相干體技術在南川地區斷層解釋中的應用

李彥婧

（中國石化華東油氣分公司勘探開發研究院，江蘇南京 210007）

四川盆地及周緣海相頁巖氣勘探實踐認為，構造形變和裂縫體系是影響頁巖氣藏含氣性變化的主要因素[1，2]。對于地震地質條件比較復雜的地區，常規的解釋手段進行斷層識別及組合的難度較大。目前，相干體分析技術在斷層、河道、特殊巖性邊界的識別方面已經十分成熟。頻譜分解常與相干分析配合使用，通過突出高頻相干體來識別小斷層，實現對全頻相干的補充作用。

南川地區廣泛發育海相沉積的頁巖，研究斷裂的發育特征，將有利于降低該區頁巖氣的勘探和后續開發風險。本次研究結合實際資料情況和勘探需求，對地震資料進行相關處理后，利用頻譜分解技術，基于高分辨率本征結構算法計算相干體，用來輔助構造解釋。

1 基本原理

1.1 相干體分析技術

相干體分析技術是通過計算三維數據體中相鄰道之間地震波形的相似性，來描述地層和巖性的橫向非均勻性[3]。自相干技術提出以來，其算法經歷了第一代基于互相關的C1、第二代基于多道相似性的C2、第三代基于本征結構的C3算法上的改進[4]。基于本征結構的相干計算，它把多道地震數據組成協方差矩陣，采用主元素分析方法的思想，應用多道特征分解技術求取矩陣的相干性，分解得到特征值和特征向量[5]。首先定義一個包含J道數據的分析時窗，每道數據包含N個采樣點，D是地震數據矩陣：

整個地震數據體的協方差矩陣：

式中：DT-矩陣轉置。

第三代相干體的相干值EC計算公式為：

圖1 南川地區三維line715線地震資料圖像增強對比圖

式中：Tr（C）-矩陣的秩，等于協方差矩陣C特征值之和，λ1代表λj（j=1，2，…，j）中的最大特征值。該算法在異常體識別上橫向分辨率高、抗噪性增強。

1.2 計算參數選擇

相干體算法涉及的計算參數有橫向時窗、垂向時窗和最大傾角掃描范圍。合理選擇這三個參數，可有效提高斷層的解釋精度。

橫向時窗為參與計算的地震道數。一般來說，參與計算的道數越多，對噪聲的壓制能力越強，平均效應越大，大斷層的成像越清晰；道數減少，平均效應越弱，小斷層的成像越清晰。信噪比高的資料，可以開小時窗；信噪比低的資料，可以開大時窗。橫向時窗應根據研究目的及地震資料品質進行選擇[6]。

垂向時窗由反射波視周期T決定。時窗過小（小于半個周期），多為噪聲的反映；時窗過大，難以突顯小斷層的反射信號，降低了地質異常體的分辨率。一般選取0.5～1.5周期范圍，對于陡傾角或近于垂直的斷層，可以把垂向時窗選大一些[6]。

最大傾角掃描范圍反映的是由地層視傾角所引起的同相軸時間差。掃描范圍越大，計算量增加；掃描范圍越小，不能反映陡傾角的變化。一般通過統計實際地震資料中線方向或道方向的最大時差變化值得到。

2 相干技術的應用

南川地區位于齊岳山斷裂帶以西的四川盆地川東南褶皺帶內。頁巖層為上奧陶統五峰組-下志留統龍馬溪組,全區分布穩定，埋深在2 400 m～4 500 m，為深湖相沉積。該區經歷了長期、多期的構造運動，區內斷裂十分發育。北東向背斜是工區的主構造，斷層走向基本是北東向，平行于主構造方向。該區在常規三維解釋中遇到的困難有：受多期構造運動的影響，構造樣式相互疊置，斷裂組合復雜，存在多解性；在斷裂發育區，地震資料信噪比降低，斷點不干脆、歸位不準。針對以上問題應用頻譜分解和相干分析技術開展了斷層解釋研究。

圖1 南川地區三維line715線地震資料圖像增強對比圖

圖2 南川地區三維line715線目的層頻譜分析圖

2.1 技術流程

2.1.1 數據預處理 采用傾角控制下的成像增強技術對原始地震數據進行線性去噪。計算參數過小，效果不明顯（見圖1b），而參數過大，則改變地層產狀，容易形成地層假象（見圖1d）。經過數據預處理后（見圖1c），斷裂帶處地層連續性較原始地震資料（見圖1a）有所改善，斷點干脆。

2.1.2 頻譜分解 經過處理后的目的層波組有效頻帶范圍為10 Hz～50 Hz（見圖2），通過短時窗的離散傅立葉變換對地震數據進行分頻處理，生成10 Hz等間隔5個窄頻段的三維數據體。

2.1.3 體屬性計算 對相干運算參數進行多個時窗、多種方法的試驗，最終選取正交5道作為相干道數，垂向時窗為38 ms，最大傾角掃描范圍為1 ms/trace計算的相干體較為理想。應用上述運算參數，使用高分辨率本征結構算法對5個分頻數據體及處理后地震數據進行相干計算，形成對應的相干體。

2.1.4 沿層屬性提取 對層位數據進行平面插值、平滑，消除野值影響，減小誤差。選擇沿五峰組-龍馬溪組底面作為提取時窗，提取沿層相干屬性。

2.1.5 斷層解釋 利用常規手段和相干切片對斷層進行解釋，并用主測線、聯絡測線剖面對斷層進行驗證。

2.2 效果分析

為了去除低頻和高頻噪聲干擾，僅選取了20 Hz～40 Hz及全頻段的相干切片進行分析，五峰組-龍馬溪組底面不同頻率的沿層相干切片（見圖3）。黑色表示相干低值區，代表強不相干，多為斷層的反映。白色表示相干高值區，代表強相干，地層連續性強。

通過對比發現，大斷層的整體形態在不同頻率相干切片上均有較好的反映。20 Hz的沿層相干切片大斷層輪廓清晰，但細小斷層不明顯，連續性不好，圖3b中紅線圈出的斷層，但在較高頻切片（見圖3c、圖3d）能清晰分辨。40 Hz的沿層相干切片刻畫了大斷層附近的裂縫發育帶，反映細節更加豐富。對高頻相干切片上解釋的斷層進行驗證，圖3d藍線圈出的黑色條帶，在平面上可解釋為北東走向的斷層，對應的主測線剖面僅表現為同相軸擾動現象，圖4中藍色箭頭所示位置，并未發生明顯的錯段，即相干切片上解釋斷層存在多解性。

圖3 南川地區五峰組-龍馬溪組底面不同頻率相干平面圖

圖4 南川地區三維line630線地震剖面

由頻譜分析和常規解釋結果，頻率30 Hz的相干屬性圖與全頻數據的相干屬性圖效果最為接近，大小斷層能量均勻，特征明顯。沿層相干切片中有三種低相干現象：（1）線狀低相干：形態規則，呈線狀零星分布，強弱不一且展布較短；（2）條帶狀低相干：斷層邊界清晰，規模較大，能量強，多為斷裂帶；（3）雜亂的團塊狀低相干：主要出現在工區南部，呈大片云霧狀，由于靠近地層剝蝕邊界，地震資料信噪比低所引起。

結合工區目前的勘探情況及垂直剖面，利用上述方法共解釋3條北東走向主斷層（見圖5），為壓性逆沖推覆斷層，平面延伸距離在9 km～18 km，斷距80 m～500 m，斷面為南東傾向，呈雁列式平行展布，控制工區背斜、向斜相間的構造形態。北西傾向大斷層3條，走向北東，發育于背斜兩翼，對主斷層起調節作用。其他斷層16條，分布在主斷層附近，延伸較短，對構造不起控制作用。

圖5 南川地區五峰組-龍馬溪組斷層分布圖

3 結論

通過頻譜分解和相干技術分析在南川地區斷層解釋中的實際應用，結合常規三維解釋結果進行驗證，得出以下結論：

（1）分頻相干技術可以識別一些全頻帶數據難以發現的小斷層和裂縫發育帶，裂縫發育帶位于主斷層兩側。

（2）相干技術受地震資料品質影響較大，相干切片上存在多解性和一些假象，需要對地震資料品質進行評估并結合剖面驗證。

（3）在復雜構造內，斷層識別要綜合應用多種手段進行合理取舍，互相補充。

長慶采油二廠鉆井進尺突破18萬米

3月18日，隨著長慶油田采油二廠午平276-3口順利完鉆，該廠產能建設項目組鉆井進尺突破了18萬米，首季“成績單”為全年產能建設任務順利完成奠定了堅實基礎。

2019年采油二廠產能建設任務63萬噸，新鉆井421口，鉆井進尺94.16萬米，產能建設任務占比達全年生產任務的57.9%。

面對產建任務重、工期緊，作為加快上產的“龍頭”單位，該廠項目組緊緊圍繞“攻馬嶺、上華池、穩西峰”的發展思路，在前期優化部署的基礎上，進行方案再優化，明確提出全年淺層效益區規模要突破30萬噸，同時開展設計編制、井位測量、鉆機安排、鉆前組織、開鉆驗收等各項工作，確保產能建設工作高效運行。

在嚴把關的基礎上，為加快各項工作進度，該廠項目組建立計劃牽引、預警管理、過程管理、嚴格考核的運行機制，超前組織，狠抓節點目標完成及過程管控，強化生產組織，實現鉆、試、投無縫銜接。堅持“只有超前才能按時、只有超產才能完成”的理念，以提速提效為核心，倒排工期計劃，制定完鉆節點目標，并不定期對入井材料進行抽查、化驗，對重點工序進行現場監督，確保鉆井施工質量。

同時，結合勞動競賽活動，該項目組將各項工作量完成情況納入考核，督促各專業人員認真履行崗位職責，嚴格按照計劃開展工作，保證生產運行嚴密組織、生產環節有序銜接、生產過程安全平穩，為產能建設工作穩步加速夯實基礎。

截至目前，采油二廠產能建設項目組總共啟動鉆機32部，產建進尺達到18萬米，鉆井合格率100%。

（摘自中國石油新聞中心2019-03-19）