大港油田風(fēng)化店斷塊地震斷層解釋技術(shù)研究

張 兵 勐 睿 高 磊 呂江萍 廖宇春 劉海霞

(①中國石油大港油田分公司科技信息處；②中國石油大港油田分公司勘探開發(fā)研究院；③中國石油大港油田分公司港油資本運營中心；④中國石油華北油田分公司勘探部；⑤中國石油南方石油勘探開發(fā)有限責(zé)任公司福山油田項目部；⑥中國石油渤海鉆探職工教育培訓(xùn)中心)

0 引 言

近年來，大港油田在復(fù)雜斷塊油藏精細描述工作中，不斷轉(zhuǎn)變思路，尋求突破，在繼承和完善已有研究成果的基礎(chǔ)上，加大了滾動擴邊研究力度，取得了一系列成果和現(xiàn)場轉(zhuǎn)化經(jīng)驗[1-2]。然而在以油藏為單元的地震斷層解釋結(jié)果方面精度較差，造成這一現(xiàn)狀的主要原因：一是油藏構(gòu)造復(fù)雜，斷裂發(fā)育，且地震資料品質(zhì)差，導(dǎo)致構(gòu)造落實程度低；二是研究區(qū)受特殊巖性影響造成孔店組目的層地震同相軸連續(xù)性極差，反射雜亂，嚴(yán)重影響了目的層構(gòu)造解釋及構(gòu)造落實。針對上述問題，將地球物理技術(shù)有效地應(yīng)用到油藏精細描述中，通過地質(zhì)建模，采用相干體資料處理技術(shù)對地震數(shù)據(jù)進行精細解釋，識別主斷層，精確解釋細小斷層，提高了地震斷層解釋精準(zhǔn)度。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

大港油田風(fēng)化店斷塊位于黃驊坳陷滄東次凹孔店構(gòu)造帶，為棗園油田主體斷塊區(qū)，主要含油層位為孔店組孔一段Z 1、Z 2、Z 4等油組、孔二段、中生界安山巖儲層[3]。本文研究層位為孔店組孔一段、孔二段，其中孔一段Z 1油組為扇三角洲前緣亞相沉積，Z 2油組為沖積扇辨狀河亞相沉積，Z 4油組為扇三角洲平原亞相沉積，孔二段儲層為扇三角洲前緣亞相沉積[4]?？滓欢蝺右约?粗砂巖、粉砂巖等為主，孔二段儲層巖性則以細砂巖、次粉砂巖為主，總體上儲層巖性疏松，膠結(jié)性比較差，為巖性-構(gòu)造油藏。油藏埋藏深度淺(1 200～2 900 m)，儲層物性中等偏差，原油性質(zhì)高粘、高蠟，屬中、低滲重質(zhì)油藏[5-6]。

2 原始地震資料品質(zhì)分析

在進行地震資料解釋之前，需對地震資料品質(zhì)進行評價，一方面能夠促使解釋人員盡快熟悉地震資料，另一方面可以提高解釋人員對地震數(shù)據(jù)辨別真?zhèn)蔚哪芰?，從而提高解釋成果的可靠性[7]。

本區(qū)為地震勘探中典型的地表復(fù)雜區(qū)(圖1)，存在地表布線困難，障礙物多，造成偏移距分布差異大、炮間能量不均等問題。通過對偏移距分布范圍分析發(fā)現(xiàn)，最小偏移距大都在600 m以內(nèi)，分布較均勻，但部分物理點受障礙物分布影響無法正常布設(shè)，最小偏移距較大，造成淺層資料的缺失，形成剖面淺層缺口現(xiàn)象；同時受特殊地形如河道、村莊、油區(qū)等影響，部分資料顯示最大偏移距較小的在4 000 m以內(nèi)，一般的均在4 500 m左右，造成地震數(shù)據(jù)體采集質(zhì)量低的問題，形成斷層漂移的現(xiàn)象。

圖1 研究區(qū)地表狀況示意圖

2.1 振幅能量分析

原始地震資料由于受到地表因素的影響，存在較大的縱向和橫向能量差異。地表接收條件造成炮與炮、道與道之間存在能量差異(圖2)；藥量不同造成炮間能量差異(圖3)；空炮區(qū)、小藥量區(qū)造成疊加剖面能量差異(圖4)。

圖2 地表接收條件造成能量差異

圖3 藥量不同造成炮間能量差異

圖4 空炮區(qū)、小藥量區(qū)造成疊加剖面能量差異

2.2 頻率分析

根據(jù)原始地震資料的單炮頻率掃描及頻譜分析得出，各目的層組的優(yōu)勢頻寬分別為：孔一段為5～50 Hz；孔二段為5～45 Hz；中生界優(yōu)勢頻寬為5～30 Hz。對單炮資料的頻率分析表明，資料整體頻帶較窄，目的層主頻不高，分辨率一般，這對研究砂體發(fā)育情況及查清微幅構(gòu)造等地質(zhì)研究不利。

2.3 擾波類型及信噪比分析

大部分區(qū)域資料的品質(zhì)較好，有效反射能量強，信噪比也較高，但障礙區(qū)域激發(fā)的單炮記錄面貌略差(圖5)，隨機干擾嚴(yán)重，有效信號淹沒在噪聲中。

通過對實際地震資料的處理結(jié)果進行分析，并結(jié)合本工區(qū)的地質(zhì)情況，總結(jié)出本區(qū)地震資料有以下特點：一是特殊巖性地層對地震信號有嚴(yán)重屏蔽作用；二是本區(qū)層段屬弱波阻抗區(qū)，反射信號弱；三是環(huán)境不穩(wěn)定使地震反射波場雜亂；四是斷裂復(fù)雜影響地震疊加及偏移成像質(zhì)量。

圖5 障礙區(qū)域激發(fā)的單炮記錄面貌

3 新地震資料品質(zhì)分析

研究區(qū)現(xiàn)有的原始地震資料波組特征的層次性較差，剖面上沒有明顯的界限，斷層附近地層傾向存在失真的現(xiàn)象，新地震資料主要針對這些情況進行提頻處理，提高信噪比，使其更有利于目的層段地震解釋。對原始地震資料進行高頻重建處理后，把得到的高頻成分與原始低頻成分拼接，最終得到高頻的新地震資料。新地震資料頻寬拓展11 Hz，主頻提高5 Hz，使地震成果剖面有了明顯的改善，資料信噪比提高，斷點清晰，層間信息更加豐富，具體表現(xiàn)如下：一是資料整體信噪比有明顯的提高，同相軸連續(xù)性較好,易于對比追蹤，波組特征明顯；二是淺、中、深層的分辨率均有不同程度的提高，其淺層視主頻達到40 Hz；三是孔一段弱反射得到很好的恢復(fù)，信噪比顯著提高，孔二段反射清晰，與中生界接觸關(guān)系清楚，有利于較準(zhǔn)確地描述巖性體變化范圍及特征；四是斷點清晰，斷層歸位較準(zhǔn)確，大斷層(風(fēng)化店、李天木、孔西)斷點清楚，小斷層顯示清晰，波阻特征清楚，為工區(qū)斷裂系統(tǒng)研究及精細構(gòu)造解釋提供了可靠的依據(jù)；五是資料的品質(zhì)真實可信，保持低頻成分不變，沒有任何人為加強手段，從始至終保持相對振幅處理。

通過新老地震資料品質(zhì)對比可以看出(圖6)：一是老地震資料雖然同相軸連續(xù)性較好，但波組特征的層次性較差，剖面上沒有明顯的界限；新資料的反射波組特征好于老地震剖面，尤其館陶組、孔店組及中生界地層反射特征更為清楚，各組反射信噪比較高，對比解釋追蹤性好，各層組反映的接觸關(guān)系清楚；二是老地震資料因為斷面波波散較大，造成斷層附近地層傾向失真的現(xiàn)象；新地震資料處理結(jié)果斷點更清楚，斷層歸位準(zhǔn)確，淺中層、小斷層斷點清晰，更有利于目的層段地震解釋。

綜合分析認為，新地震資料更適合進行構(gòu)造精細解釋，因此本次研究采用新地震資料。

圖6 新老地震剖面對比

4 風(fēng)化店斷塊地震數(shù)據(jù)體速度分析

4.1 地震速度的影響因素

(1)火山巖分布不均影響地震速度。風(fēng)化店地區(qū)的火成巖分布范圍很廣，從沙三段到孔三段、中生界都有分布，而且其分布的層位、深度、厚度都在變化，其中：Z 116井在孔一段的Z 4油組出現(xiàn)火山巖，厚度為87 m；Z 1538井在孔二段1油組出現(xiàn)火山巖，厚度為102 m；Z 47井在孔二段3油組出現(xiàn)火山巖，厚度為132 m。由于火成巖的分布規(guī)律性較差，厚度變化大，直接影響到層位的標(biāo)定及速度的確定。

(2)構(gòu)造形態(tài)變化大影響地震速度。工區(qū)面積大，跨越棗園、沈家鋪兩個開發(fā)區(qū)及中間過渡帶，構(gòu)造復(fù)雜，斷層、圈閉類型多，包括地壘塊、地塹塊、抬斜塊以及斜坡帶。由于同一時代地層埋藏的深淺差異較大，直接影響到速度橫向變化。

綜合以上所述，風(fēng)化店斷塊地震速度規(guī)律性較差，直接影響了資料處理的準(zhǔn)確度及精度。如果對斷層波阻特征及斷點的歸位等造成影響，直接導(dǎo)致構(gòu)造圖的準(zhǔn)確度。

4.2 多井標(biāo)定速度模型的建立

單一地震速度并不能解決所有井的時深轉(zhuǎn)換問題，最理想做法是對所有井進行地震速度標(biāo)定，但受測井曲線限制無法實現(xiàn)。因此，選取部分有代表性的井進行標(biāo)定，建立多井標(biāo)定速度模型，進而建立時間域與深度域的關(guān)系橋梁[8-10]。速度模型更真實地反映了地下的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，提高了構(gòu)造圖的解釋精度，從圖7可以看出，火成巖的分布位置與模型中的位置基本一致。用地震速度模型的速度進行層位標(biāo)定，提高了井震吻合率，從圖8可以看出，風(fēng)化店地區(qū)的ZX 58井使用速度模型與本井單井速度對Z 5油組、K 21油組標(biāo)定結(jié)果接近，比全區(qū)僅用一個速度時井震吻合率更高。

最終，針對本區(qū)油藏斷層發(fā)育、構(gòu)造復(fù)雜和層位埋深差異大的特點，在開發(fā)區(qū)內(nèi)以鉆井資料為控制點，采用層位控制法，在開發(fā)區(qū)外采用層位沿目的層頂面提取對應(yīng)的平均速度方法，通過建立研究區(qū)高精度速度場進行變速成圖，有效提高了構(gòu)造解釋成果的精度及可靠性。

圖7 風(fēng)化店火成巖與速度模型

圖8 風(fēng)化店ZX 58井不同速度的標(biāo)定對比

5 斷層解釋技術(shù)

根據(jù)現(xiàn)有地震采集資料的分辨精度，將識別出的斷層進行精細地震解釋，先對地震剖面上識別出的主斷層進行全方位解釋，完成主斷層平面分布識別，并在此基礎(chǔ)上充分利用相關(guān)數(shù)據(jù)體、摩阻抗等資料進行細小斷層解釋，提高斷層解釋精度。

5.1 斷層整體解釋

地震斷層解釋技術(shù)包括常規(guī)地震數(shù)據(jù)體斷層解釋和應(yīng)用疊后處理的相干數(shù)據(jù)體進行精細解釋兩種方法[11-12]。疊后地震處理技術(shù)采用沿層相干數(shù)據(jù)體、相位等數(shù)據(jù)體資料，基于地震數(shù)據(jù)體資料進行解釋，對識別出的主斷層進行確認，同時對小斷層進行精細地震解釋，不僅提高了原有地震解釋成果精度，同時也提高了細小斷層解釋精度[13]。

5.2 斷層剖面解釋

基于地震數(shù)據(jù)的特點、地質(zhì)規(guī)律和油氣聚集成藏中斷層的影響程度，確定了大型斷層和小型斷層解釋的基本原則。

對于大型斷層，即在地震剖面上斷距超過半個相位，并且與相軸的錯斷相對干脆，剖面特性明確的斷層。這種斷層更易于解釋，因其斷點位置、斷距、斷面產(chǎn)狀等相關(guān)信息易于確定，而識別和解釋的標(biāo)記則取決于同相軸的錯斷及硬拐彎等特性。

對于小型斷層，即在地震剖面上斷距錯斷小于半個相位以下的小斷層，或有較大的扭曲，但扭曲部位具有一定平滑過渡的斷層。這種斷層的解釋結(jié)果往往會引起爭議，因此在進行平面組合時，要充分利用各項技術(shù)措施、各種數(shù)據(jù)體、多角度進行仔細觀察及可靠性分析，最終確定合適的取舍。故采取多線、多數(shù)據(jù)體綜合解釋的技術(shù)措施(圖9)。取不同的屬性數(shù)據(jù)體，并對發(fā)育該技術(shù)方法主要是在并列顯示的多條解釋窗口選小錯斷或微弱扭曲的相同位置進行連續(xù)的分析對比，進而判定其平面的展布特征。若錯斷或扭曲平面延伸較大，斷裂分布具有較高的規(guī)律性和較高的橫向穩(wěn)定性，則斷裂向錯斷或者扭曲面逐步變化平緩，從而可精確識別、解釋細小和細微斷層。

圖9 多線、多數(shù)據(jù)體綜合解釋小型斷層示意

6 應(yīng)用實例

雖然該區(qū)地震資料品質(zhì)差，斷層具有多解釋性，但完鉆井多，因此在本次構(gòu)造解釋過程中，堅持井震結(jié)合的研究思路，充分利用鉆井資料，達到精細解釋構(gòu)造的目的。如圖10所示，火成巖在不同區(qū)塊所侵入的地層不同，因此在地震剖面上相同的層位并非具有相同的反射。F 37-17井火成巖侵入至Z 5油組,F 38-20井和F 39-21井火成巖侵入至K 21油組的油頁巖中，造成油頁巖在地震上不可識別，K 22油組頂界為火成巖形成的強反射下緣，并由于火成巖的屏蔽作用，下伏K 22油組的頂界為中-弱反射軸，連續(xù)性差，剖面上不好追蹤，導(dǎo)致同一剖面上K 22油組出現(xiàn)截然不同的反射特征，存在對比地層缺失但地震反射軸依然連續(xù)的情況。在這種情況下，要通過連續(xù)對比火成巖強反射的上下反射特征，如果上下反射存在同相軸的扭曲，且在不同屬性體上都能夠觀察到的響應(yīng)特征，則可以解釋穿地震軸的斷層。

圖10 地震解釋剖面與測井曲線響應(yīng)

對于微小斷裂，充分利用反射軸特征、相干數(shù)據(jù)體，多角度觀察等技術(shù)，將大斷層合理延展，小的反射扭曲、錯斷進行精細解釋和可靠性分析。通過此種方法，有效規(guī)避了火成巖侵入造成的影響，并在K 22油頁巖儲層中，識別出微小斷裂12條，微小斷層的識別能力增強，有效提高了斷層解釋精度。

在地震構(gòu)造解釋過程中，要根據(jù)實際地質(zhì)情況，結(jié)合地震多剖面反射特征，以地層對比為主要依據(jù)，參考多屬性體相應(yīng)特征，調(diào)節(jié)相應(yīng)的地震解釋方案，以實現(xiàn)最終成果與實際情況吻合。

7 結(jié) 論

大港油田風(fēng)化店斷塊位于黃驊坳陷滄東次凹孔店構(gòu)造帶，為棗園油田主體斷塊區(qū)，主要含油顯示層位為孔店組孔一段Z 1、Z 2、Z 4等油組、孔二段、中生界安山巖儲層。基于區(qū)域統(tǒng)層、油組精細對比，通過疊后地震處理技術(shù)，采用沿層相干數(shù)據(jù)體、相位等數(shù)據(jù)體資料，對地震數(shù)據(jù)體資料進行解釋，對主斷層進行識別確認，同時對小斷層進行精細地震解釋。由此，不僅提高了原有地震解釋成果精度，同時提高了細小斷層解釋精度。