多屬性分析在哈拉哈塘斷裂及裂縫中的應用

湯浩哲，許永忠，劉永福，范秋海，張 昆，孫 琦

（1.中國礦業大學資源與地球科學學院，江蘇 徐州221116；2.中國石油塔里木油田公司研究院，新疆 庫爾勒841000）

塔里木盆地的北部隆起位于庫車坳陷和北部坳陷之間，是一個富集海、陸相油氣區域。哈拉哈塘地區則位于塔里木盆地北部隆起的輪南低凸起上，該低凸起北鄰輪臺凸起，南鄰北部坳陷，西接英買力低凸起，地層發育全，分布特征與區域相似，中新生界表現為北傾單斜，古生界呈整體南傾特征，志留系～二疊系發育全并超覆在奧陶系之上。在地質演化過程中，奧陶紀地層整體南傾并遭受過強烈削蝕，其上覆地層主要表現為相對穩定的凹陷特征，但在一定的地史演化階段也有抬升并發育一些局部的相對隆起，形成了輪南低凸起向西傾沒的鼻狀構造，整體上東高西低。該鼻狀構造與輪南、塔河油田的石油地質條件一致，是哈拉哈塘凹陷一個有利的勘探層系，可以作為哈拉哈塘凹陷油氣勘探的突破口，兼探石炭系和志留系［1］。

目前在哈拉哈塘地區已部署鉆井上百 余口，普遍在二疊系都鉆遇火成巖，厚度變化大，厚100～600m。受二疊系火成巖分布、及成藏規律復雜等因素的影響，圈閉構造往往難以落實，嚴重影響了本區的油氣勘探進程。因此，對本區二疊系火成巖的厚度、巖性及分布情況的研究具有著重要的意義。本文旨在研究工區范圍內大的地質構造，如高臺、斷層等，以為后續火山巖的精細研究做好宏觀上的地質準備。

1 基于波阻抗反演的相干屬性分析

1.1 相干體技術與波阻抗反演技術

相干體技術，是一種對震源子波不敏感的屬性［2］，應用該技術能清楚地識別斷層和地層特征。它通過比較局部地震波形的相似性，得到三維地震相關性的估計值，在出現斷層、地層巖性突變、特殊地質體的小范圍內，地震道之間的波形特征發生變化，進而導致局部的道與道之間相關性的突變，即相干值較低的點與地質不連續性如斷層和地層、特殊巖性體邊界密切相關。

地震波阻抗反演技術則是儲層預測的有效手段之一，得到的波阻抗體具有明確的地球物理意義。另一方面，與振幅等反映界面性質的參數相比，波阻抗具有更低的多解性，在波阻抗反演時間剖面上，各地層單元之間和地層單元內部巖層之間的接觸關系特征更加明顯，特別是地層的不整合接觸關系表現得尤為突出［3］。因此，反演出的波阻抗體具有多解性小，地質意義明確的優點，如與相干技術相結合，則既能有效壓制噪聲，又能突出層面中的有效構造信息。實際資料應用表明，該方法能夠有效檢測裂縫、劃定特殊地質體邊界等［4］。

在這里我們用到的反演方法是約束稀疏脈沖反演，它的基本思想是：基于地震褶積模型理論，反射系數為隨機且無窮多的，然而這個假設與地震數據的實際情況是不符的，因為地震數據是有限帶寬的數據，我們所能觀察到的僅是有限的波阻抗界面反射。約束稀疏脈沖反演的基本算法就是設法找到可觀察到的有限的稀疏脈沖。其前提假設是：地下的反射系數序列是由一系列大的或較大的反射系數疊加在高斯分布的小反射系數背景上。該算法的公式如下［5］：

約束稀疏脈沖反演的最大優點，即算法本身就加入了部分低頻信息。另一方面，由于在算法中加入了約束項使得反演的波阻抗范圍可以人為干預，進一步減小了多解性，使反演結果與地質的先驗信息更加吻合。

1.2 應用結果分析

在工區范圍內，我們首先對地震數據體進行了反演，得到波阻抗數據體，然后分別對地震數據體和波阻抗數據體提取相干屬性。所選層位為哈拉哈塘二疊系的底，即火山巖的底。為壓制噪聲，所選時窗為80ms，提取結果。從圖中我們可以清楚的看到兩者的差異。我們從兩圖中都能清楚地分辨鼻狀隆起的高臺，但是與地震數據的相干屬性相比，波阻抗體的相干屬性圖中，表示斷層的線加深變粗，高臺西側的正斷層組清晰可見，構造特征也更加明顯，有利于構造的精細識別與解釋。

拉開波阻抗剖面，Map圖上的斷層，在波阻抗剖面上顯示的非常清楚；另一方面，從波阻抗剖面上，我們還可以看到鼻狀隆起的高臺上分布著巨厚的火山巖，通過對比巖性資料，火山巖的巖性主要為英安巖；而在哈4井處，火山巖最厚，且TT層附近巖性變化大，為安山巖夾玄武巖，其下部則為巨厚的英安巖和凝灰巖，通過外部形態和具體巖性的分析，該處很可能為火山口，巖漿的噴發模式為裂隙式噴發，這為后續將要研究的火山巖的構造地質演化提供了一個突破口。

2 相關統計屬性

在Landmark的屬性提取中，相關統計（Correlation Statistics），PAL里共提供了6種相關統計屬性，用于定量描述道與道之間的相似性。這類屬性主要用于幫助識別斷層、尖滅、雜亂反射等。通過實驗發現，6種相關統計屬性中，到下一個CDP的相關時窗的滑動時間屬性和相關長度屬性對工區內的斷層裂縫有較好的反應。

2.1 道間相關時窗滑動時間屬性

到下一個CDP的相關時窗的滑動時間（Correlation Window Time Shift to Next CDP），可幫助識別傾角的突然變化，如斷層、不整合、尖滅等。

以二疊底為中心開80ms時窗，對地震數據體提取道間相關時窗滑動時間屬性。

工區西北部的X形大斷裂得到了清晰地刻畫，并且整體上凹凸有致，體現出了傾角的細微變化，使構造結構呈現出更加立體的一面。

2.2 相關長度屬性

相關長度（Correlation Length），是相似度的測量，指示橫向連續性，計算的是與本道相關系數小于0.5的道到本道的距離，距離越大，說明相似性越好。

開同樣的時窗，對地震數據體提取相關長度屬性。

清晰的線條和對比度將整個工區范圍內的地質概況形象的呈現在我們眼前，這說明該屬性對本工區內的地質構造非常敏感。

3 多屬性疊合顯示

通過上面的分析，我們發現了波阻抗體的相干屬性、地震數據體的道間相關時窗滑動時間屬性和相關長度屬性，對本工區內的斷層及裂縫有較好的指示效果。為融合它們各自的優勢，對屬性進行疊合顯示。

3.1 波阻抗相干與道間相關時窗滑動時間屬性的疊合

疊合圖確實融合了兩種屬性的優勢，尤其是工區西北部的X形斷裂，這一X形斷裂在波阻抗相干屬性圖上顯示的非常模糊，而在疊合圖上則顯示的非常明顯；另一方面，通過疊合顯示，滑動時窗屬性中凹凸不平的特質使工區內的地層得到了非常細致的刻畫，高臺西部的正斷層組也以更加形象立體的形式表現了出來。

3.2 波阻抗相干與相關長度屬性的疊合

我們發現，信號中的噪聲進一步得到了壓制，信噪比大大加強，工區內的地質構造，尤其是地質體的邊緣，顯示的比以前更加清楚，高臺西南部的輪廓及斷層的一些小細節也都表現的很好，很清晰；而且工區東部的小裂縫也更加明顯，裂縫的大小、長度等幾何特征得到了清晰的刻畫。

4 總結

本文運用多屬性分析技術對哈拉哈塘地區的斷裂構造進行了研究，并取得了良好的效果。研究發現，基于波阻抗反演的相干屬性對于工區內的斷裂構造有著很好的指示作用，圖中的信噪比大大加強，表示斷層的線加深變粗，高臺的輪廓邊緣清晰可見；另一方面，相關統計屬性，這種用于定量描述道與道之間的相似性的屬性也在本文中得到了應用，通過對比發現，到下一個CDP的相關時窗的滑動時間屬性（Correlation Window Time Shift to Next CDP）和相關長度屬性（Correlation Length）對工區內的斷層裂縫有較好的反應。最后，本文對多種屬性進行了疊合顯示，疊合圖融合了個屬性的優勢，使工區范圍內的斷層、裂縫等構造體的幾何特征得到了清晰刻畫，標定層位的構造特征也更加容易識別。

總之，本文通過提取相干屬性及相關統計屬性，對哈拉哈塘地區二疊系底部的斷裂構造進行了研究，并且通過屬性疊合，使工區內的地質構造得到了更加清晰的顯示，這對后期的處理解釋工作，在宏觀上有著重要的指導意義。

［1］崔海峰，鄭多明，滕團余.塔北隆起哈拉哈塘凹陷石油地質特征與油氣勘探方向［J］.巖性油氣藏，2009，21（2）：54－55.

［2］苑書金.地震相干體技術的研究綜述［J］.勘探地球物理進展，2007，30（1）：7－8.

［3］苗廣文，劉聰.波阻抗反演在吉林探區煤層特征分析及儲層預測中的應用［J］.地球物理學進展，2011，26（5）：1790－1791.

［4］羅俊松，盧涵宇.基于波阻抗反演地震數據體的相干屬性及應用［J］.武漢理工大學學報，2010，32（23）：121－122.

［5］唐湘蓉.地震測井聯合反演方法研究及應用［D］.成都：成都理工大學，2005.