泌阳凹陷王集地区隐蔽性断层识别方法及应用

宋灿灿，熊 健，柴丽洁，付江娜，黄明华，黄江河

（1．中国石化河南油田分公司勘探开发研究院，河南郑州 450048；2．河南省地矿局第二地质矿产调查院，河南郑州 450001；3．中国石化河南油田分公司采油一厂，河南南阳 473132）

泌阳凹陷北部斜坡带自下而上沉积地层为古近系玉皇顶组-大仓房组、核桃园组、廖庄组、新近系凤凰镇组及第四系地层，核桃园组为主要含油层位。古近系末期泌阳凹陷北部斜坡抬升，遭受强烈剥蚀，核桃园组与上覆地层呈角度不整合接触，廖庄组仅在斜坡内侧局部残余；与此同时，受块断作用的影响，发育复杂的断裂系统，切割一系列的鼻状构造，形成复杂的断鼻、断块群，为油气富集提供了优越的圈闭条件。

王集地区位于北部斜坡带的中段，为一北西-南东向的鼻状构造，形态宽缓，向南部深凹区倾没。受古近系廖庄组末期喜山运动时张扭性构造应力场的作用，区内发育一系列北东、北东东向主控正断层，切割鼻状构造。鼻状构造东翼断层倾向为北西向，西翼断层倾向为+南东向，这些对偶断层的发育使鼻状构造由两翼向核部渐次断落成北东走向的复杂地堑断块系统。此外，主控断层的末端、转折端还发育一些近东西向或北西向且延伸长度短的隐蔽性伴生、次生断层，与主控断层配置形成断块、断鼻圈闭。目前对王集地区的主干断层的认识已经比较清楚，但对隐蔽性断层的识别还有一定难度，本文从地震解释的角度对隐蔽性断层进行分类识别。

1 隐蔽性断层类型

隐蔽性断层指的是现有地震勘探技术条件下，在常规地震解释剖面中没有明显特征的一类断层，主要包括断层特征不明显的滑脱断层和因地震资料分辨率低、品质较差，难以确定解释方案的断层，包括但不仅限于低序级断层[1]。受地震分辨率和地层结构的影响，泌阳凹陷王集地区核三上亚段和核三下亚段的地震资料品质差异较大：核三上亚段地震同相轴比较连续、振幅较强，断距较大的断层（断距大于15 m）在地震剖面上的归位比较准确、可靠，小断层（断距小于15 m）的识别难度较大；而核三下亚段地震同相轴连续性差、振幅弱，对大断层和小断层的识别难度均较大，应首先准确刻画核三下亚段大断层。另外，在王集地区核三段还发育分段滑脱断层，由于断层分段滑脱处断裂组合复杂，在地震剖面上识别难度也较大，需借助地质模式做指导。因此，从地震识别的角度，把王集地区的隐蔽性断层归纳为核三上亚段小断层、核三下亚段断层和分段滑脱断层（图1）。

图1 王集地区隐蔽性断层类型

2 隐蔽性断层识别方法

由于王集地区地震资料品质整体不佳，严重影响了复杂断裂系统内部构造细节的描述和隐蔽性断层圈闭的发现。本文以地质模式为指导，并使用相干、分频等技术揭示地震数据不连续性，达到在复杂断裂系统内刻画NE、NEE向隐蔽性断层的效果。识别出断层的位置后，通过已钻井的钻遇断点情况，落实隐蔽性断层解释的可靠性。

2.1 地质模式

以一个相对低的岩石强度和高剪应变为特征的软弱层为滑脱面，其上盘岩石从下盘滑脱而形成的构造。滑脱面常由不同规模的一条断层或一个断层系（脆性或韧性）组成，一般顺层发育，如地层或岩系分界面、不整合面或地层中岩性显著差异的分隔面等[2]。王集地区核三段泥岩发育，具备发育分段滑脱断层的物质基础。结合野外分段滑脱断层实例（图2a），在王集地区识别滑脱断层，该类断层在地震剖面上的特征是断层断距上下不一致，上、下盘的产状较大（图2b），主要分布在王集西区，目前已钻井张厂3和E王53井区发育这种分段滑脱断层。在这种地质模式指导下，对王集地区分段滑脱断层进行了解释（图3），发现一批隐蔽性断层圈闭线索。

2.2 相干体技术

相干体技术应用时需要注意时间孔径、倾角方位角参数和空间孔径的选取，这三项选项对相干成像起到重要作用。其中时间孔径（或时窗长度）是最重要的参数。

图2 分段滑脱断层解释模式

图3 王集地区分段滑脱断层解释方案

大部分参数测试中都包含取最好时间孔径这一参数，该参数一般为目标反射体最高频率波长的一半到最低频率的一个波长之间[3]。长时间孔径可以压制相干体内噪音，但是在较长的计算因子下，范围较窄的同相轴，如小断裂将变得模糊不清。通常来说，要高度突出地层特征或低角度断裂时，应使用小的时间孔径；要突出持续性地质特征，如高角度断裂时，应使用较长的时间孔径。若将相干时窗大小看作是与地震波视周期T有关，则常规处理（频率 20～50 Hz）地震剖面中地震波视周期T约为 50 ms。当相干时窗小于T/2时，由于相干时窗窄小，看不到一个完整的波峰或波谷，据此计算的相干数据往往反映的是噪声成分；而当相干时窗大于3T/2时，相干时窗大、视野宽，可见多个同相轴，据此计算的相干数据往往反映的是波组的不连续性，均衡了许多细小变化；时窗接近于T，成像效果最好。数据体经过归一化后的取值范围是 0～1，数值越大表明不相干性越强；断裂规模越大，相干属性值越大，不相干性越强，表明同相轴错断越明显，断距越大[4]。

根据王集地区的地震资料品质分析，主频应为25～35 Hz，相干体时窗参数选取为35 ms。在构造导向滤波后的数据体上进行相干运算能够较好识别王集地区主断裂带[5]，小断裂的信息也比较丰富。例如在过LN2498地震剖面的断层F1、F2同相轴明显错断，可以比较容易解释出来， 而F3断层在地震剖面上只有同相轴扭动，但在910 ms相干体切片上该断层平面展布形态清晰（图4），比较容易识别刻画。王118井钻遇该断层，缺失核三上亚段9.0 m地层，证实了F3断层解释的合理性。

图4 王3断块相干体识别核三上亚段隐蔽性断层

2.3 分频技术

王集地区核三下亚段地震资料反射较弱，同相轴连续性较差，地震剖面上的相位变化点较多，可以解释为断层或者岩性变化，断层的归位存在多解性。断层引起的相位变化点不会随着地震频率的改变而移动，而由岩性变化引起的相位变化点会随着地震频率的改变而移动[6-12]，因此，采用分频处理方法可以解决断层归位的多解性。

在张厂 3井区，断层 F1在原始地震剖面（图5a）核三下亚段同相轴的变化并不明显，但经过分频处理之后得到10～30 Hz分频地震剖面（图5b），F1断层在地震剖面上的同相轴错断清晰，并且与张厂3井钻遇的断点一致，说明了该断层解释的合理性。

图5 分频处理技术识别核三下亚段隐蔽性断层

3 应用效果

在王集地区开展隐蔽性断层识别技术研究，形成了隐蔽性断层分类识别的技术方法，有效地提高了隐蔽性断层识别的精度，共发现和落实隐蔽性断层圈闭6个。优选了E王53井高部位断块圈闭，部署了E王53-1井，该井测井解释油层6.4 m/4层，预测的 Eh3Ⅳ3小层钻遇油层，自喷并获得高产工业油流。

4 结束语

随着泌阳凹陷王集地区勘探开发的不断深入，复杂断块圈闭识别的难度不断加大，由隐蔽性断层控制的断鼻断块油藏是未来滚动增储的潜力方向之一，但是隐蔽性断层在常规地震解释剖面中没有明显特征，包括但不仅限于低序级断层，利用现有常规地震资料进行直接识别难度比较大。因此，需要井震紧密结合，以地质模式为指导并利用相干、分频等技术突出地震数据的不连续性，才能提高隐蔽性断层的识别精度。