断层附近砂体精细预测方法研究

兰金玉

（大庆油田有限责任公司第五采油厂，黑龙江大庆163513）

从近几年研究结果看，断层附近砂体预测精度始终比远离断层区的储层预测精度低[1-2]，说明断层对砂体预测的影响很大。地震对断层附近储层预测效果的影响主要表现在两个方面：一是断层附近通常会出现地层破碎、地层重复等复杂地质条件，地震速度分析与地震处理难度较大，地震成像效果不好[3-4]；二是常规构造解释主要针对大的构造界面，断层附近一定范围内的层位数据在构造成图时会被断层多边形扣除[5-6]。因此，断层附近会留下一定距离的层位解释空白区，使断层附近砂体预测精度相对较低[7-9]。目前针对断层附近砂体的预测研究相对较少，没有形成有效的技术方法，严重影响了断层附近砂体的精细刻画和剩余油的挖潜。

本文以大庆长垣杏南油田杏九区丁块断层附近砂体精度描述为例，通过地震处理、解释技术联合攻关，提高地震资料品质，降低断层对砂体描述的不利影响，提高研究区断层附近砂体预测精度，对剩余油挖潜具有重要的指导作用。

1 概况

杏九区丁位于大庆长垣杏树岗背斜构造东北部，面积3.4 km2，共有9条正断层，走向以北北西、北西西向为主，主要分布在研究区的边部。总井数496口，其中断层附近井112口。该区开发目的层为下白垩统青山口组姚二、三段萨Ⅱ、萨Ⅲ组油层和姚家组一段葡I组油层，沉积砂体类型主要为三角洲内前缘的河道砂体和三角洲外前缘的薄层席状砂体，平均单井河道砂钻遇率31.01%。研究目的层为葡I2—葡I3共计2个小层7个沉积单元，以分流河道砂体为主，多呈条带状分布，单层有效厚度以1～3 m为主，大于3 m的隔层数占总隔层数的45%，小于3 m隔层数占总隔层数的65%。

2 地震资料分析及处理

研究区地震测网密度为20 m×40 m，覆盖60次，主频40～50 Hz，地震资料处理面元为10 m×10 m，采样间隔1 ms。开发的油层在800～1 000 ms，时间厚度在45 ms左右。同相轴中-弱振幅，连续性一般，表现为丘状、复波组或杂乱反射，底部同相轴连续好；同时，地震数据也存在明显噪音干扰，需要进行去噪处理。

针对研究区地质状况采用扩散滤波去噪方法对地震数据进行了处理。扩散滤波即相干增强各向异性滤波，是一种定向平滑的技术，该技术与其他平滑技术相比，具有最优的平滑特性和保持边缘特性[10]。这种滤波方式能压制噪声，提高同相轴横向连续性，同时不对断层产生平滑效应，有利于层位连续追踪和断面的精细解释及地震反演。图1为地震数据处理前后对比。

图1 地震数据处理前后对比Fig.1 Seismic data before and after comparison chart

由图1可知，处理后地震剖面噪音干扰得到有效压制，剖面连续性进一步增强，断面清晰、波组特征明显，更有利于开展地震反演。

3 断层附近砂体预测方法

为提高断层附近砂体预测精度，将断层附近区域划分为断层“稳定区”和“复杂区”。断层“稳定区”指断层附近地层较稳定，但处于层位解释空白区；断层“复杂区”指断层附近地层扭曲、破碎的不稳定区域（见图2）。针对断层“稳定区”和“复杂区”不同的地质特点，采用了不同的处理方法进行储层精细描述。

图2 断层附近区域划分Fig.2 Map of the area near the fault

3.1 断层“稳定区”砂体预测方法

该区域层位相对稳定，只是层位解释不到位。由于反演时构造格架必须闭合，所以这部分层位需要精细解释。以往的解释方法是通过平滑插值，将层位在断层两侧的边沿连接起来，这种方法往往导致“稳定区”产生层位穿时现象[11-12]。反演过程中，目的层的砂体和相邻层砂体会产生窜层现象。为了解决这一问题，采用构造建模方法[13-14]，精细构建断层附近层位，保证断层“稳定区”层位和远离“断层区”的层位一样精确，进而提高断层“稳定区”储层反演精度。精细解释断层“稳定区”层位主要分为以下几步。

3.1.1 时间域断层模型建立 在准备好合格的建模数据以后，以地震解释断棱、断线数据为基础，在二三维窗口联动环境中，从点、线、面、体出发，完成断层的空间组合、产状落实和断点归位。在断层的解释、检查修正工作完成后，首先建立构造框架模型，编辑断层间的切割关系，对断层进行连接和削截处理，对不合理的断面进行编辑和修改，之后生成目的层的断面模型。

3.1.2 三维层面模型建立 层面模型反映的是地层界面的三维分布，叠合的层面模型即为地层格架模型。为了提高建模精度，在建模过程中应进行等时地质约束，即应用高分辨率层序地层学原理确定等时界面，并利用等时界面将沉积体划分为若干等时层，针对不同的等时层进行三维网格化，可减小等厚或等比例三维网格化对井间赋值带来的误差。建模一般是通过分层数据插值法或利用已有层面的构造数据，生成各个等时层的顶、底层面模型，然后将各个层面模型进行空间叠合，建立构造模型。

3.1.3 层位插值效果分析 利用时间域构造模型各沉积单元的构造层面，转换成相应的层位解释数据，建立沉积单元级等时地层格架。有断层控制常规插值（见图3（a））与无断层控制常规插值相比（见图3（b）），前者断层附近层位解释效果更好。在反演剖面上看，前者在断层附近反演结果更符合实际情况（见图 3（c）、（d））。

3.2 断层“复杂区”砂体预测方法

该区域地震反射杂乱，容易产生地质假象。在直接应用地震处理成果时，断层“复杂区”引起假象的范围和它本身范围基本一致。但这种假象对地震反演来说，影响的范围不仅仅是“复杂区”本身的范围，因为地震反演过程中地震信息会起到趋势控制作用，影响的范围通常大于它本身的范围。这种影响无法通过提高层位精度等方法来消除，所以考虑切除该区域内异常地震反射信息的方法来避免断层复杂反射干扰地质人员，引起储层描述误差。

3.2.1 断层“复杂区”范围的确定 从地震剖面上无法定量确定断层“复杂区”范围，只能从地震属性图上进行识别。通常用断层解释的相干属性以及地震沉积学常用的振幅属性进行分析，相干属性对断层发育位置识别较清晰，但不能确定断层“复杂区”的范围（见图4（a））；而砂体不发育的稳定泥岩层，断层引起的振幅值和非断层区引起的振幅值交叉部分极少（见图4（b）），通过相干体确定断层位置，通过泥岩层确定断层附近振幅异常范围，此范围即为断层“复杂区”范围。此方法很好地解决了断层附近砂体引起断层附近振幅异常、断层范围确定难的问题。

图4 断层“复杂区”识别效果Fig.4 Fault"complex ar ea"r ecognition effect char t

3.2.2 断层“复杂区”假象消除方法 研究中尝试切除断层“复杂区”来消除断层影响。但由于目前还没有发现能够切除地震体不规则区域的软件，无法在反演之前切除“复杂区”。因此，尝试切除反演平面图断层“复杂区”部分来消除假象。切除方法是用前述确定断层“复杂区”的方法，利用地质软件对反演平面图进行“复杂区”切除，相当于将“复杂区”原来的反演属性值全部替为空值。切除“复杂区”后，采用反距离加权插值方法，根据邻近区储层特征的趋势，插值出被切除区域的反演属性值。由于“复杂区”不再受异常值干扰，反而受到了邻近区域正常数据趋势的约束，因而该区域新预测的属性值比切除前更加可靠。

以X9-2-B453井区为例，断层附近异常区切除前后砂体趋势发生了较大变化。断层附近地震异常值未切除前，地震反演结果与后验井X9-2-B453结果不一致（见图5（a）），地震反演显示无砂体发育，实际此井在此层发育3.1 m砂岩。而地震异常区切除后，地震反演结果与井一致（见图5（b）），取得较好效果。

4 应用情况

在对研究区断层附近地震数据进行处理后，对葡I2-葡I3共计2个小层7个沉积单元中的9条断层“稳定区”和断层“复杂区”进行处理，然后开展地质统计学波形聚类反演，此反演将波形聚类反演和层序约束地质统计反演有机结合起来，通过测井曲线标准化、敏感性分析选择拟波阻抗曲线，提取井旁道的地震子波，然后在沉积单元级等时地层格架的控制下，利用地质统计学方法与波形聚类方法相结合建立地震反演数据体，并提取各层地震反演切片，对断层“复杂区”数据进行切除，利用反距离加权插值计算切除区反演值，该方法既保持了地震横向变化特征，又能反映井纵向高分辨特征。

利用该方法，与未使用的反演属性切片相比，断层周围砂体连续性更好，更符合砂体发育规律（见图6）。通过46口预留后验井验证，应用新方法后，断层附近地震反演砂岩厚度预测精度由过去的80.4%提高到91.3%，提高了10.9%，取得较好的效果。

图6 断层附近地震数据处理前后地震反演图Fig.6 Earthquake inver sion before and after seismic data processing near faults

5 结 论

（1）利用泥岩层的地震属性和相干属性实现了对断层“复杂区”范围的识别，并将此范围反演属性值全部替为空值，采用反距离加权插值方法，根据邻近区储层特征的趋势，插值出被切除区域的反演属性值，从而减少了因断层复杂区影响地震反演精度的影响。

（2）利用该方法，提高了研究区断层附近砂体预测精度，断层附近地震反演砂岩厚度预测精度由80.4%提高到91.3%，提高了10.9%，为断层附近砂体的精细预测提供了一种新的研究思路和方法。