沿層相干斷裂分析技術(shù)及其在白云凹陷南緣的應(yīng)用

趙 釗 張功成 紀(jì) 沫 楊東升 曾清波 郭 帥

（中海油研究總院）

沿層相干斷裂分析技術(shù)及其在白云凹陷南緣的應(yīng)用

趙 釗 張功成 紀(jì) 沫 楊東升 曾清波 郭 帥

（中海油研究總院）

斷裂特征；沿層相干分析；白云凹陷南緣；斷坳轉(zhuǎn)換

1 概況

斷裂解釋是構(gòu)造解釋的重要組成部分，斷點(diǎn)位置是否準(zhǔn)確、斷層組合是否合理將直接影響最終構(gòu)造圖的精度。傳統(tǒng)的三維地震解釋主要是通過(guò)解釋一系列的二維剖面并結(jié)合水平切片來(lái)實(shí)現(xiàn)，是一種三維地震資料的二維解釋，并沒(méi)有完全利用三維地震體里豐富的信息量，解釋效率較低、精度差、受人工干預(yù)影響較大。對(duì)于南海北部深水區(qū)白云凹陷，前人在深水扇系統(tǒng)的形成機(jī)理、沉積系統(tǒng)、成藏動(dòng)力學(xué)與油氣資源潛力等方面展開(kāi)過(guò)深入研究[1-10]，而對(duì)于白云凹陷及周緣的斷裂體系缺乏系統(tǒng)的研究和統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。本文在對(duì)研究區(qū)三維地震資料開(kāi)展精細(xì)構(gòu)造解釋的基礎(chǔ)上，應(yīng)用沿層相干技術(shù)對(duì)白云凹陷南緣斷裂系統(tǒng)特征進(jìn)行更精確而直觀的構(gòu)造分析。

白云凹陷位于珠江口盆地中南部，面積約1.2×104km2，最大沉積厚度達(dá)11000m，是珠江口盆地最深大的凹陷。該凹陷跨越大陸架邊緣與斜坡的過(guò)渡帶—陸坡—深海區(qū)，是南海北部代表性的新生代深水陸坡沉積凹陷，水深為200～2000m，由北向南地殼厚度變薄，莫霍面埋深變淺，屬于地溫梯度較高的凹陷[11-15]。白云凹陷所在盆地新生代受南海邊緣海構(gòu)造旋回控制[16]，經(jīng)歷過(guò)5次大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，分別為珠瓊運(yùn)動(dòng)一幕、珠瓊運(yùn)動(dòng)二幕、南海運(yùn)動(dòng)、白云運(yùn)動(dòng)和東沙運(yùn)動(dòng)，存在多個(gè)海進(jìn)海退旋回。早始新世發(fā)生珠瓊運(yùn)動(dòng)一幕，現(xiàn)今的白云凹陷初步形成，開(kāi)始了新生代的構(gòu)造演化[17]。本文研究區(qū)位于白云凹陷南緣，南、西方向皆與南部隆起相接，東臨荔灣凹陷（圖1）。區(qū)域內(nèi)有一口鉆井，該井鉆至珠海組底并見(jiàn)油氣顯示。由白云凹陷已鉆井和區(qū)域綜合研究認(rèn)為，盆地新生界自下而上為：神狐組、文昌組、恩平組、珠海組、珠江組、韓江組、粵海組和萬(wàn)山組[18]。

圖1 白云凹陷南緣三維研究區(qū)平面位置圖

2 三維沿層相干分析技術(shù)

2.1 相干分析技術(shù)的原理

相干分析技術(shù)是利用相鄰道地震信號(hào)（如振幅、相位等）之間的相似性來(lái)描述地層、巖性等的橫向非均勻性的地震資料解釋技術(shù)[19-20]，通過(guò)計(jì)算樣點(diǎn)的方差值揭示數(shù)據(jù)體中的不連續(xù)信息，進(jìn)行斷層識(shí)別。

在三維地震數(shù)據(jù)體中取等時(shí)界面計(jì)算某一點(diǎn)附近振幅的方差可以反映出振幅的橫向變化。在規(guī)則層位面上沿層振幅變化不大，因此對(duì)應(yīng)的方差也小；而在斷層附近或巖性變化帶附近，振幅變化較大，振幅方差也大。

2.2 沿層相干切片的應(yīng)用

圖2 研究區(qū)地震剖面A

圖3 研究區(qū)3500ms相干切片

圖4 沿層相干切片

本次研究采用平面上相干識(shí)別和剖面上斷層解釋相結(jié)合的思路進(jìn)行斷層的組合，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程：①根據(jù)不相干特征解釋斷層(在不同的等時(shí)相干切片上完成)；②根據(jù)上步解釋結(jié)果投到剖面上的斷點(diǎn)及剖面反射特征解釋斷層(在不同的地震剖面上完成)；③根據(jù)上步解釋結(jié)果投到構(gòu)造圖上的上下盤(pán)斷點(diǎn)，參考沿該層位的相干切片進(jìn)行平面上的斷層組合(在某一層位的等t0構(gòu)造圖上完成)。

圖5 相干切片投影斷層組合圖

2.3 相干切片的應(yīng)用陷阱

在相干切片中，不相干數(shù)據(jù)異常不一定都是斷層，也可能是因?yàn)閹r性變化或其他地質(zhì)異常體所致，所以在解釋時(shí)應(yīng)結(jié)合垂直剖面進(jìn)行具體分析。

如圖6所示，相干切片上顯示近圓形雜亂強(qiáng)反射，結(jié)合研究區(qū)地震剖面B上可見(jiàn)自下而上的反射模糊帶，兩側(cè)地層無(wú)明顯變化，模糊帶頂部有較強(qiáng)的反射面特征，由此判斷此處非斷層發(fā)育，而是底辟構(gòu)造成因所致的熱流體上涌，這一現(xiàn)象在南海深水區(qū)較常見(jiàn)[21]。

圖7中相干切片所示區(qū)域，平面特征上疑似一條規(guī)模較大的斷層，而實(shí)際分析認(rèn)為是珠海組三角洲沉積，從研究區(qū)剖面C上可見(jiàn)該位置前積結(jié)構(gòu)明顯，反映典型的地層邊界特征。這些地質(zhì)異常體的相干顯示也證明了應(yīng)用相干體識(shí)別斷層過(guò)程中結(jié)合地震剖面的重要性。

圖6 研究區(qū)地震剖面B（左圖）和相干切片圖（右圖）

圖7 研究區(qū)地震剖面C（左圖）和相干切片圖（右圖）

2.4 相干切片的參數(shù)設(shè)置

在計(jì)算相干數(shù)據(jù)時(shí)，參數(shù)的選擇對(duì)相干切片的顯示效果有著明顯的作用，其中的核心參數(shù)為相干道數(shù)及相干時(shí)窗大小。相干道數(shù)：從斷層成像清晰度和隨機(jī)噪聲壓制程度看，參與計(jì)算的道數(shù)越多，平均效應(yīng)越大，對(duì)隨機(jī)噪聲壓制作用越大，大斷層的成像越清晰；而相干道數(shù)減少，會(huì)提高對(duì)地層邊界、小斷層的分辨率，但同時(shí)會(huì)帶來(lái)信噪干擾。相干時(shí)窗：當(dāng)相干時(shí)窗小于T/2時(shí)（T為地震波視周期），由于相干時(shí)窗較窄，看不到一個(gè)完整的波峰或波谷，據(jù)此計(jì)算的相干數(shù)據(jù)往往反映的是噪聲成分；而當(dāng)相干時(shí)窗大于3T/2時(shí)，相干時(shí)窗大、視野寬，可見(jiàn)多個(gè)同相軸，均衡了許多細(xì)小變化。

以食品藥品警察為依托，“兩法銜接”工作取得新成效。2013年以來(lái)，佛山市食品藥品監(jiān)管局與市公安局聯(lián)合，先后成立了食品藥品聯(lián)合執(zhí)法辦公室和食品藥品犯罪偵查支隊(duì)，出臺(tái)了《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)食品藥品執(zhí)法協(xié)作的通知》等文件，逐步形成案前會(huì)商研判、公安提前介入、現(xiàn)場(chǎng)各司其責(zé)、事后分工配合的良性工作機(jī)制。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年，兩部門(mén)聯(lián)合行動(dòng)50多次，移交案件366宗；2016年，聯(lián)合查處多起重大案件，食品藥品“兩法銜接”成效顯著。

運(yùn)用地震數(shù)據(jù)波形自適應(yīng)法確定時(shí)窗，由此參數(shù)優(yōu)化時(shí)窗計(jì)算可得到更真實(shí)反映同向軸特征的相干屬性。圖8為在等時(shí)條件下使用不同參數(shù)后生成的相干切片，右圖采用參數(shù)優(yōu)化方案（9道，80ms），左圖采用常規(guī)參數(shù)方案（3道，60ms），可以明顯看出右圖中斷層的成像效果更理想。參數(shù)優(yōu)化后生成的相干切片上主要斷裂的走向清晰，更利于斷點(diǎn)追蹤與斷裂分級(jí)組合。

圖8 等時(shí)條件下常規(guī)方案算出的相干切片圖（左）與參數(shù)優(yōu)化方案算出的相干切片圖（右）

3 白云凹陷南緣斷裂分析

3.1 珠江組下段頂面（T50）斷裂特征

多邊形斷層在世界深水盆地中較為常見(jiàn)，在瓊東南盆地中也有發(fā)育，在其形成機(jī)制上目前主流觀點(diǎn)認(rèn)為是細(xì)粒沉積物在超壓環(huán)境下脫水收縮形成的[22]。多邊形斷層在白云凹陷南緣的存在可以證明以下幾點(diǎn)：①斷層破裂層段為珠江組一套穩(wěn)定的海相泥巖；②斷層形成于成巖作用弱的淺埋藏期；③多邊形斷層與近東西向的構(gòu)造斷層一般呈直角相交的關(guān)系（圖9b），并且一般在相交處多邊形斷層的斷距會(huì)減小，使得斷層的封堵性減弱。

3.2 珠海組頂面（T60）斷裂特征

珠海組頂面（T60界面）是一個(gè)連續(xù)性較好、頻率高、能量較強(qiáng)的能可靠追蹤的反射界面。由沿T60層的相干切片可以看出（圖9c），該層位的斷裂平面展布以北西向與近東西向斷層為主，斷裂主要處于白云凹陷南緣邊界附近。研究區(qū)北部的近東西向斷裂延伸長(zhǎng)，普遍達(dá)到20km，表現(xiàn)為平行斷層系的組合形態(tài)，與研究區(qū)中部的北西向斷裂分帶差異明顯（圖9d）。這種分帶性可能與不同區(qū)域的巖性不同有關(guān)：研究區(qū)北部處于白云凹陷內(nèi)，而研究區(qū)中南部屬于隆起區(qū)，邊界兩側(cè)不同的地層厚度與巖性受到區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)作用后的應(yīng)變形式表現(xiàn)不同，造成了兩個(gè)方向斷裂的分帶差異。

3.3 恩平組頂面（T70）斷裂特征

圖9 研究區(qū)沿層相干切片與構(gòu)造圖

圖10 研究區(qū)地震剖面D

圖11 研究區(qū)地震剖面E

3.4 斷裂系統(tǒng)分析

根據(jù)白云凹陷南緣斷層的發(fā)育規(guī)模及對(duì)構(gòu)造的控制作用，將斷層劃分為3級(jí)。研究區(qū)發(fā)育一條一級(jí)控凹斷層，該斷層走向與白云凹陷南緣結(jié)構(gòu)走向一致，為北東向，是控制白云凹陷南部邊界的斷層，斷層發(fā)育早，延伸長(zhǎng)，水平斷距大，活動(dòng)強(qiáng)度大，但活動(dòng)時(shí)間相對(duì)短，繼承性不強(qiáng)。二級(jí)斷層是一條位于研究區(qū)南端的近東西向斷層，該斷層水平斷距大，延伸較長(zhǎng)，控制了隆起區(qū)的次洼形態(tài)。三級(jí)斷層為北東向、北西向與近東西向展布的斷層。三級(jí)斷層數(shù)量雖多，但對(duì)凹陷的構(gòu)造格局基本沒(méi)有影響，對(duì)局部圈閉的發(fā)育具有一定的控制作用。除主控?cái)鄬油猓蟛糠直睎|向斷層在漸新世前結(jié)束活動(dòng)，個(gè)別繼續(xù)活動(dòng)的斷層在恩平組沉積后活動(dòng)明顯減弱。從白云凹陷南緣斷裂系統(tǒng)三維可視化圖上可見(jiàn)該區(qū)的構(gòu)造格局和主要斷裂的空間展布（圖12）。

圖12 研究區(qū)主要斷裂系統(tǒng)三維可視化圖

4 結(jié)論

（1）利用三維體沿層相干分析技術(shù)解決了三維地震等時(shí)切片的“穿時(shí)”問(wèn)題，能客觀反映某一特定時(shí)期斷裂的平面展布，大大提高了斷裂解釋分析的精度與效率。

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Application of the coherence technique in fault analysis: a case study on the south margin of Baiyun sag

Zhao zhao, Zhang Gongcheng, Ji Mo, Yang Dongsheng, Zeng Qingbo, Guo Shuai (CNOOC Research Institute)

faulting characteristics, coherence analysis, the south margin of the Baiyun sag, fault-depression transition

P631.4

A

10.3969/j.issn.1672-7703.2017.05.012

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“南海深水區(qū)油氣資源潛力與大中型油氣田勘探方向”（2016ZX05026007）；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“南海深海地質(zhì)演變對(duì)油氣資源的控制作用”（91528303）。

趙釗（1984-），男，新疆克拉瑪依人，碩士，2011年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（北京），工程師，現(xiàn)主要從事油區(qū)構(gòu)造分析與勘探研究工作。地址：北京市朝陽(yáng)區(qū)太陽(yáng)宮南街6號(hào)中海油大廈A-11F，郵政編碼：100028。E-mail：zhaozhao2@cnooc.com.cn

2016-05-06；修改日期：2017-08-22