基于F-K濾波的螞蟻體斷裂識(shí)別方法在克拉2氣田的應(yīng)用

管亞倫 許建華 李海豐 張偉 潘俊堯 盧奇

1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，中國·陜西 西安 710065

2.中國石油東方地球物理公司研究院庫爾勒分院，中國·新疆 庫爾勒 841000

關(guān)鍵字 克拉2氣田；斷裂識(shí)別；構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波；螞蟻體追蹤；F-K濾波

1 引言

克拉2 氣田構(gòu)造上隸屬于中國塔里木盆地北部的庫車前陸盆地，位于庫車前陸盆地逆沖帶主體部位的克拉蘇構(gòu)造帶中東部，氣田在喀桑托開地面構(gòu)造的東翼（圖1），是中國探明的特大的、山地超高壓整裝優(yōu)質(zhì)天然氣氣田，為“西氣東輸”工程的主力氣源。近年來，隨著克拉2 氣田開發(fā)的不斷深入，多口生產(chǎn)井因水侵關(guān)井，穩(wěn)產(chǎn)形勢漸趨嚴(yán)峻，迫切需要提高克拉2 氣藏?cái)嗔训淖R(shí)別精度，指導(dǎo)開發(fā)方案調(diào)整，實(shí)現(xiàn)氣藏高效開發(fā)。

圖1 克拉2 氣田區(qū)域構(gòu)造位置圖

2 方法原理

克拉2 氣田主要受多期北部沖斷帶擠壓應(yīng)力和南翼反向推覆力的擠壓應(yīng)力的影響，同時(shí)各期次應(yīng)力作用的大小和方向不同，最終應(yīng)力作用形成現(xiàn)今的復(fù)雜斷裂結(jié)構(gòu)。但受限于地震資料品質(zhì)，克拉2 氣田斷裂識(shí)別難以滿足氣藏精細(xì)開發(fā)的需求。從地震剖面上看（圖2），克拉2 氣田構(gòu)造高部位同相軸連續(xù)性較好，但對(duì)斷點(diǎn)的刻畫不清晰，而構(gòu)造南北兩翼地震資料成像較差，噪聲、干擾信息較多，斷裂識(shí)別難度較大。因此，如何有效識(shí)別構(gòu)造南北兩翼的斷裂，提高構(gòu)造高部斷裂識(shí)別的精度是克拉2 氣田斷裂精細(xì)刻畫面臨兩個(gè)難點(diǎn)。

圖2 克拉2 氣田南北向地震剖面

近年來，基于地震屬性的斷裂識(shí)別方法和基于斷裂自動(dòng)識(shí)別的螞蟻體追蹤技術(shù)被廣泛應(yīng)用于斷裂解釋的過程中。由于克拉2 氣田地震資料在構(gòu)造南、北兩翼信噪比低、成像品質(zhì)較差，且斷裂在斷距和延伸長度上存在差異，難以利用單一地震屬性同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)大斷裂和微－小斷裂的精細(xì)刻畫[1]。而螞蟻體追蹤技術(shù)雖然對(duì)微－小斷裂的刻畫具有明顯優(yōu)勢[2]，但受限克拉2 氣田高陡構(gòu)造的特征，在利用螞蟻體追蹤技術(shù)的過程中會(huì)高陡地層信息嚴(yán)重干擾斷裂識(shí)別效果，造成“假斷裂”的存在，降低斷裂識(shí)別準(zhǔn)確度。為了解決研究區(qū)微－小斷裂識(shí)別的難點(diǎn)，綜合構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波技術(shù)、地震屬性優(yōu)選、螞蟻體追蹤技術(shù)、F-K 濾波形成基于F-k 濾波的螞蟻體斷裂識(shí)別方法（圖3）。

圖3 基于F-K 濾波的螞蟻體斷裂識(shí)別方法技術(shù)流程

首先，利用地震資料解釋性處理改善地震資料品質(zhì)，提高地震資料對(duì)斷點(diǎn)刻畫能力，主要包括傾角掃描與構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波兩個(gè)部分；其次，通過不同地震屬性對(duì)克拉2 氣田構(gòu)造高部位和南北兩翼斷裂識(shí)別能力的對(duì)比分析，優(yōu)選出優(yōu)勢屬性作為螞蟻體計(jì)算的輸入數(shù)據(jù)；然后，利用螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)可進(jìn)行二次運(yùn)算提高抗噪能力的特點(diǎn)[3]，通過對(duì)螞蟻體主動(dòng)追蹤與被動(dòng)追蹤方式的對(duì)比分析，設(shè)計(jì)出合理的二次運(yùn)算流程進(jìn)行螞蟻體計(jì)算；最后，利用Geoeast 處理平臺(tái)對(duì)多次迭代螞蟻體進(jìn)行F-K 濾波，消除陡傾角地層干擾信息。

3 應(yīng)用效果分析

3.1 地震資料解釋性處理

地震資料解釋性處理分為傾角掃描和構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波兩個(gè)部分，主要目的是提高地震資料的信噪比，改善地震資料對(duì)斷裂的刻畫能力。圖4為解釋性處理前、后地震剖面對(duì)比，可以看出經(jīng)過解釋處理后的地震剖面上地震資料的信噪比提高，同相軸連續(xù)性增強(qiáng)，大斷裂邊界特征得到凸顯，微小斷裂的斷點(diǎn)刻畫更加清晰，為克拉2 氣田斷裂精細(xì)識(shí)別奠定了基礎(chǔ)。

圖4 解釋性處理前（a）、后（b）地震剖面對(duì)比

3.2 地震屬性優(yōu)選

基于地震屬性的斷裂識(shí)別方法是目前較為常用方法之一，主要是利用一些對(duì)斷裂較為敏感的巖層屬性或體屬性來識(shí)別斷裂，常用的地震屬性有相干屬性、方差屬性、曲率屬性等。

圖5是克拉2 氣田相干、方差、曲率屬性體斷裂平面圖。整體上看，基于地震屬性的斷裂識(shí)別方法在克拉2 氣田構(gòu)造南北兩翼，干擾信息較多，斷裂展布特征雜亂，斷裂識(shí)別效果差。而在構(gòu)造高部，斷裂識(shí)別精度較低，識(shí)別出的斷裂數(shù)目較少，難以滿足氣田精細(xì)開發(fā)的需求。通過對(duì)相干屬性體。方差屬性體、曲率屬性體在克拉2 氣田斷裂識(shí)別效果對(duì)比，方差屬性和曲率屬性對(duì)于克拉2 氣田構(gòu)造南北兩翼斷裂的識(shí)別效果與相干屬性相比干擾信息較多，斷裂展布不清；而在構(gòu)造高部，相干屬性斷裂刻畫清晰，斷裂平面分布規(guī)律較好，斷裂刻畫的精細(xì)程度與方差屬性和曲率屬性相比也有著顯著的優(yōu)勢。綜合以上分析，優(yōu)選相干屬性體作為下一步螞蟻?zhàn)粉櫵惴ǖ妮斎霐?shù)據(jù)。

圖5 克拉2 氣田相干（a）、方差（b）、曲率（c）屬性斷裂平面

3.3 多次迭代螞蟻體

螞蟻體追蹤技術(shù)基于蟻群算法的斷裂自動(dòng)識(shí)別方法，是Schlum-berger 公司研發(fā)的一種基于蟻群算法的地震屬性[4]。在斷裂識(shí)別過程中，通過在地震數(shù)據(jù)中設(shè)置大量的電子螞蟻，發(fā)現(xiàn)滿足預(yù)設(shè)斷裂條件的電子螞蟻將“釋放”信息素，召集其他的螞蟻集中在該斷裂處對(duì)其進(jìn)行追蹤，直到完成該斷裂的識(shí)別與追蹤[5]。對(duì)于在地震資料，噪聲是隨機(jī)的、無規(guī)律的，電子螞蟻在噪聲處遺留的信息素較少，而對(duì)于斷層，信息素較為密集，根據(jù)信息素濃度可有效區(qū)別的分噪聲和斷裂信息。螞蟻體追蹤的優(yōu)點(diǎn)是在抗噪聲、抗干擾方面有著顯著的優(yōu)勢，能夠有效地增強(qiáng)斷層識(shí)別的客觀性、準(zhǔn)確性。

Petrel 螞蟻體計(jì)算提供了兩種螞蟻?zhàn)粉櫡绞剑鲃?dòng)螞蟻?zhàn)粉櫤捅粍?dòng)螞蟻?zhàn)粉?，在相同的參?shù)條件下，主動(dòng)追蹤與被動(dòng)追蹤方式斷裂識(shí)別效果存在著明顯的差異。圖6為螞蟻體被動(dòng)追蹤、主動(dòng)追蹤斷裂平面對(duì)比圖，從圖中可以看出無論是被動(dòng)追蹤螞蟻體還是主動(dòng)追蹤螞蟻體，克拉2 氣田構(gòu)造南北兩翼的斷裂識(shí)別效果有了顯著提高，南北兩翼噪聲和干擾信息得到進(jìn)一步壓制，斷裂刻畫清晰，證實(shí)了螞蟻體有較強(qiáng)抗噪、抗干擾能力；而在構(gòu)造高部位，被動(dòng)追蹤螞蟻體與主動(dòng)追蹤螞蟻體對(duì)斷裂的識(shí)別精細(xì)程度改善明顯，構(gòu)造高部位斷裂信息豐富，斷裂走向規(guī)律性更強(qiáng)。但兩種螞蟻體追蹤方式也存在這差異，其中被動(dòng)追蹤螞蟻體斷裂識(shí)別的數(shù)量多，但斷裂的連續(xù)性及分布規(guī)律較差；主動(dòng)追蹤螞蟻體識(shí)別的斷裂雖然在走向與規(guī)律性有所改善，斷裂的連續(xù)性也較好，但整體上斷裂識(shí)別的數(shù)量較少。

圖6 克拉2 氣田螞蟻體被動(dòng)追蹤（a）與主動(dòng)追蹤（b）斷裂平面對(duì)比圖

圖7為克拉2 氣田相干屬性斷裂系統(tǒng)圖（a）與多次迭代螞蟻體斷裂系統(tǒng)圖（b）平面對(duì)比，從圖中可以看出多次迭代螞蟻體平面斷裂特征改善效果明顯，構(gòu)造高部位斷裂識(shí)別的數(shù)量顯著增多，斷裂特征的刻畫更加清晰，但構(gòu)造南北兩翼干擾信息雖然有所減少斷裂分布整體上較為雜亂[6]。圖8為克拉2 氣田多次迭代螞蟻體剖面圖（a）與地震剖面（b）平面對(duì)比圖，從圖中看，多次迭代螞蟻體在構(gòu)造南北兩翼存在高陡傾角地層的信息，對(duì)斷裂信息形成干擾，形成“假斷裂”導(dǎo)致多次迭代螞蟻體在構(gòu)造南北兩翼的斷裂規(guī)律性較差。

圖7 克拉2 氣田相干屬性斷裂系統(tǒng)圖（a）與多次迭代螞蟻體斷裂系統(tǒng)圖（b）平面對(duì)比

圖8 克拉2 氣田多次迭代螞蟻體剖面（a）地震剖面（b）對(duì)比圖

對(duì)于多次迭代螞蟻體而言，高陡地層干擾信息與真實(shí)的斷裂特征存在著明顯傾角差異。因此，利用Geoeast 處理平臺(tái)對(duì)多次迭代螞蟻體進(jìn)行F-K 濾波。圖9為克拉2 氣田F-K濾波前（a）、后（b）多次迭代螞蟻體剖面對(duì)比圖，從圖中可以看出，F(xiàn)-K 濾波后的多次迭代螞蟻體，有效地消除了高陡地層的干擾信息，真實(shí)的斷裂特征得以突顯。圖10 為克拉2 氣田F-K 濾波前（a）、后（b）多次迭代螞蟻體斷裂系統(tǒng)平面對(duì)比圖，從圖中可以看出F-K 濾波后的多次迭代螞蟻體平面斷裂特征改善效果明顯，構(gòu)造高部位斷裂刻畫精度顯著提高，斷裂平面展布規(guī)律性、連續(xù)性較好；而構(gòu)造南北兩翼斷裂分布特征明顯，斷裂刻畫能力有了顯著的提高，斷裂刻畫的準(zhǔn)確性和客觀性提高[7]。從F-K 濾波的多次迭代螞蟻體斷裂平面圖上看，克拉2 氣田斷裂走向主要分為三個(gè)方向，氣田西部以近東向走向的斷層為主，氣田東部以北東-東西走向的斷層為主，而氣田的中部則為具有走滑性質(zhì)的北西-南東向斷層，這與目前地質(zhì)認(rèn)識(shí)一致。因此，F(xiàn)-K 濾波后的多次迭代螞蟻體能為克拉2 氣田斷裂精細(xì)識(shí)別提供有力的技術(shù)支持。

圖9 克拉2 氣田F-K 濾波前（a）、后（b）多次迭代螞蟻體剖面對(duì)比圖

圖10 克拉2 氣田F-K 濾波前（a）、后（b）多次迭代螞蟻體斷裂系統(tǒng)平面對(duì)比圖

4 結(jié)論

①基于F-K 濾波的螞蟻體斷裂識(shí)別方法能夠有效地改善地震資料對(duì)斷裂的刻畫能力，在豐富斷裂信息、提高斷裂識(shí)別精度方面效果顯著，可以為高陡構(gòu)造氣藏的斷裂精細(xì)研究提供有力保證。

②通過F-K 濾波，改善了高陡地層信息對(duì)斷裂識(shí)別的影響，有效消除了“假斷裂”，凸顯了斷裂的真實(shí)分布特征，提高了斷裂解釋的客觀性和準(zhǔn)確性。