复杂断块油田隐蔽断层精细识别——以渤中凹陷BZ油田为例

王国强，郭 涛，边立恩，于 娅

(中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300459)

复杂断块油田具有构造破碎、断裂发育、解释模式多解性强等特点，因此断层的有效识别和精细解释是复杂断块油田构造精细落实的基础[1-3]，其中，隐蔽断层的识别与解释是一个难点。隐蔽断层在常规地震剖面上难以被识别，但是它的作用不可忽视，常可起到控制圈闭、分割油藏的作用，因此如何有效地识别隐蔽断层是复杂断块油田油气勘探评价的一项重要内容。断层识别的方法有多种，概括起来主要包括三类：一是解释性处理类，对地震数据进行滤波或者分频处理来提高断层的识别能力，如构造导向滤波，分频技术等[4-9]；二是属性类，对地震数据进行数学运算提取属性来识别断层，如方差体、相干体、曲率体、蚂蚁体等均属于此类[10-15]；三是图像处理类，对提取的地震属性进行图像增强来提高断层的识别能力，如边缘检测、属性融合、RGB融合技术等[16-17]。在实际应用中多是将以上不同类型的方法进行组合应用以取得更好的断层识别效果，如分频相干技术是将分频与相干体技术结合，从不同的频带提取更丰富的地质信息以进行断层解释[18-21]。

本文以BZ油田为例，针对隐蔽断层在常规剖面上难以识别的问题，尝试综合利用保留断层滤波、分频相干技术和RGB融合技术对隐蔽断层进行识别。

1 研究区概况

渤海海域BZ油田位于渤中凹陷西次洼(渤中西次洼)，西南邻沙垒田凸起，区域上是一个继承性发育的洼中隆起带(图1)。BZ构造的浅层为一个被断层复杂化的断裂半背斜构造，走向为北东方向，倾向为南东方向，具有多断块、多高点、圈闭破碎、面积小、产状陡以及叠合性差等特征，为典型的复杂断块型构造。

图1 BZ油田位置

BZ构造区断层发育，在约200 km2的研究区内共解释出100多条断层，将这些断层按形成时间和力学机制可分为三类：一类为长期活动断层，呈北东走向，倾向为南东方向，控制沉积及构造格架，平面延伸较长，主断层的延伸长度大于16.00 km；第二类为各圈闭的边界断层，断层发育密度较大，走向多为北东向、近东西向，为区域构造应力下的派生断层，主要起到分隔各个断块圈闭的作用，延伸长度为0.30～10.00 km；第三类为局部圈闭内部小断层，走向多为北东向及北北东向，延伸长度为0.30～0.85 km，这些断层使得局部圈闭更复杂。隐蔽断层在BZ油田通常为二类断层或者三类断层，其特征一般断距小、延伸短，在剖面上表现为同相轴微小错断或扭曲。

BZ油田隐蔽断层的存在给油田评价过程中构造的精细落实带来许多难点，主要表现在：①由于处于复杂断裂带，地震资料品质相对较差，地震反射同相轴连续性差，断层面成像不清楚，不利于断层解释；②受限于地震资料分辨率，断距小、延伸短的断层在常规地震剖面或常规相干切片上难以被发现，存在许多难以识别的隐蔽断层；③常规地震方法对断层的平面组合及断层间的搭接关系难以准确刻画，因此对于断层是否分割断块判断不准，导致油田评价过程中出现的井间油水关系矛盾问题无法合理解释。

2 研究思路与关键技术

针对复杂断块油田隐蔽断层识别技术难点，总结了一套基于解释性处理、属性体提取和图像处理相结合的隐蔽断层识别方法，具体流程见图2：首先对原始地震资料进行保留断层滤波处理，以去除复杂断裂带噪音、提高同相轴连续性来增强断层的可识别能力；然后利用离散傅里叶变换将地震资料变换到频率域，在有效频带范围内生成一系列地震数据单频体；再对单频体用带倾角校正的结构体算法进行相干计算生成单频相干体，最后通过比较，选取反映断层最清晰的单频相干体利用RGB融合技术得到属性融合体来进行隐蔽断层的平面展布和断层搭接关系的刻画。

图2 技术流程

2.1 保留断层滤波技术

保留断层滤波是Landmark软件提供的一种构造导向滤波技术，它是一种针对叠后地震资料的特殊去噪方法，其核心目的是去除噪音、保护构造。与常规滤波方法不同，保留断层滤波沿着地震反射界面的倾向和走向进行滤波去噪来增加同相轴的连续性，同时它又是一种边缘保护滤波，能使断层、岩性边界等地质体的不连续性得到有效地保留甚至改善。

BZ油田由于断层发育、断块破碎等原因导致地震资料信噪比低、地震同相轴连续性差，若直接对其进行相干体计算会出现噪音大、断层模糊等现象，不利于隐蔽断层的识别，因此需要对地震数据先进行保留断层滤波处理。Landmark中保留断层滤波模块的扫描时窗是通过主测线和联络测线扫描道数及样点数三个参数(Line×Cdp×z)进行约束，如本次选取参数为5×5×9，表示平面上主测线和联络测线扫描范围分别为5道，纵向上为9个采样点，按照工区地震资料2 ms采样率计算，纵向扫描时窗为16 ms。与原始地震资料(图3a)相比，保留断层滤波处理后的地震资料(图3b)信噪比有所提高，地震同相轴的连续性增强，断层面更加清晰干脆易识别。

a.原始地震资料；b.保留断层滤波资料；c.10 Hz单频体资料；d.10 Hz单频相干资料

2.2 分频相干技术

分频技术已是一种常用的地震解释技术，它是将原始地震资料进行时频变换后得到一系列离散数据体，从而提取更丰富的地质信息进行异常体的解释。这些离散数据体可以是频率域的振幅或相位调谐体，也可以是时间域的单频振幅数据体，也叫单频体或共频体。调谐体和单频体都可以从大小不同的尺度上反映地质异常体，不同的是调谐体有时窗限制，一般用来研究某一特定时期的地质体(如砂体的平面展布等)；而单频体没有时窗的限制，可以从空间上对地质体进行解释，因此单频体常用于断层的解释。由于隐蔽断层在常规地震剖面上难以识别，本文考虑用信息更丰富的单频体从不同的频率来进行断层的识别。

Landmark软件中的结构体技术相当于第三代相干算法，属于比较成熟、先进的相干算法。加入倾角校正的结构体技术，由于其考虑了分析时窗内所有道的权重相关并且是沿着地震反射面来计算不连续性，有效地提高了复杂断裂带断层的识别能力。BZ油田发育尺度不同的三类断层，因此将分频技术与相干技术相结合，充分利用不同频率的地质信息来对不同尺度的断层进行刻画，有利于隐蔽断层的识别和解释。

利用离散短时傅里叶变换对滤波后的数据体做分频处理，从10 Hz到50 Hz每隔5 Hz生成一个单频体进行对比分析，优选可以有效地识别隐蔽断层的单频体。以10 Hz单频体为例(图3c)，对比常规和滤波后的地震剖面，10 Hz单频体剖面上A井与B井间的隐蔽断层得以显现且断层位置易于解释，单频相干剖面上(图3d)也能够识别出断层。

2.3 RGB融合技术

RGB融合技术来源于颜色发光原理，以红、绿、蓝三种颜色为基色按照不同的比例及其间相互叠加可以生成各种不同的颜色，这些颜色几乎包含了人眼所能识别的所有颜色。RGB模式与分频技术相结合，将分频后的优势频率信息(一般是低、中、高频信息)对应红、绿、蓝三基色进行RGB模式显示，可以有效利用各个频率的信息，同时叠合后的图像可以从不同的尺度凸显断层、岩性体等地质异常体。软件实现过程中可以通过调整最大值与最小值的范围来定义单个属性的参与比例，由于本次参与融合的属性类型相同，均为相干属性，因此在优选低、中、高三个频率的属性后，将各自属性的最大值与最小值均设置为100%，即按低、中、高为111的比例进行融合显示，这样能够保证不同尺度的断层均能有较好的显示效果。

3 实际应用效果分析

BZ油田三维地震资料为叠前时间偏移资料，油田主力含油层段明化镇组下段(明下段)对应时间段为1 000～1 600 ms，地震资料品质分析显示，该段地震资料主频为35 Hz，有效频带宽度为10～50 Hz。复杂断层带给地震资料品质带来一定的影响，地震剖面上地震反射同相轴表现为中等-弱连续，断面成像效果较差。

在BZ油田A井区，F1断层为一类断层，呈北东向展布，控制整个BZ油田；F2和F3为二类断层，呈近东西向展布，控制A井区圈闭；f1、f2、f3为三类断层，使A井区构造复杂化。油田评价过程中，A井钻探后在明下段获得较好的油气发现，明下段II油组顶面解释成果显示A井与B井(设计井)位于同一断块，1 400 ms常规相干体切片显示断层与构造解释结果基本一致(图4)，A井与B井之间存在的小断层没有分割断块。然而，B井钻探后两井之间出现了多套油水关系矛盾，A井与B井的小层对比分析显示两井的储层间存在较强的可对比性(图5)，若两井位于同一个断块当属同一个油藏，不会出现油水关系矛盾，据此推测两井之间应该存在分隔断块的断层，只是在常规地震剖面和相干体切片上未被识别出来。

图4 1 400 ms常规相干体切片与B井钻前II油组顶面解释成果

图5 A井(右)、B井(左)小层对比

依据本文技术方法，优选10 Hz、25 Hz、40 Hz三个单频体利用带倾角校正的结构体算法进行相干体计算。f1断层在常规相干体切片(图4)上缺失，而经过保留断层滤波和分频相干处理的单频体相干切片(图6a、b、c)上f1断层非常清楚，且与断层F2、F3及f2之间的搭接关系也非常明确，原因在于常规相干体技术在刻画复杂断块区的小断层方面存在不足，证明了本文技术思路的有效性。

为了更完整地显示断层以及反映断层间的搭接关系，将10 Hz、25 Hz、40 Hz相干体进行了RGB融合显示(图6d)。RGB融合切片上，隐蔽断层f1刻画的更加清晰，f1断层与其他断层的搭接关系也更加明确。根据隐蔽断层的识别结果对该区断层进行了重新解释和断层组合，并对II油组顶面等T0图进行了修改(图7)。隐蔽断层f1的识别有效地解决了A井与B井间的油水关系矛盾。

a.10 Hz单频相干体切片；b.25 Hz单频相干体切片；c.40 Hz单频相干体切片；d.RGB切片

图7 B井钻后II油组顶面解释成果

4 结论

(1)保留断层滤波技术在保护断层的同时进行去噪，可以显著提高复杂断裂带地震资料的平滑性，利于断层识别；分频相干从不同的频段对断层进行刻画，是隐蔽断层得以显现的关键技术；RGB融合显示将大小断层以不同的颜色同时突显，使切片上断层信息更加完整，断层之间的搭接关系更加明确。

(2)复杂断块油田评价的过程也是对复杂构造带重新落实和再认识的过程，本文通过将保留断层滤波、分频相干和RGB融合技术相结合并在BZ复杂断块油田进行应用，有效识别出在常规剖面和常规相干切片上难以识别的隐蔽断层，使得构造解释更符合实际地质情况，与实际钻井情况更加吻合，为油田的勘探评价提供了有力的支撑。本技术组合识别断层效果显著，对类似复杂断裂带的构造解释具有一定的指导和借鉴意义。