蚂蚁追踪与分频融合技术在低序级断层解释中的应用——以中台山须家河组致密砂岩气藏为例

喻 颐 杨广广 吕 龑 彭 英 房平超 黄 平郗 诚 干大勇 何昌龙 戴隽成

1.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院 2.中国石油西南油气田公司勘探事业部

关键字 四川盆地中台山地区 上三叠统 须家河组 致密砂岩 蚂蚁体追踪 属性融合

1 地质概况

四川盆地中台山地区处于川北古中坳陷低缓构造区，构造整体相对平缓，以短轴状或穹窿状形态为主，大断层不发育。区内上三叠统须家河组是一套砂泥岩互层的陆源碎屑岩沉积，地层稳定分布，厚度在900～1 200 m，纵向划分为六段，其中须家河组一、三、五段为主要烃源岩层，须家河组二、四、六段为主要的储层段，总体具有自生自储、致密气藏特征[1-3]。主要产层为须家河组二段，平均孔隙度为8.97%，平均渗透率为1.10 mD，为低孔、低渗类储层，具有单层薄、累积厚度大的特点。2012年依据“源储缝叠合”模式部署了第一口风险探井ZHT1，该井在须家河组二段储层和裂缝发育（图1），测试获气近42 104m3/d，至今累积产气超1 108m3，生产效果较好，产能稳定且无明显地层水。之后，按照“源储叠合”模式针对孔隙型优质储层，部署2口探井，须家河组二段储层发育，但裂缝不发育，测试后均为干层。由此可见，裂缝发育对须家河组二段致密气藏的富集、储层渗透性的改善和单井产能的提高具有非常重要的作用。中台山地区须家河组致密气藏低序级断层相当发育，断裂系统十分复杂，隐蔽性相对较强，常规断层解释技术识别低序级断层效果不太理想，本次采用了基于蚂蚁自动追踪算法结合分频混色（RGB）属性融合技术，相对更精细地识别出低序级断层的展布特征，新井钻探结果证实取得良好的应用效果，对该区须家河组气藏井位部署和精细开发具有重要支撑作用。

图1 ZT1测井解释成果与须家河组二段井漏段成像测井资料图

2 低序级断层地震解释技术

低序级断层是指由高序级主断层活跃期衍生出的在地震剖面上不易用肉眼观察出的微断层、小断层[4-7]，当储层为砂、泥岩互层的薄储层时，低序级断层是油气成藏的主控因素之一。国内外针对低序级断层的地震描述手段和技术较多[8-12]，如地层切片、相干属性、曲率等检测断裂技术等，在生产中均具有一定的应用效果，但是这些技术在单独使用时仍存在较大的多解性和局限性。利用相干属性联合地震剖面解释技术刻画中台山地区须家河组断层，按照“裂缝+储层”双发育的模式部署一口评价井ZT107-X2，相干属性剖面和平面显示该井须家河组二段位于裂缝发育带（图2），实钻结果无井漏显示，成像测井裂缝不发育，测试未获得工业气流，表明该区低序级断层系统十分复杂，隐蔽性强，地震预测精度有待提高。

图2 过ZT107-X2井相干属性地震剖面和沿层切片图

2.1 基于蚂蚁自动追踪算法的断裂检测技术

蚂蚁算法[13]是通过模拟自然界中蚂蚁集体觅食的行为而提出的一种基于种群的启发式仿生进化算法。基于蚂蚁算法的自动追踪技术能自动分析、识别低序级断层系统，其原理是在地震数据体中散播大量的电子蚂蚁，并让每一个蚂蚁沿着可能的断裂痕迹向前移动，同时发出信息素，对遇到的预期断裂通道做出明显标记，以指导其他蚂蚁进行追踪。该技术是一种突出断层面特征的低序级断层解释技术，可以获得一个清晰断裂痕迹的蚂蚁追踪属性体。其技术流程：①三维地震资料预处理（如中值滤波、构造导向滤波等），实现增强地震有效反射信号连续性，降低噪声干扰；②突出不连续性边界，利用边缘检测技术（如倾角/方位角属性、方差等）对地震数据体中地震道（振幅、相位等）之间的不连续性点进行识别；③利用蚂蚁算法自动追踪，在三维地震数据体的基础上建立一套断裂系统属性体，重点突出具有方位特征的断裂。该技术优势是既可以有效准确地反映出常规数据体和相干增强属性体对大断层地识别，也可以清晰直观地反映出常规地震资料和相干属性不能识别的低序级断裂（图3）。不足之处是在地震资料信噪比差的区域，地震反射相对凌乱，影响蚂蚁自动追踪，其结果是比较杂乱无规律，检测结果具有多解性。

图3 蚂蚁属性叠合地震连井剖面和属性切片图

2.2 分频RGB属性融合边缘检测技术

受地震分辨率的限制，常规的相干、曲率等断层解释技术对低序级断层解释精度相对有限[14-17]。频谱分解可以将地震数据变换到频率域，进而通过调谐关系研究储层横向变化规律，提高地震解释的时间分辨率。地震分频RGB属性融合边缘检测技术是利用频谱分解、边缘体属性、RGB属性融合技术的优势[18-20]，突出地震资料的共性、弱化差异，降低噪声影响，主要应用于河道砂体刻画和沉积现象的地震描述方面，对隐蔽在区域背景里的低序级断层也具有较好的识别能力。其技术流程是：①利用小波变化等数学计算方法将地震数据体进行频谱域转换，分解成一系列时间域离散频率振幅数据体，从而反映出特定频率振幅的空间变化，提高地震资料识别异常地质体或断层的识别精度；②利用红（R）、绿（G）、蓝（B）3种基色来映射低频、中频、高频所代表的不同的地震属性，将表征断裂、裂缝及断裂带范围的信息融合，按照不同比例合成产生各种不同的色彩图案，充分利用地震属性中包含的断层及特殊岩性的信息，弥补单一色彩不能突出异常带的不足，增强信噪比，使成像显示更加清晰，从而达到多属性识别地质体和小断层的识别的目的（图4～图6）。

图4 蚂蚁属性+边缘体属性融合剖面图

图6 沿须家河组二段顶界的边缘体属性切片与多属性融合切片图

3 应用成效

3.1 断裂检测可靠性分析

在录井漏失、测井资料分析基础上利用基于蚂蚁自动追踪算法结合分频RGB属性融合技术可提高须家河组二段低序级断层解释的准确性。ZHT1、ZHT_H103井钻遇的断层在常规地震剖面上具有明显的响应特征 “须家河组一段底界反射波同相轴错断、突然增加或消失等现象”，在相干属性上表现为高相干异常特征，同样在蚂蚁体属性剖面上也很明显。低序级断层无明显错段、扭曲等现象，相干属性无高相干特征，蚂蚁体属性有一定响应特征，但受破碎带资料信噪比影响，造成成像不清楚，断裂平面特征模糊。在基于蚂蚁属性+分频RGB多属性融合剖面上，断层特征明显，相对更加清晰直观，反映裂缝发育情况总体与钻井实际情况吻合较好（图7）：ZHT-H103井两处漏失段在多属性融合剖面上均位于黄色区域（黄色表示低序级断层相对发育）；NC6井须家河组二段成像测井未见明显裂缝，在多属性融合剖面上位于蓝—白色（蓝—白表示低序级断层不发育）；ZHT2井在多属性融合剖面上位于蓝—白色，断裂不发育，测试为干层。

图7 基于蚂蚁属性+分频RGB多属性融合剖面与录井漏失情况图

3.2 生产应用效果

采用基于蚂蚁自动追踪算法结合分频RGB多属性融合技术更精细的刻画出ZTS地区须家河组致密砂岩气藏低序级断层的展布特征，相比老成果须家河组一段底界新解释了3条低序级断层，并综合构造和储层甜点预测结果部署实施钻井2口，钻探证实断裂发育，断层地震检测符合率达100%。（图8～图9）这两口井在须家河组二段测试均超过80 104m3/d，其中ZHT108-X1无阻流量超410 104m3/d，刷新四川盆地须家河组致密气藏单井测试产量记录。

图8 ZT108-X1井断缝体地震预测成果图

图9 测井解释成果图

4 结论

1）中台山地区须家河组致密砂岩气藏薄互储层发育，断裂系统复杂，低序级断层的精细识别对于提高钻井成功率和单井产能具有重要的意义。

2）相对比原始地震资料而言，相干等常规地震属性可以精细识别出断层、岩性体边界等沉积现象，但对低序级断层的识别能力有限，单独使用识别断层具有多解性和局限性。

3）基于蚂蚁自动追踪算法结合分频RGB多属性融合技术更容易识别出低序级断层的分布特征，相对更清晰直观，在四川盆地中台山地区须家河组致密气藏具有较好的应用效果，具有良好的推广应用前景。