劉 群，李海英，鄧光校

(中國石化西北分公司勘探開發(fā)研究院，新疆烏魯木齊830011)

近幾年塔河油田開展了大面積三維地震的二次采集，由于采集設(shè)備的快速發(fā)展，以及三維地震觀測系統(tǒng)設(shè)計(jì)、激發(fā)、采集方式的日趨完善，使得地震資料的品質(zhì)得到了較大幅度的提高，從而為各種斷裂檢測方法的應(yīng)用提供了良好的資料基礎(chǔ)，本文以塔河油田南部桑塔木南三維地震二次采集資料，面積546.75 km2斷裂預(yù)測成果為例進(jìn)行論述。

1 斷裂發(fā)育的背景及特點(diǎn)

塔河油田在地質(zhì)歷史時(shí)期經(jīng)歷了加里東期、海西期、印支－燕山期及喜馬拉雅期等多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，使塔河油田形成了復(fù)雜斷裂構(gòu)造系統(tǒng)［1－5］。奧陶系碳酸鹽巖斷層以直立走滑斷層為主，大部分?jǐn)鄬訑嗳牖?，垂直斷距較小。塔河地區(qū)南部由北北東向、近南北向、北東東向3組斷裂體系交互構(gòu)成(圖1)，其中加里東早期—加里東中期，在南北擠壓應(yīng)力的作用下，形成的北北東向走滑斷裂最發(fā)育，延伸長度大、分布廣;其次是加里東晚期－海西早期形成的近南北向走滑斷裂，對早期的北東東向斷裂形成切割;海西晚期在北西－南東向擠壓應(yīng)力作用下，伴隨阿克庫勒凸起的，形成了北東東向斷裂，此組斷層規(guī)模相對較小。

圖1 桑塔木南三維工區(qū)一間房頂面斷裂平面分布Fig.1 Plane view of fracture distribution on the top Yijianfang Formation in south Songtamu 3D acreage

2 碳酸鹽巖斷裂地震檢測技術(shù)

2.1 本征值算法相干斷裂檢測技術(shù)

相干算法到目前為止經(jīng)歷了3代發(fā)展，即相關(guān)算法、相似算法、本征值算法［6－8］，其精細(xì)程度每一步都得到了很大的提高，塔河油田近幾年利用Pardigm軟件精細(xì)相干本征值算法，在碳酸鹽巖的裂縫檢測及巖溶河道刻畫上，取得了很好的應(yīng)用效果。本征值算法原理是兩道振幅值交會(huì)，可以確定一個(gè)主方向軸和一個(gè)最小方向軸。當(dāng)兩道完全一致時(shí)，所有樣點(diǎn)將按主方向軸排列成一條直線;當(dāng)兩道完全相反(振幅大小表征的波形)時(shí)，所有樣點(diǎn)將按最小方向軸排列成一條直線。用兩個(gè)不同比例的向量分別表示主軸和最小方向軸，一般情況下，長向量沿主軸方向，短向量沿最小方向軸方向。在線性代數(shù)中，這兩個(gè)向量對應(yīng)協(xié)方差矩陣中的特征值(本征值)，稱為本征向量。可以利用線性代數(shù)的矩陣運(yùn)算很容易計(jì)算本征值，用它作為表征波形差別的參數(shù)。

塔河油田南部桑塔木南二次采集三維資料，地震資料品質(zhì)很好，通過對其應(yīng)用Pardigm軟件模塊進(jìn)行本征值相干體處理，通過沿T74反射波(中奧陶統(tǒng)一間房組頂面)進(jìn)行相干值提取，可以清晰看到，塔河南部中奧陶統(tǒng)一間房組頂面三組主干斷裂的平面展布形態(tài)(圖2)。北北東向斷裂普遍發(fā)育，且延伸長度較長，橫向?qū)挾容^寬;南北向斷裂橫向?qū)挾容^窄，且切割早期的北北東向斷裂;北東東向斷裂發(fā)育規(guī)模不大、數(shù)量較少。本征值精細(xì)相干的優(yōu)點(diǎn)是對檢測規(guī)模相對較大的斷裂很有優(yōu)勢，斷裂格架非常清楚。

2.2 螞蟻體追蹤斷裂檢測技術(shù)

螞蟻?zhàn)粉櫵惴ㄊ悄M自然界中真實(shí)蟻群的覓食行為而產(chǎn)生的一種新型仿生類優(yōu)化算法，基于螞蟻算法的原理［9－11］，由斯倫貝謝公司在 Petrel軟件中推出了一種斷裂自動(dòng)分析和識(shí)別的智能系統(tǒng)。該技術(shù)的基本原理如下:在地震數(shù)據(jù)體中播撒大量的“螞蟻”，當(dāng)“螞蟻”在地震屬性體中發(fā)現(xiàn)滿足預(yù)設(shè)斷裂條件的斷裂痕跡時(shí)它將“釋放”某種信號(hào)，召集其他區(qū)域的“螞蟻”集中在該斷裂處對其進(jìn)行解釋，直到完成該斷裂的識(shí)別。而其它不滿足斷裂條件的斷裂痕跡將不進(jìn)行標(biāo)注。最后將獲得一個(gè)低噪音、具有清晰斷裂痕跡的數(shù)據(jù)體。

螞蟻體斷裂智能檢測精度相對較高，能夠檢測到尺度較小的斷裂，但對地震資料的品質(zhì)要求較高，高品質(zhì)的資料，可以獲得很好的檢測效果，塔河油田南部桑塔木南三維地震資料由于是二次重新采集的資料，面元較小(25 m×25 m)，覆蓋次數(shù)較高(96次)，因此資料品質(zhì)很好，應(yīng)用Petrel軟件螞蟻體斷裂檢測技術(shù)，取得了非常好的應(yīng)用效果，對規(guī)模較大的斷層輪廓刻畫不如本征值相干，但對細(xì)小斷裂的精細(xì)刻畫要比本征值相干精度高，可以看到碳酸鹽巖小型斷裂的平面展布規(guī)律(圖3)，特別是北東東向小型斷裂相比本征值相干數(shù)量增加了很多，但在工區(qū)的東部缺少了南北向斷裂，將二者結(jié)合起來指導(dǎo)斷裂的解釋具有很好的互補(bǔ)效果。

圖2 桑塔木南三維工區(qū)一間房組頂面本征值相干平面圖Fig.2 Plane view of eigen coherent on the top Yijianfang Formation in south Songtamu 3D acreage

圖3 桑塔木南三維工區(qū)一間房組頂面螞蟻體斷裂檢測平面圖Fig.3 Plane view of ant tracking fracture detection on the top Yijianfang Formation in south Songtamu 3D acreage

3 斷裂檢測技術(shù)的綜合應(yīng)用及效果

參考本征值相干(圖2)、螞蟻體斷裂檢測(圖3)平面展布特征成果，對塔河油田南部桑塔木南三維區(qū)中奧陶統(tǒng)一間房組碳酸鹽巖儲(chǔ)層進(jìn)行了斷裂綜合解釋，取得了很好的解釋效果，解釋結(jié)果見圖1，通過斷裂的綜合解釋，對塔河油田南部地區(qū)斷裂的展布形態(tài)、形成期次有了較為清楚的認(rèn)識(shí)。將解釋的斷裂多邊形(藍(lán)線條)與振幅變化率碳酸鹽巖儲(chǔ)層預(yù)測結(jié)果(紅黃色條帶)疊合(圖4)，可以清楚地看到碳酸鹽巖儲(chǔ)層沿?cái)嗔寻l(fā)育的規(guī)律特征，基于此規(guī)律，南部地區(qū)在井位部署時(shí)沿?cái)嗔褞нM(jìn)行部署。

塔河油田南部斜坡區(qū)奧陶系油氣主要沿?cái)嗔褞нM(jìn)行充注，油氣充注程度低，油層薄，油水關(guān)系復(fù)雜，如何在斷裂帶上尋找局部油氣富集的油藏是關(guān)鍵［12－20］，必須結(jié)合地形、斷裂、儲(chǔ)層等因素綜合考慮。在斷裂檢測及儲(chǔ)層預(yù)測的基礎(chǔ)上，結(jié)合前期實(shí)鉆井的資料，總結(jié)了兩種與斷裂相關(guān)度較高油氣富集模式:主干斷裂上傾封擋型、分支斷裂上傾封擋型。主干斷裂封擋型為主干斷裂的上傾方向斷裂發(fā)生終止，致密碳酸鹽巖基巖對油氣形成封擋，在斷裂的終止部位油氣發(fā)生聚集成藏(圖4，圖5)，如S1181井累產(chǎn)原油達(dá)14.5×104t;分支斷裂上傾封擋型，為主干斷裂儲(chǔ)層非常發(fā)育，對向高部位運(yùn)移的油氣缺乏封擋，形成通路，而在主干斷裂上的分支斷裂上傾方向致密灰?guī)r對油氣形成封擋，油氣聚集成藏(圖4)，如S1102井累產(chǎn)原油2×104t。

圖4 桑塔木三維一間房組頂面斷裂多邊形與振幅變化率屬性疊合平面圖Fig.4 Overlay map of plane fault polygon and amplitude variation rate on the top Yijianfang Formation in south Songtamu 3D acreage

圖5 過S1181井地震剖面Fig.5 Seismic profile tied to Well S1181

據(jù)此認(rèn)識(shí)在塔河油田南部桑塔木二次采集三維區(qū)部署了一批勘探開發(fā)井約24口，其中產(chǎn)油井14口、氣井3口，油水同出2口，氣水同出1口，水井4口，在塔河油田南部油水關(guān)系復(fù)雜的地區(qū)，取得了較好的勘探效果(圖4)。

4 結(jié)論

應(yīng)用二次采集高品質(zhì)桑塔木南三維地震資料，使本征值相干、螞蟻體追蹤斷裂檢測技術(shù)，在碳酸鹽巖斷裂檢測方面得到了充分發(fā)揮，應(yīng)用檢測結(jié)果結(jié)合剖面對斷裂進(jìn)行了很好的解釋，斷裂解釋成果配合儲(chǔ)層預(yù)測成果，總結(jié)了油田斜坡區(qū)油氣富集的兩種模式，即主干斷裂上傾封擋型、分支斷裂上傾封擋型，為尋找隱蔽斷控縫洞型油藏提供了依據(jù)，在實(shí)際勘探中也取得了較好的效果。但是也應(yīng)看到，由于塔河油田南部地區(qū)埋深較大(大于6 000 m)，地震資料分辨率較低，很多斷控油藏上傾方向的封擋性并不是很好判別，且不同斷裂其油氣充注強(qiáng)度也不同，給斷控縫洞型油藏的預(yù)測帶來了一定的困難，因此隨著地震勘探技術(shù)的進(jìn)步，還需不斷提高地震資料的精度及斷裂檢測的精度，同時(shí)加強(qiáng)多學(xué)科綜合研究，提高鉆探的成功率。

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