井震结合复杂断裂分级识别技...—以魏岗油田①号断裂带为例_朱煜华.pdf

收稿日期：；修订日期：。作者简介：朱煜华（），男，工程师，现从事地震资料解释及综合研究工作。：。文章编号：（）井震结合复杂断裂分级识别技术及应用 以魏岗油田号断裂带为例朱煜华，张晓亮，王树芳，庞 萌，马 玉（中国石化河南油田分公司勘探开发研究院，河南郑州）摘要：南阳凹陷中部魏岗鼻状构造带主体已整体实现井网覆盖，滚动勘探范围由鼻状构造主体转向相对勘探程度较低的周缘，目标由简单的整装构造油藏向断块破碎、储层非均质强的复杂构造油藏、断层 岩性油藏转变，因此，复杂断裂系统的精细刻画是增储挖潜的关键。利用断裂模型正演、构造导向滤波、反褶积提频、属性融合等技术，井震协同建立复杂断裂分级识别技术，将测井资料垂向上与地震资料空间上对低级序断裂的高分辨率优势结合起来，实现高效快速地识别低序级小断裂，建立了魏岗油田小断裂的识别模式，降低了构造解释的多解性，有效指导了魏岗油田断块地堑构造带复杂断块油藏的高效增储建产。关键词：魏岗油田；断块油藏；断裂数值正演；属性体；断点校正中图分类号：文献标识码：，（，）：，：；构造精细描述是油气勘探开发阶段的重点和难点，对实现富油老区复杂油藏高效评价建产具有重要意义。魏岗油田号断裂带控制下的断块整体为地堑构造，内部断裂复杂，构造破碎，已钻井含油 年 月石 油 地 质 与 工 程 第 卷 第 期小层断缺严重，油田开发后期对准确描述低级序断裂的位置和组合关系提出了更高的精度要求。目前，国内针对复杂断裂的识别方法很多，而魏岗油田实际应用的断裂识别方法比较单一，以井间地层对比或常规三维地震资料解释为主，存在局限性，例如主控断裂带附近分散井点地层缺失严重，钻井横向地层对比所恢复的油层构造与实际误差较大，魏岗号断裂带内部存在许多横向延伸短、与主控断层未连接的孤立断层，断块内部是否存在残余油层尚不清楚，目前单一钻井数据所恢复的构造无法满足精细勘探的需要；同时断裂破碎带导致常规三维地震资料同相轴呈杂乱反射，断裂准确位置与两盘断层组合关系较为复杂，对魏岗油田断块整体含油边界认识不清，井位部署风险高，故本文重点研究了井震结合对复杂断裂系统的识别及应用。魏岗地区断裂分级依据断裂是含油气盆地中控制油气生成、运移、聚集的重要因素，规模较大的断裂主要控制含油气盆地内部断块的整体构造趋势、断块的形状和产状；而规模较小的断裂进一步分割含油气断块，并使断块内部的油、气、水关系更加复杂，决定构造的规模和圈闭的有效性，直接影响井位部署和油田开发方案的制定。断裂级别是依据断裂的发育规模和对油气聚集的控制作用来划分的，在油田地质研究中通常将断裂划分为六级：一级断裂为控盆断裂，是控制凹陷形成的边界断裂，如南阳凹陷南部的新野边界断裂；二级断裂控制构造带的形成与油气聚集，如南阳凹陷控制东庄鼻状构造形成的东号断裂；三级断裂是划分断块区边界的断裂，如魏岗油田号铲式主控断裂；四级断裂是划分自然断块的边界断裂，断块内部形成独立的油水系统，一般落差 ，少数超过 ；五级断裂指断块内部无法再细分自然断块、控制局部油水分布的断裂，落差最大几十米，最小仅有 ；六级断裂是层内发育的微断裂，断距仅数厘米，地震无法识别，一般不控制油气聚集。魏岗油田断块的低序级断裂是指由魏岗油田三、四级号主控断裂上盘控制下的地堑带内部五级以下的小断裂，根据垂直地堑带的地震剖面可见，在两条主控断裂上盘所夹持的区域低序级断裂发育（图），此类断裂的水平断距和垂直落差都很小，一般只有 ，现有常规地震资料难以准确识别。研究区主要目的层主频大都为 ，频带宽度约 ，如图 剖面所示，原始地震剖面中存在大量连续性差、错断不干脆的复波、弱波组，造成断层识别困难。同时，断裂带内直井钻遇断点多、油层缺失严重，井间开发过程中油水关系复杂，单一地震或测井资料对低序级断裂空间的展布形态、接触关系精确刻画难度较大，因此，有必要利用井震结合深入开展断裂识别研究，将地堑带断裂分级刻画，挖掘魏岗地区地堑带复杂构造油藏的潜力。图 垂直魏岗号断裂带地震剖面 井震结合识别复杂断裂井震结合的目的是将测井资料垂向上与地震资料空间上对复杂断裂系统的高分辨率优势结合起来，有效识别单一钻井资料对比或单纯常规地震资料解释中容易漏失的断层，同时利用开发井区动态和静态资料进一步校正，提高断裂解释的可靠性和精度，降低复杂油藏钻探风险。利用井震结合对复杂断裂进行分级识别的详细流程见图，此流程的关键在于利用地震资料建立目标区准确的断裂组合模型及确定不同参数下的断裂地震响应特征、提高断石 油 地 质 与 工 程 年 第 期裂成像处理技术、断裂检测及属性融合应用、井控区钻井断点校正和开发井网区注、采动态资料的补充，提高构造解释精度，解决井间油水矛盾及挖掘剩余油。图 井震结合识别断层流程 断裂数值正演模拟与分析地球物理正演是对已知地质模型进行理论模拟，通过理论计算得到地球物理响应，分物理模拟和数值模拟。数值模拟是在计算机环境下利用弹性介质波场理论模拟实际地质模型的一种方法，该方法是表征地下介质结构与岩性的实际意义，解释实际地震资料的有力手段。在常规资料中，当主频一定时，断距多大的断裂可以被识别是地震资料解释工作中必须解决的问题。为了更细致地研究断裂的分辨能力，采用数值正演模拟技术，对隐蔽性断裂地震响应特征进行定量研究，建立不同类型的隐蔽性断裂识别模式。本文采用钻井资料求得的地层纵波速度与二维地质模型基于地震波垂直入射法（相当于叠加偏移剖面）进行正演模拟研究。不同断距、主频下的断裂正演模拟与分析针对魏岗地区不同序级断裂，设计不同垂向断距、主频下的断裂地质模型，在相同信噪比下，添加的随机噪音，炮点距和检波点距均为 ，时间采样间隔为 ，采用垂直入射得到不同的二维模型数值正演剖面，分析相应的地震响应特征，结果表明随着地震主频的增大，断裂分辨能力增强，垂向断距 以上断裂的地震同相轴错断、波组波形和能量变化逐步明显，垂向断距 以下的小断裂断裂特征难以识别，波组特征为轻微挠曲（图）。魏岗地区现有地震资料主频一般为 ，所以常规地震剖面上断裂的最大识别极限为 左右，基于以上认识，借助解释性提频处理、地震波形、能量变化属性等可以建立研究区断裂的地震剖面识别模式，即同相轴波组挠曲、微错断、能量不连续变化等地震反射特征。复式地堑断裂组合模式下的正演模拟与分析控制魏岗油田断块的号三级主控断裂两盘构造差异较大，其下盘断块相对稳定，内部断裂较少，而上盘断块大规模位移迫使内部构造变形较大，复杂低序级断裂密集发育，依附于主控断裂呈同向或反向排列，剖面上呈复式地堑构造特征。地堑带内部构造破碎及含油气范围不明确，有必要利用复式地堑带地质模型模拟其内部复杂的断裂波组特征，提高构造解释精度（图）。魏岗地区地层速度横向稳定，正演模拟从不同垂向断距、倾角、地震主频等方面建立地质模型，模拟复杂地堑带内部断裂反射及干涉特征，图 得出：地震主频、断裂规模是影响断裂识别的主要因素，两者呈正相关关系；断裂的水平倾角越小，断裂带横向速度影响范围越大，断面附近的畸变量和畸变范围具有累加效应，断面杂乱反射特征影响断裂位置的准确识别；断块内部垂向断距小的低序级断裂容易受邻近断裂干涉影响，隐蔽性更强。针对以上认识，进一步采取井震结合实施精细构造研究工作。井震结合低级序断裂识别技术 构造导向滤波技术地震数据是小断裂识别的基础，不同信噪比和频带宽度的地震资料对小断裂的识别能力差异较大，开展高保真解释性处理更有助于识别小断裂，也是断裂属性体提取的基础。在一般的中值滤波、平均值滤波地震成像处理过程中，对小断裂成像起一定过滤模糊作用，因此对于断裂复杂、地层存在倾角变化区域需采用构造导向滤波技术。其原理是对地震资料进行倾角、方位角估算，采用“各向异性扩散”平滑算法，针对地震同相轴分角度进一步平滑处理，使原始数据中的断续反射变得稳定，滤波后的地震剖面同相轴杂乱反射信息减少，提高了同相轴终止处（断裂）的侧向不连续反射分辨率，保存或改善了断点信息。倾角导向滤波沿倾角对地震体进行滤波平滑处理主要参数有两个，第一个为水平方向平滑半径，值域范围 ，数值越大越平滑，但太大会使地震细节消失，为保留构造细节，本文采用中值 即可；参数二为相关时窗，为计算地层倾角的参数，最佳为地震波一个波长，根据研究区地层平均速度及地震资料主频信息，设定为 ；在构造导向滤波处理后，从地震资料频谱图上，可见滤波后主频有所提高，中、低频信息得到补充，同相轴更加光滑、连续性更好，断裂特征更加清晰（图）。朱煜华等 井震结合复杂断裂分级识别技术及应用图 不同断距、主频下断裂正演模拟 断裂多属性识别技术常规的地震显示方式包括波形、变密度及变面积等，但所包含的信息不足以对复杂断块油藏的断裂给出较准确的认识，因此，需要利用不同的地震属性体来提高对断裂的识别能力。最大似然属性是 在研究断面提取和断距估算时提出的一种属性，主要用于增强断裂的地震成像效果。首先计算每一个采样点一定步长范围石 油 地 质 与 工 程 年 第 期图 不同主频下地堑带正演模拟图 构造导向滤波前后同一测线地震剖面与资料频谱对比朱煜华等 井震结合复杂断裂分级识别技术及应用内最大的非相似性属性值以及断裂、裂缝倾角和走向信息，针对常规相干易受倾斜地层干扰的问题，最大似然属性实现了基于一定步长范围内不同走向、不同倾角下的断裂增强算法，更好地压制倾斜地层的干扰，能分方向识别小断裂，比常规的相干体、蚂蚁体等技术精度更高，地质信息更加丰富。图 为滤波前后最大似然属性剖面、平面图，黑色线条指示出断裂可能发育的位置，箭头所指示位置滤波后最大似然属性识别的断裂更加清晰，提高了构造解释的识别能力。依靠单一相干、曲率、似然体等构造属性体无法对复杂断裂系统实施精细描述，而 多属性融合显示技术以色彩形式将几种优势属性通过转换融合成一个属性体，图像包含的信息更加丰富，提高了从单一属性中提取构造与岩性变化信息的能力。本文 多属性融合显示技术按照原始滤波数据体、相干属性体及最大似然体属性依次进行叠加计算，如图 所示，多属性融合后的地震体上断裂识别更准确，有效压制了背景干扰，更有利于断裂精细描述。图 不同属性地震剖面对比 井点校正技术应用井震结合构造解释，目的是发挥井震资料各自优势，精细描述断裂空间形态。首先利用已钻井精细标定，确定钻遇目标断裂在地震剖面、平面上的准确位置，控制地震资料上断层解释到准确的位置，同时在无井控制区充分利用地震资料、属性体预测结果对断裂的空间位置进行精细描述，井震资料互补，实现测井断点、地震断面及属性体的精细匹配，明确断裂空间展布，最终根据断裂发育规模、局部构造控制关系、井间油水关系等由主到次分级组合断裂，完成断点重组和断裂归位。井震结合重点落实 井钻遇断裂延伸位置及组合关系，该断裂位于地堑带内部，北东向断裂发育，构造破碎，目的层断缺，影响井间横向对比结果，单一测井资料对断裂横向延伸方向及与周围断裂组合关系等构造细节难以有效控制，仅依靠钻井结果恢复的构造结果如图 所示，魏岗号主控断裂宽断面特征明显，且存在多个横向延伸短、平面无法组合的孤立断裂，次级断裂延伸位置未确定，现有构造结果对内部复杂断块油藏难以形成有效动用。通过已钻井精细标定结果，确定、四口井钻遇目标断裂在地震剖面、平面上的准确位置，断裂末端邻近的 井目的层段未钻遇断裂，同时地震资料上未见明显断裂特征，井间油水关系不存在矛盾，根据井震解释断点位置，确定、四口井钻遇目标断裂末端延伸至 井区，首端交于魏岗号主控断裂上，目标断裂依附于魏岗号主控断裂出现，属于主控断裂伴生次级断裂，组合关系如图 所示。应用效果通过基于井震结合的复杂断裂分级描述技术，与原认识相比（图），三、四级主控断裂走向和倾向石 油 地 质 与 工 程 年 第 期图 低序级断裂井中断点校正技术图 魏岗地区断块地堑带 小层新老断裂构造对比基本一致，但在断面形态及组合关系方面变化较大，宽断面更为破碎，共解释断裂 条，魏岗、号主控断裂碎裂成 条，断裂空间延伸、组合关系更加清晰，结合已开发井网油水关系验证，断裂组合结果准确，过去的构造主体宽断面内部落实复杂断块圈闭 个，构造解释精度显著提高。通过井震结合整体解剖，逐层梳理、逐块落实，地堑带内部部署的 、四口滚动探井均钻遇油层，其中 井日产油.，井日产油 ，井日产油 ，井日产油 ，新增可动用储量 ，进一步对该复杂断块油藏实施开发建产工作，部署开发井 口，均钻遇油层，新建产能 ，实现南阳凹陷富油老区复杂断块油藏的高效增储建产。结论（）滚动勘探开发阶段面临的局部地质条件十分复杂，对复杂断块油藏重建地下断裂体系提出了更高的精度要求，采用井震联合断裂分级描述，实现钻井断点校正、地震空间描述、属性体融合刻画相结合，精确描述了断裂的空间展布及组合关系，可最大限度地恢复地下真实构造形态。朱煜华等 井震结合复杂断裂分级识别技术及应用（）魏岗油田三、四级断裂控制下的地堑带内部低序级断裂发育，构造破碎，基于井震结合的断裂分级描述技术应用效果显著，区域内井与井之间、单井与断裂之间、不同断块之间的构造细节逐步完善，结合实钻井数据建立起研究区低序级断裂识别模式，对富油老区复杂断块油藏精细挖潜具有重要意义。（）断裂空间形态复杂多变，对井震结合前后构造变化较大的区域应从实钻情况出发，如新井钻遇断点情况、油水层变化、井网注采矛盾等综合分析，开展回顾性评估，逐步修正构造细节，验证低级序断裂的可靠性，对后期完善注采井网、剩余油分析等提供依据。参考文献 束宁凯，宋力，汪新文 基于地震正演与井震结合的低序级断层描述技术及应用 现代地质，（）：罗群，黄捍东，王保华，等 低序级断层的成因类型特征与地质意义 油气地质与采收率，（）：肖开宇，胡祥云 正演模拟技术在地震解释中的应用 工程地球物理学报，（）：李希元，景田，吴昊 火山岩的地震波场特征及其岩相的识别方法 大庆石油地质与开发，（）：王静，张军华，刘显太，等 低序级断层波动方程正演及特征分析 地球物理学进展，（）：陈国文，沈亚，袁云超，等 柴西南地区岩性油藏地震评价关键技术方法 岩性油气藏，（）：，（）：张璐，何峰，陈晓智，等 基于倾角导向滤波控制的似然属性方法在断裂识别中的定量表征 岩性油气藏，（）：姜秀娣，翁斌，刘亚茹，等 分频混色技术在高精度地震解释中的应用 地球物理学进展，（）：李艳芳，程建远，朱书阶，等 基于 渲染技术的地震多属性分析技术 煤炭学报，（）：朱煜华，张晓亮，刘盛阳，等 南阳凹陷魏岗地区井震一体化构造重构与滚动勘探实践 复杂油气藏，（）：（编辑 蒲洪果）（上接第 页）参考文献 赵振宇，孙远实，李程善，等 鄂尔多斯盆地奥陶系地层划分与对比研究 特种油气藏，（）：鲍志东，李儒峰，冯增昭 鄂尔多斯盆地东西部奥陶系对比再研究 地质论评，（）：乔玉珍 元素录井在碳酸岩地区沉积相分析中的应用 录井工程，（）：徐健，德勒恰提加娜塔依 米兰科维奇旋回识别与天文标尺的建立 地质科技通报，（）：杨越东 鄂尔多斯盆地天环北段奥陶系克里摩里组沉积微相及储层特征研究 北京：中国石油大学（北京），张涛，张亚雄，金晓辉，等 鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组碳酸盐岩 蒸发岩层系层序地层模式及其对源 储的控制作用 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