛盾的問(wèn)題。

在王集EW35井區(qū)（圖3），儲(chǔ)層主要受王集、侯莊三角洲共同影響［6］，砂體發(fā)育，油水關(guān)系復(fù)雜，構(gòu)造低部位的EW35井在H3Ⅲ6油組試獲工業(yè)油流，而位于高部位的EW38井在該小層上為水層，XQ100為含油水層。井間對(duì)比表明，該小層砂體相對(duì)穩(wěn)定，通過(guò)研究認(rèn)為出現(xiàn)高部位是水，低部位是油的這種現(xiàn)象的原因是對(duì)該區(qū)構(gòu)造還是沒(méi)有認(rèn)識(shí)清楚，需要對(duì)該區(qū)的構(gòu)造開(kāi)展精細(xì)研究。

圖3 王集地區(qū)T53地震反射層局部構(gòu)造

為此，對(duì)該區(qū)開(kāi)展精細(xì)的構(gòu)造研究，制作了不同算法、不同參數(shù)的相干體，對(duì)這些相干體開(kāi)展詳細(xì)研究。在普通的相干體上（見(jiàn)圖4a），在目的層800 ms處，EW35與EW38之間存在變化，具體變化位置難以確認(rèn)，通過(guò)利用第三代相干算法，發(fā)現(xiàn)了該區(qū)域的具體變化位置，對(duì)該算法進(jìn)行優(yōu)化，得到新數(shù)據(jù)體（圖4b），可以確定小斷層的準(zhǔn)確位置，通過(guò)該相干體切片，最終在剖面上確定該區(qū)域存在一條北北西方向的小斷層，由于該小斷層的存在，EW35井位于該斷塊的高部位，具備圈閉條件，所以H3Ⅲ6為油層，而EW38井位于該圈閉外，不在同一個(gè)圈閉內(nèi)，因此不含油。

2.3 推廣應(yīng)用

圖4 EW35井區(qū)三維地震相干體800 ms時(shí)間切片

王集西翼勘探程度相對(duì)較低，多口井均見(jiàn)良好油氣顯示，但一直沒(méi)有獲得突破。針對(duì)該區(qū)勘探現(xiàn)狀，制作不同尺度的相干數(shù)據(jù)體，對(duì)比不同算法的相干體，圖5a為第一代相干算法計(jì)算得到的，圖5b為本征值相干得到的，兩相干體切片均為840 ms，該切片對(duì)應(yīng)ZC10井的H3Ⅳ4小層，對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在圖5b中斷裂系統(tǒng)細(xì)節(jié)反映更清楚，斷層更清晰。通過(guò)利用相干數(shù)據(jù)體，對(duì)該區(qū)開(kāi)展精細(xì)構(gòu)造解釋?zhuān)l(fā)現(xiàn)了一系列的斷鼻塊圈閉，共解釋和落實(shí)圈閉15個(gè)，部署井位10口，新增石油地質(zhì)儲(chǔ)量100多萬(wàn)噸（圖6），在王集西翼取得了較好的勘探效果。

圖5 王集西三維地震相干體840 ms時(shí)間切片

圖6 王集西ZHCH10區(qū)塊新增含油面積分布

通過(guò)本征值相干體技術(shù)的應(yīng)用，在王集－新莊地區(qū)重新解釋了一批小斷層，落實(shí)了一系列的小斷塊、斷鼻圈閉，共發(fā)現(xiàn)圈閉40多個(gè)，部署井位32口，新增探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量900.87×104t。

3 結(jié)束語(yǔ)

在構(gòu)造復(fù)雜的區(qū)塊勘探中，斷層的識(shí)別以及斷裂系統(tǒng)組合是關(guān)鍵，特別在老區(qū)勘探中，斷層明顯的斷塊及斷鼻圈閉已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，目前面臨著隱伏斷層及小斷層的識(shí)別問(wèn)題。

（1）解釋中根據(jù)不同的目的，選擇合適效率、合適參數(shù)及精度的相干算法；

（2）優(yōu)化的相干算法在識(shí)別小斷層方面有著特別重要的意義，制作相干體過(guò)程中，對(duì)相干參數(shù)要多實(shí)驗(yàn)，選擇適用于本地區(qū)的參數(shù)；

（3）解釋中要多結(jié)合井資料分析，地震地質(zhì)充分結(jié)合，平面剖面相互印證，充分發(fā)掘三維地震資料的豐富信息。

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