微小断层识别技术在南阳凹陷马店地区的应用

2016-06-27朱煜华贾艳霞范凤英张晓亮

石油地质与工程 2016年3期

朱煜华,马　荣,贾艳霞,范凤英,张晓亮

(中国石化河南油田分公司物探研究院，河南郑州 450048)

朱煜华,马荣,贾艳霞,范凤英,张晓亮

(中国石化河南油田分公司物探研究院，河南郑州 450048)

摘要：随着南阳凹陷滚动勘探的不断深入，对成藏起着控制性作用的微小断层成为勘探开发研究的重点，这类断层级别较低断距较小或因地震资料品质较差而难以发现。利用地震地质综合研究方法，基于高精度三维地震资料，应用地震正演模型、倾角+方位角+沿层振幅联合属性、蚂蚁体算法等微小断层识别技术，有助于重新认识区域构造格局、油藏类型和油气成藏规律，对构造复杂地区滚动勘探开发、扩大储量规模具有较大的现实意义。

关键词：南阳凹陷；构造解释；复杂断块；微小断层；蚂蚁体

马店地区位于南阳凹陷东部张店鼻状构造带东翼，沉积物源主要来自北东方向的社旗低凸起，储层主要受金华-张店三角洲砂体控制，主要发育三角洲前缘亚相水下分流河道、河口坝和前缘席状砂等沉积微相；张店鼻状隆起形成时间早于南阳凹陷大量排烃期(核一段至廖庄组沉积末期)，并且邻近南部牛三门主生油次凹，是油气运移聚集的有利指向区。马店地区是拉张应力释放区，断层发育，受断层规模、活动期次、产状不一等影响，构造破碎，圈闭隐蔽性强，成为南阳凹陷深化勘探的难点。

1隐蔽油气藏勘探难点

1．1构造破碎、断块小，微小断层发育

勘探实践表明：马店地区已发现的油藏与断层有关的占到90%，特别是数量众多、对成藏起着关键性作用、隐蔽性较强的微小断层。微小断层常常伴随着主控断裂，对局部应力起着调节作用，断距一般小于20 m，延伸距离小于1 km，常规地震解释手段难以识别，与不同级别断层纵横交错、相互切割，形成不同规模的复杂断块群，在构造有利部位形成小、碎、贫、散的断鼻断块构造油藏。此外，微小断层的存在，进一步导致油水关系复杂化，加大了该区的勘探开发难度。

1.2断裂组合方式复杂多变，多解性强

受复杂断裂系统及地震资料品质影响，不同级别断层在构造解释中组合样式复杂多变，存在多解性。马店地区主要发育有阶梯状、地堑式、地垒式、 "Y"字型、"人"字型等多种断裂组合样式，而不同组合样式对油气成藏起着至关重要的作用。微小断层的存在进一步增加了构造解释的难度。

2微小断层识别技术应用[1-7]

2.1断层正演模拟技术研究

如何精确地识别区内断层(尤其是微小断层)和合理组合断裂系统，是该区勘探开发要解决的首要问题之一。为此设计了10 m、20 m、30 m、40 m、50 m不同断距的断层地质模型，结合实际钻井给出相应的地层速度。在19 Hz主频雷克子波无噪音干扰下，利用射线追踪法进行正演模型分析研究，验证理论条件下地震可分辨的断层断距大小(图1、图2)。地震子波频率为19 Hz、10 m断距时，仅能看到地震同相轴呈连续或微弱的扭动反射特征，进一步验证剖面上同相轴微小的扭动都有可能是断层的表现；断距大于20 m以上的断层，地震反射同相轴明显断开。但实际地震资料由于受各种噪音影响，断层识别能力要比理想模型明显降低。

2.2倾角+方位角+沿层振幅联合属性

倾角、方位角可用来衡量地层和构造的方位变化情况。倾角通常可以指示研究区内的不连续性，而方位角通常可以突出研究区内的连续区域(保持同一方位)。通过优化参数设置，把两种地震属性体混合起来，可以更加突出构造变化的细节。

均方根振幅对特别大的振幅非常敏感，用来反映岩性、地层层序变化、不整合、断层、流体变化等。通过实际应用，隐藏在地震数据中的断层、地层等地质信息通过倾角、方位角、均方根振幅混合属性得到明显加强，较清晰地勾画出断层的空间展布特征和地下构造形态。

图1　正演模型提高对微小断层识别

图2　正演模型分析提高对微小断层识别

2.3蚂蚁体算法

蚂蚁追踪法是通过在地震数据体中播撒大量电子蚂蚁，对断层异常值进行追踪，同时释放断层信息素，以信息素作为通讯介质传递信息，召集一定范围内的其他蚂蚁集中过来，共同协作进行断层的识别、追踪，最后生成一个低噪声、具有清晰断层轨迹的数据体。蚂蚁追踪算法能自动根据断层属性生成断层面，实现过程中重点关注以下几个因素：

(1)初始边界范围：指一个蚂蚁在一次搜索中所能涉及的范围，它决定了采样点数。采样点的数量对运算时间影响很大，同时也控制了蚂蚁的分布密度，密度越大精度越高。研究区域有大断层时可选较大值(5×7个)，而针对小断裂或裂缝则选较小值(3×4个)。

(2)蚂蚁追踪轨迹偏离度：蚂蚁在做断层轨迹搜索时应该总是朝信息素多的地方走，但是单只蚂蚁可能会犯小概率错误，不能确保往信息素最多的点移动，这一偏离就形成了搜索面。若断层值偏离该方向超出了给定值(如15°)，蚂蚁就中断对它的搜索。

(3)非法步数与合法步数：非法步数指蚂蚁在捕捉到断层信息前允许走的没有捕捉到断层信息的无效步数。非法步数越大，搜索到的连接点延续得就越远；合法步数越小，则停顿的动作就越少，连结起来的就越多。

(4)停止门槛值:指一个蚂蚁全部搜寻空间经历的非法步的百分比。针对研究区内小及微小断层或裂缝时宜用较小停止门槛值。

(5)数据体产状控制：生成初始蚂蚁体后，根据相干体显示结果，统计出大断层走向、倾向和倾角等产状参数信息，分析区域构造应力场特征，得到裂缝发育空间展布形态，确定过滤原则。具体操作上，Petrel的Stereonet模块提供所需的产状控制饼状图，图中半径大小表示倾角，径线方向表示方位角，设置合理步长，在特定区域通过点选控制，过滤不合适的产状组合(图3)。

结合T4层的地震解释结果,得到人工地震解释的T4层断层与蚂蚁追踪得到的T4层断裂属性体对比分布图。图中清晰地看出,通过优化蚂蚁体追踪参数，能够很好的识别出N144井高部位北东向的断裂，结果与钻探情况相吻合。但蚂蚁追踪结果同样存在较多的干扰信息,如一些低幅度地震反射信息，存在误导作用，一定要结合实际地震剖面，从多方向多种地震剖面显示手段来验证是否是微小断层。

2.4井震结合提高钻探成功率

隐蔽性断层的存在会使油水关系复杂。可利用勘探开发动态、静态资料来识别井间微小断层，解决复杂断块已钻井之间的矛盾，提高钻探成功率。在整理L19井区已钻井资料时发现L19井区周围井显示丰富，但是在地震剖面上构造高部位地震同相轴反射连续，个别地方存在轻微扭动，不存在波组特征明显的断层。使用微小断层识别技术，最终落实构造高部位隐蔽性小断层的存在，部署的N144井取得了多层良好的油气显示，通过对H2Ⅱ10和H2Ⅲ2小层合试，获得日产19.9 t高产工业油流，取得较好的勘探效果(图4)。

3隐蔽油藏勘探效果

利用隐蔽性断层识别技术对马店地区开展精细构造解释与圈闭评价工作，结合动态、静态资料开展综合分析工作，共发现断鼻、断块圈闭23个，总圈闭面积49.44 km2，圈闭资源量350×104t。利用该解释成果部署了一批评价井，均取得较好的显示效果。N144井综合解释174.3 m/91层，其中油层8.8 m/5层，差油层4.2 m/3层，水层41.9 m/18层，干层119.4 m/65层。对其H2Ⅱ10(3)、H2Ⅲ2(2)小层试油，试获日产19.9 t高产工业油流，新增含油面积0.7 km2,上交预测储量55×104t。N137-1完井后共见65 m/14层荧光显示，电测解释油层16.3 m/7层，新发现的3个油层(H2Ⅱ7、H2Ⅲ4、H3Ⅰ2小层)显示较好，放喷最高日产油54.9 t，新增含油面积0.4 km2,预测新增石油地质储量22.3×104t。

图3　处理前(左)后(右)蚂蚁体等时切片效果对比图

图4　通过隐蔽性断层识别手段证实了F1号断层存在

4结论

(1)马店地区是拉张应力释放区，构造破碎、多方向、多级别断层发育，油气成藏条件复杂。在研究区发育一系列由北东转近东西向、北西转近东西向弧形南掉断层，是滚动背斜形成的良好条件，地垒、地堑、断鼻、反向屋脊断块等多种断块类型也为油气聚集形成了较好的圈闭条件。针对隐蔽性较强的微小断层开展精细构造解释仍是东部断陷湖盆构造复杂区块研究的基础。

(2)受断裂系统复杂性影响和地震资料品质的限制，复杂断块地区存在隐蔽性小断层识别难度较大、地震解释多解性强、低序级断层在常规地震剖面难以识别、单井钻遇小断层平面无法控制、小断层空间形态不清楚等问题。在高精度三维地震资料基础上，针对目标区块面临的难点选择突破点，积极尝试物探技术，优化参数设置，结合开发动态、静态资料相互验证，完成对隐蔽性强的微小断层的识别，是行之有效的研究方法。

参考文献

[1]陆基孟，王永刚.地震勘探原理[M].北京：石油工业出版社,2009:237-247.

[2]刘泽容.断块群油气藏形成机制和构造模式[M].北京：石油工业出版社,1998:7-15.

[3]张永华. 分步法解释技术在南阳油田高分辨率三维地震勘探中的应用[J].石油物探,2000,39(1):98-105.

[4]孙乐，王志章.基于蚂蚁算法的断裂追踪技术在乌夏地区的应用[J].断块油气田，2014,21(6):716-721.

[5]周赏.小断层综合解释技术及其应用[J].石油地球物理勘探,2012，47 (增刊1)：54-58.

[6]赵雨晴，徐照营，院红玉，等.南阳凹陷马店地区高精度三维地震技术与效果[J].石油地质与工程，2015,29(3):55-57.

[7]宋力，宋慧莹.复杂断块油藏精细地质研究中几项关键技术的应用[J].石油地质与工程，2015,29(3):90-94.

编辑：王金旗

文章编号：1673-8217(2016)03-0025-04

收稿日期：2016-01-30

作者简介：朱煜华，1988年生，2011年毕业于长江大学勘查技术与工程(物探)专业，现从事油气勘探综合研究工作。