相干体技术在泌阳王集－新庄地区的应用

2013-10-25李恒权王双泉朱文方徐良斌侯长军

石油地质与工程 2013年3期

李恒权，郑融，王双泉，朱文方，徐良斌，侯长军

（1.中国石化河南油田分公司勘探开发研究院，河南南阳 473132；2.中国石化河南石油勘探局地球物理勘探公司）

三维相干体技术自20世纪90年代提出以来，在识别断层、礁体、河道、岩性体边界、地层不整合等地质现象中取得了较好效果，经过二十多年的发展，其算法及实用性都有很大提高，随着三维地震技术的不断发展，相干体技术在勘探中的作用日益明显。本文通过不同的相干算法，不同的实验参数来寻求适合研究区构造复杂、小断层发育特点的一套技术方法。

1 相干体技术特点

相干是多道数据间的相似程度的一种度量，由于三维数据体反映了地下一个规则网格的反射信息，当地下存在断层或其它地层不连续变化时，在这些不连续点的两侧，地震道会表现出不同的反射波特征，从而导致局部道与道之间的相干性突变，通过提取不相关的异常，突出不连续性，直接在三维地震数据体上识别特殊地质现象，极大程度上避免了人为因素造成解释结果的随意性及不合理性。

目前，相干体技术主要经历了三个发展阶段，形成了完整的三代相干算法。第一代算法C1主要基于互相关算法（Correlation），该算法的主要特点是：在纵向和横向各取两道，其纵横向相交处为一公共道，在某一时窗范围内，计算主测线及联络测线方向的互相关系数值，然后取其平方根作为该公共道在时窗中心的互相关系数。其优点是计算量小，容易实现。缺点是抗干扰能力差，效果也较差，受地震资料品质的影响大。该算法以LandMark中的esp及esp along horizon为主要代表。

第二代算法C2主要基于相似性算法（semblance），该算法主要特点是：在垂直分析时，其时窗可以限制到几个采样点大小，能够更精确地计算簿的、细微的地层特征［1］，利用任意多道地震数据，计算多道相似性及椭圆或矩形范围内的多道数据的相似系数，通过计算多道相似或者方差来反映地震数据体的连续性，该算法抗噪能力有了很大的提高，横向分辨的效果不太好。该算法主要以GeoProbe中的semblance及Geoframe中的Variance为代表。

第三代算法C3主要基于多道或多子体的本征结构（Eigen Structure）算法，将数学中的矩阵特征结构引入到相干分析中，利用特征结构来计算相干，通常被称为本征值相干。该算法的主要特点是：对每一道每一样点求得与周围数据的相干性，形成一个表征相干性的三维数据体，即计算时窗内的数据相干性，把这一结果赋予时窗中心样点，这样既可以压制连续性，突出不连续性，又可以定量地反映地震特征的横向变化［1］。该算法主要以Epos中的Coherence Cube为代表，该算法的结果分辨率高，抗噪能力较强，能更精细地反映细小断裂，得到的图像最清晰的，缺点是计算量比较大。

2 应用实例及效果分析

王集－新庄地区位于泌阳凹陷的北部斜坡东段，整体表现为被断层复杂化的宽缓鼻状构造，向东南倾没，该区主要发育一系列北东及北北东向断层，这些断层断距大，延伸距离长，与北西向断层相切割，形成了一系列规模不同的鼻状背景下的断鼻、断块群［2－3］，目前，在该构造带上已发现了王集、杨楼、新庄三个油田（图1）。

图1 泌阳凹陷王集－新庄区域位置

该区构造破碎，断裂复杂，剖面上断层相互交错，切割关系不明显；平面上，构造被分割成多个断鼻、断块，实际生产中存在井间油水关系矛盾，如何有效的理清断裂系统关系及识别小断层是该区构造解释的关键［4－5］。

利用王集－新庄地区新采集的高精度三维地震资料开展研究，针对不同的目标，制作不同的相干体，通过一系列的相干体的制作，在北部斜坡发现了一批小断层，落实了一批圈闭，同时，通过优化相干体技术解决了一些生产实际中的油水关系矛盾，取得了较好的勘探效益。

2.1 优化相干体技术对小断层的识别

在该区开展精细解释过程中，注重平面与剖面的结合，特别在平面解释中，注重相干数据体的应用，针对不同的需求，制作了多套相干数据体。

在该区解释中，利用普通的相干切片，如图2a，第一代相干算法（LandMark中的esp）制作的相干切片，大的断层可以反映出来，但不够清晰，针对第一代算法，分别从不同方面来分析，通过实验不同的参数，不同方向道组合，不同的时窗参数，得到的结果依旧不理想，为此，利用第三代相干算法（Epos中的Coherence Cube），计算得到本征值相干数据体（图2b），通过图2b可以看出断层刻画的很清晰，一些小断层及断层组合也识别的很清楚，在解释中，充分利用多套数据体来精细刻画断层，特别注重切片上一些层间小断层的解释。

图2 王集－新庄地区三维地震相干体800 ms时间切片

2.2 优化相干技术解决油水关系矛盾

在解释中相干体水平切片显示了其特有的优势，在老油田勘探开发过程中，经常遇到油水关系矛盾，下面通过利用相干技术来分析该区一个典型的油水关系矛盾的问题。

在王集EW35井区（图3），储层主要受王集、侯庄三角洲共同影响［6］，砂体发育，油水关系复杂，构造低部位的EW35井在H3Ⅲ6油组试获工业油流，而位于高部位的EW38井在该小层上为水层，XQ100为含油水层。井间对比表明，该小层砂体相对稳定，通过研究认为出现高部位是水，低部位是油的这种现象的原因是对该区构造还是没有认识清楚，需要对该区的构造开展精细研究。

图3 王集地区T53地震反射层局部构造

为此，对该区开展精细的构造研究，制作了不同算法、不同参数的相干体，对这些相干体开展详细研究。在普通的相干体上（见图4a），在目的层800 ms处，EW35与EW38之间存在变化，具体变化位置难以确认，通过利用第三代相干算法，发现了该区域的具体变化位置，对该算法进行优化，得到新数据体（图4b），可以确定小断层的准确位置，通过该相干体切片，最终在剖面上确定该区域存在一条北北西方向的小断层，由于该小断层的存在，EW35井位于该断块的高部位，具备圈闭条件，所以H3Ⅲ6为油层，而EW38井位于该圈闭外，不在同一个圈闭内，因此不含油。

2.3 推广应用

图4 EW35井区三维地震相干体800 ms时间切片

王集西翼勘探程度相对较低，多口井均见良好油气显示，但一直没有获得突破。针对该区勘探现状，制作不同尺度的相干数据体，对比不同算法的相干体，图5a为第一代相干算法计算得到的，图5b为本征值相干得到的，两相干体切片均为840 ms，该切片对应ZC10井的H3Ⅳ4小层，对比发现，在图5b中断裂系统细节反映更清楚，断层更清晰。通过利用相干数据体，对该区开展精细构造解释，发现了一系列的断鼻块圈闭，共解释和落实圈闭15个，部署井位10口，新增石油地质储量100多万吨（图6），在王集西翼取得了较好的勘探效果。