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1、方差体裂缝检测技术在川东南官渡地区的应用 萧惠中 周大森 国土资源部海底矿产资源重点实验室 广州海洋地质调查局 摘 要： 裂缝是影响川东南官渡地区储层产能的重要因素。在对比相干体和方差体两种裂缝检测技术的处理结果后, 选择了效果更好的方差体技术应用于该地区。结果表明, 方差体裂缝检测技术能够压制地震数据体的横向连续性, 并突出其横向的不连续性, 常常用于细致的断层解释、砂体及裂缝的检测和某些复杂地质体的识别, 而局部这些细微的地质异常特征往往可以指示可能的油气圈闭。关键词： 裂缝检测; 相干体技术; 方差体技术; 川东南官渡地区; 作者简介：萧惠中, 男, 助理工程师, 硕士, 地球探测与信息
2、技术专业, 现主要从事海洋地球物理调查及其技术方法研究等方面的工作。收稿日期：2017-04-12基金：国土资源部海底矿产资源重点实验室项目 (GZH201200508) 资助Application of variance body fracture detection technology in Guandu area of southeast of SichuanXIAO Hui-zhong ZHOU Da-sen Key Laboratory of Marine Mineral Resources, Ministry of Land and Resources; Abstract： Th
3、e fracture is an important factor affecting reservoir productivity in Guandu area of southeast of Sichuan. The better variance body technique with which the better result are obtained is selected to detect the fracture in this area after compared the result of the data processed by the coherence bod
4、y with that by the variance body. The lateral continuity of the seismic data volume could be suppressed by the variance body fracture detection technique and its lateral discontinuity is highlighted. This technique is often used for detailed fault interpretation, sand body and fracture detection and
5、 the recognition of some complex geological body, the characteristics of the local subtle geological anomaly are often taken as the indicators of the existence of hydrocarbon trap.Keyword： fracture detection; coherence body technique; variance body technique and Guandu area of southeast of Sichuan;
6、Received： 2017-04-12官渡构造位于北东南西向的川东高陡构造带南端与川南东西向的娄山褶皱带构造应力交会处, 受多种构造应力的影响, 综合表现为压扭应力, 在官渡地区形成规模较大的压扭性断裂带, 造就了官渡构造目前的构造格局。经过前期勘探及对油气成藏的分析研究, 川东南官渡地区具备较好的成油地质条件, 其储层较为发育, 有陆相、海相多套储层, 其中, 陆相储层主要为下沙溪庙组、须家河组的碎屑岩储层;海相储层主要为雷口坡组、嘉陵江组孔隙裂缝型储层, 以及茅口组的岩溶缝洞型储层1。断裂带及裂缝发育带的空间展布、走向、倾向与构造应力场紧密相关, 在地震资料上表现为波场特征 (振幅、频率
7、、相位等) 的变化, 具体体现在反射同相轴上的为扭曲、错断。应用地震资料进行裂缝检测 (含断裂) , 目前最常用的裂缝检测技术有相干体分析技术和方差体技术2。1 裂缝检测1.1 相干体分析相干体技术是在对地震资料进行裂缝预测中最有效的方法之一, 目前已发展为三代, 三代算法因运算机理不同, 在处理效果上各有特点3,4。分别用三代不同算法对川东南官渡地区处理结果进行了分析和比较, 发现采用第一代相干算法处理后的剖面分辨率和信噪比较高, 处理效果更好。第一代相干算法可表示为式中:x 与 y 分别为相邻两道地震记录;m 为倾角调整参数, 主要用来适应同相轴的倾斜;C 1k为第 k 个采样点的相干值;
8、w 为半相干时窗长度;i 为采样点标号。第一代相干算法思想来自概率里的相关系数定义根据相关系数定义得到第一代相干算法公式, 应为式中: 为道记录平均值。相对于每道采样数是数百甚至上千的实际地震记录而言, 道记录平均值和道记录峰值相差约 3 个数量级, 所以求得的相干值差别不大, 从处理剖面上看基本没有区别。由此看出, 由第一代相干算法算出的相干系数就是相邻两道地震道x 与 y 的一阶混合中心矩。1.2 方差体裂缝检测方差体裂缝检测技术是反映地震波场横向差异的一种方法, 它将一般的地震资料转化为数据的差异性, 将地震信号的运动学和动力学特征结合起来进行解释。其优点是揭示并突出了与地质体变化有关系
9、的横向变化, 如断层和其它构造的差异性, 断层或地层变化在地震资料里均会出现不同程度的异常。因此, 计算同一时窗内相邻地震道间的差异性就可以用于断层的横向展布规律以及组合分析5。方差体裂缝检测技术是通过计算道集内规定时窗地震道和平均地震道间的方差值而得到方差体, 从而突出因为断层、异常地质体造成的异常。其核心是计算三维地震数据体全部样点的方差值, 即在计算时窗内使用该点和周围相邻地震道所有样点计算的均值间的方差6。式中:D ij为第 i 道第 j 个采样点方差值;L 为时窗长度 (l=3, 5, 7, 9, ) ;l= (L-1) 2, 为 n 道计算某点方差值时用的相邻道数;xij 为第 i
10、 道第 j 个采样点振幅值, 为 n 道 L 时窗长度内计算的平均振幅。应用式 (5) 可以完成三维地震数据体的裂缝检测处理。为了使差分体技术具有较高的抗噪性及适应非规则三维网的数据处理, 对以上差分体技术进行了改进。自动拾取反射波同相轴根据对三维网格数据体的精细解释, 可得到三维层位数据, 但这仅是一个大层的范围, 而相干体时窗的计算应该在一个子波的延续长度内进行, 但地震波的频带是纵横向变化的, 因此很难直接确定一个时窗长度, 而改进后的自动拾取时窗可根据波型的变化而改变。截断误差的影响选取时窗时要截取一段地震记录计算差分的平方和, 如果直接进行差分计算, 截断误差会引起差分值增大, 造成
11、假的裂缝等异常, 采用窗函数处理会避免截断误差的影响。非标准网格处理一般三维网格数据是规则的, 即每条线具有相同的 CMP 数, 本次三维网数据体南边小号线 CMP 不完整, 给三维网格纵横向差分计算带来不便, 为此, 对现有的规则三维差分体程序进行了改进, 以便能快速且高精度地对三维数据进行正确处理。2 研究区裂缝检测方法选择图 1 为用方差体方法和第一代相干方法处理的断裂检测剖面对比, 可以看出, 断裂带在两种方法处理的剖面上具有相同的断裂特征, 两剖面的差异主要表现在相干法处理剖面的分辨率比较高, 但抗干扰能力较差;而用方差体方法处理的剖面分辨率也比较高, 而且经改进的方差体技术具有较高
12、的抗噪性及适应非规则三维网的数据处理, 其三维平面图更为细致, 效果更好。因此, 本文主要应用方差体方法对官渡地区研究层位进行裂缝检测。图 1 差分法与相干法处理剖面效果对比 下载原图3 方差体裂缝检测处理官渡地区嘉陵江组地层位于三叠系下统上部, 可以将该组地层分为 5 段, 下三叠统嘉陵江组储集层较多, 在历年的勘探中, 在嘉一、嘉二、嘉三、嘉四和嘉五地层中均显示较好的工业气流。在该组地层中, 有机质的渗透率相对较低, 产气主要靠构造裂缝。下二叠统茅口组整合于栖霞组之上, 主要储集层主要分布在开阔台地相中的浅水台地、浅滩和暴露台地相带中。茅口组主要储集岩为生屑灰岩、眼球状灰岩、花斑状灰岩、砂
13、屑灰岩和暴露台地微相中的白云化灰岩。分析认为, 川东南地区茅口组主要发育古岩溶缝洞型储层, 而且岩溶的形态各异, 成因较为复杂7,8。图 2 为过 G3 井 NE315 测线嘉陵江组一段经过差分法处理后的剖面。嘉陵江组是一套海相空隙裂缝型储层, 地层内部的裂缝发育比较好。可以看出, A、B、C 处均为裂缝发育比较明显的位置, 且裂缝带的横向发育也比较好。图 3 为过 G3 井 NE315 测线茅口组经过差分法处理后的剖面。茅口组是一套海相岩溶缝洞型储层, 地层内部裂缝发育比较好。从图 3 中可以看出, A、B 两处均为裂缝发育比较明显的位置, 且裂缝的横向发育也比较好。图 4 为嘉陵江组一段和
14、茅口组三维沿层裂缝检测切片。可以看出, 异常区域主要集中在构造的两翼和中部南北走向的条带上, 而且以团块状低相干相为主, 这种相带代表了裂缝发育带或断裂破碎带, 局部位置为线状或条带状 (代表局部的小断层或断裂带) (图 4 (a) ) ;异常区域主要集中在构造的两翼和中部, 线状或条带状更加明显, 说明该地层中的小断层或断裂带更加发育 (图 4 (b) ) 。4 结论与认识方差体处理中的一个重要参数就是时窗大小, 一般情况下, 时窗长度的选择范围为 T/2-3T/2 (T 为剖面上反射波的视周期) 。当相关时窗长度小于 T/2 时, 看不到一个完整的波峰或波谷, 由此计算的小数值的区带可能反
15、映噪声, 而不只是反映小断层或存在岩性差异的位置。当相关时窗长度大于 3T/2 时, 多个反射同相轴同时出现, 由此计算出的小的差分数值区带可能反映同相轴连续, 而不是反映断层或存在岩性差异的位置, 所以时窗过大或过小均会降低断层及砂体的分辨率。官渡地区须家河组的最大特点是砂岩在剖面中占有主要地位, 该地区的地层处在背斜构造的右翼, 地势比较平缓, 根据钻井资料显示, 须家河组是主要的产气层之一。由储层地质特征研究可知, 嘉陵江组和茅口组储层是裂缝孔隙型, 孔隙是主要的储集油气空间;由裂缝检测可知, 嘉陵江组和茅口组地层在背斜构造的顶部由下至上发育一条垂直裂缝;由平面切片图可以看出, 裂缝带在
16、官渡地区呈南北走向。预测结果分析认为, 须家河组的气层形成主要是因为地下地层的气体沿着垂直裂缝向上运移且最终在须家河组砂岩层聚集的结果。综合分析认为, 官渡构造带中浅层陆相碎屑岩气藏成藏模式属于深生浅聚成藏组合类型, 即盆地深部地层中生成的天然气通过断层、裂缝、不整合面运移至浅部陆相碎屑岩地层中聚集成藏。下伏烃源岩是成藏的物质基础, 多种储层砂体是成藏的有利条件, 适时的圈闭与裂缝系统是成藏的关键, 良好的保存条件是成藏的保障。参考文献1施泽进, 王长城等.官渡三维区相控分析及储层预测D.中石化南方勘探开发分公司, 成都理工大学, 2007. 2王开燕, 徐清彦, 张桂芳等.地震属性分析技术综述J.地球物理学进展, 2013, 28 (2) :0815-0823. 3覃思, 赵宪生, 成琥等.相干与方差裂缝检测算法机制研究J.内蒙古石油化工, 2007, 12 (12) :81-84. 4吴有信, 方含珍.相干体与方差体技术在全三维地震资料解释中的应用J.安徽地质
