西非深水Preowei构造复杂断裂精细解释及沉积体刻画

李明娟，胡 滨，白海强，李晨曦

（1.中海油研究总院，北京 100027；2.中国石油大学（北京）地球科学学院地质工程系，北京 102249）

Preowei构造位于西非尼日尔三角洲［1－3］东支OPL246区块东北部1 000多米深水海域，距北部的Port Harcourt港约160km，为重力滑脱作用差异向前滑动产生的高幅度逆牵引背斜。由于拱张作用，构造的顶部被多条走向、倾向各异的正断层复杂化。断裂的复杂性主要体现在断层的数量多（100km2范围内分布130多条断层）及断层的样式多（4种断层样式）。目前该构造已有钻井两口，分别在目的层段R759，R790，R811 油组钻遇油层，钻探结果表明油气藏受构造和储层双重因素控制，而复杂断裂使沉积体内部变得更加破碎。因此，精细解释断层和刻画沉积体成为评价该构造的主要攻关目标。

基于常规三维地震资料，前人应用多种技术手段［4］对该区断裂及沉积体进行过研究，如应用相干［5］、平均瞬时相位刻画断裂，应用均方根振幅属性反映海底扇的朵叶及水道特征［6］。但对高陡逆冲复杂构造，上述技术的应用受到一定程度的限制。为了更加精确地计算地质储量，合理部署开发方案，在构造范围内重新部署采集了高密度三维地震资料（采集面元：12.50m×6.25m；2ms采样）。

我们基于高密度三维地震资料，对研究区目的层段3个油砂组的底界面进行精细构造解释（层位、断层）。针对复杂断裂系统的精细描述问题，有目的地探索应用适合该区沉积特点的实用地震解释技术。经过反复试验认为，平面（层）曲率参数［7］尤其是最大正曲率属性可以较好地反映该区断裂的平面展布形态；不同单频体的RGB 融合技术能够更加精细地刻画沉积体及其内部小尺度断裂特征。针对不同尺度的研究对象，选择使用不同的有效技术手段分别进行断裂刻画，以查明研究区的复杂断裂特征，为精确计算地质储量及合理设计开发方案提供依据。

1 复杂断裂精细解释

1.1 地震资料品质分析

图1a为研究区常规三维地震资料叠前时间偏移剖面，可以看出由于受地震纵、横向分辨率限制，常规剖面上许多小断层难以识别，很多断点未能正确归位，难以满足复杂断裂的精细解释要求。利用该资料对目的层段进行详细构造解释，共解释断层89条。

针对构造主体区重新采集处理的高密度三维地震资料品质大幅提高［8］，剖面（图1b）上断层清楚，断点归位准确，尤其是小断层也能清楚地显现。因此，高品质的地震资料为Preowei构造断层精细解释及针对性地震技术的应用提供了良好的资料保障。

1.2 断层精细解释技术应用研究

研究区断裂体系异常复杂，发育多期倾向不同的断层。基于高密度三维地震资料，首先在剖面上按125m×125m 网格进行层位和断层的精细解释；然后针对平面上众多密布断点的组合和断层搭接难题，为确保断层组合平面的合理性与垂向的继承性，有目的地探索应用了与断裂描述有关的各种地震属性技术，如相干、平均瞬时相位、倾角、相似系数、结构系数、体曲率、层曲率等。经多次试验发现，相干和曲率属性能够在不同程度上较好地反映该区的复杂断裂特征。

1.2.1 相干属性

相干（包括分频相干及其融合）属性主要反映的是地震道间波形的相似性，以相干值较低点判断波形的不连续性，揭示断层、裂缝、岩性体边缘、不整合等地质现象，是比较常用的不连续性检测地震属性之一。为了更好地展示地层的断裂分布特征，考虑到构造的逆冲幅度，选择使用沿层相干而不是时间切片，时窗选取主要根据钻遇沉积体厚度。以R759油组为例，时窗长度为30ms，分析由相干体属性求取的沿层相干属性图（图2），可见虚线圈内相干异常交割特征比较清楚，表明该区域内断裂接触关系为相互交割；其它区域异常特征不明显，无法准确指导全区的断裂平面组合。

图1 常规三维地震剖面（a）与高密度三维地震剖面（b）对比

图2 Preowei构造主体区R759油组沿层相干属性

1.2.2 曲率属性

曲率表征层面的弯曲程度，二维曲率定义为某一点处正切曲线形成的圆周半径的导数。曲线弯曲程度越大，曲率值就越大；对于直线，曲率为0。通常背斜定义为正曲率，向斜为负曲率。曲率属性包括最小曲率、最大曲率、最大负曲率、最大正曲率、倾向曲率、走向曲率、平均曲率等。经过反复试验发现，沿层计算的最大正曲率属性能够较好地反映该区复杂断裂展布特征。

分析沿R759油组求取的最大正曲率属性平面分布图（图3），可见曲率异常特征清晰，平面上3段断裂展布特征清楚，从西北部断裂北西向展布、中部断裂相互切割到东南部的放射状断裂，较为客观地反映出该地区构造演化的特点。

1.2.3 曲率属性的影响因素分析

在曲率属性的应用研究过程中发现，作为一种基于二阶导数的方法，曲率参数的求取受地震层位解释精度的影响较大，而且对地层中的任何噪声污染都很敏感。许多商业软件采用空间滤波器以进行均值、中值、定向导数和尖锐化，这些处理势必影响断层的刻画。为此，进一步分析了曲率属性应用的主要影响因素。

图3 Preowei构造R759油组沿层最大正曲率平面分布

1）地震解释精度的影响。受地震资料品质和技术发展进程的限制，全三维解释一直未能普及，目前常规的做法是对三维地震资料进行二维线、道解释。沿层计算的曲率平面图上出现了许多线、道方向的曲率异常（图3中红色虚线圈内所示），主要是层位解释网格较稀（线、道距为125m×125m）造成，预期全三维解释将会缓解或有效解决这一问题。因此，在使用曲率属性时要分析异常起因，最好参考其它属性进行综合判断。另外，由于曲率属性非常依赖地震层位解释的闭合程度，对层位解释的不闭合点异常敏感，所以更加需要精细的地震层位解释。

2）内插方式的影响。对解释构造层的内插通常采用解释系统给出的线性或空间内插方法，但这种内插方式平滑了突变数据点，导致最大正曲率异常特征基本淹没在噪声之中（图4）。我们在应用研究中转变思维方式，将解释数据进行无断层网格化处理，采用网格化数据作为内插层计算最大正曲率属性，其结果显示出非常明显的曲率异常特征（图3）。

图4 直接空间内插计算的沿层最大正曲率平面分布

1.3 高密度三维精细断裂解释

根据断层的剖面解释结果，借助于沿层最大正曲率属性异常平面图，对目的层断裂进行平面组合。同一条断层在组合时不仅要参考曲率属性，而且要反复解释剖面确定断点的准确位置；对于剖面上断层不明显，而曲率平面图上存在的异常，则更要慎重对待，因为无论平面或剖面异常都可能存在假象。在实际应用时，以平面上的属性异常作为宏观控制，以剖面确定断层存在与否最为可靠，平面属性异常在针对具体的断层解释时只是起辅助作用。

以R759油组为例，利用高密度三维地震资料和以最大正曲率为主的地震属性技术，共解释出了135条4种样式的断层（图5），基本查明了研究区复杂的断裂系统特征。图6是研究区同一局部范围内高密度三维断裂组合与常规三维解释结果的对比图，可以很清楚地看出前者的断层数远远多于后者，尤其是小断层分布更为密集，断层之间的接触关系也更为合理。

图5 R759油组精细解释的复杂断裂系统与沿层最大正曲率平面图叠合显示

图6 R759油组常规三维（a）与高密度三维（b）断裂解释结果对比

研究区复杂断裂精细解释中地震属性技术的应用研究表明，利用曲率属性指导断层组合在一定程度上降低了复杂断裂解释的多解性，使断层解释更加客观、合理，同时也大大提高了工作效率。与相干属性相比，最大正曲率属性能更加有效地突出断裂展布及某些微小断裂，异常纹路更加清晰，细小断裂也比较清楚。因此，对于复杂断裂解释，可以先利用相干属性了解区域断裂分布的大致趋势，再根据解释层位有针对性地试验应用曲率等其它地震属性技术，指导断裂的平面组合，可望取得满足勘探需求的高精度地震解释成果。

2 复杂断裂特征分析

基于高密度三维地震资料和以最大正曲率属性为主的Preowei构造复杂断裂精细解释研究，揭示了研究区的复杂断裂特征。受北东向逆冲挤压应力及底部泥岩差异拱张的共同作用，研究区发育有逆断层和正断层两种断裂体系。其中逆断层控制背斜构造形态，呈北西—南东向展布；正断层多分布在逆断层上盘，进一步将构造复杂化。首先体现在断层的数量多，针对R759油组在100km2的范围内解释出了130 多条断层（图7），若解释密度加大，可能会组合出更多的断层。其次是断层样式多，可以归纳为以下4类：

1）同生顺向断层。该类断层分布在构造的西北部，平面上为一系列与逆断层近似平行的北掉正断层，区块内局限分布；分析过1区（图7中黑色虚线圈）地震剖面（图8a），可见逆断层REF 为同沉积断层，下部断距大于上部，终止于构造定型期，与其相伴生的北西向F1断层，活动时间长，强度大，向上直至海底；晚期反向断层开始活动，断裂活动开始加强。

图7 Preowei构造R759油组断裂平面展布

图8 Preowei构造4类断层样式剖面

2）同生Y 型断层。位于2区（图7中蓝色虚线圈），平面上为一组北掉正断层与一条南掉断层夹持，控制着背斜的构造顶部形态；地震剖面（图8b）显示，由于逆冲作用增强，反向F2断层活动加剧，与一组北掉断层形成Y 型断裂，反映该沉积期构造活动剧烈。

3）同生反向断层。随着逆断层活动的进一步增强，顺向正断层活动减弱，反向断层活动强烈，剖面上形成一组由F2断层控制的南掉断层，F2断层活动时间长，强度大，向上延伸至海底，向下终止于逆断层（图8c）；平面上断层数量多、相互交割，为构造活动最为强烈区域（3区，图7中深绿色虚线圈）。

4）放射状断层。平面上为一组由底部泥岩差异拱张形成的向四周延伸的放射状断裂，分布于构造东南部（4区，图7中翠绿色虚线圈）；地震剖面（图8d）上南掉断层活动减弱，很多甚至没能断穿目的层，系列浅层北掉断层开始出现。

3 目的层沉积体刻画

为了进一步描述Preowei构造的细小断裂分布，研究应用了时频RGB 融合技术［9］来刻画目的层沉积体边界及其内部细节特征。地层沉积组合有其固有频率，时频RGB 融合技术正是利用各种频率信息对沉积体进行有效刻画。先对目标沉积体进行频谱分解［10－12］，产生频率调谐体；然后选取适当的低频、中频（一般使用主频）和高频的单频切片，生成红（R）、绿（G）、蓝（B）三原色单色切片，其中高、中、低频的切片选择技巧是倍频的单色切片；最后利用3 个单色切片，按适当权重进行振幅融合，生成RGB 三原色振幅属性融合切片（简称RGB切片）。

根据频谱分析的主频范围，研究区高密度三维地震资料主频为25Hz，频带宽度8～70 Hz，计算的单频体为10，20，30，40，50，60Hz。经过针对主要目的层的反复测试，选取了20，30和60 Hz 3个频率体；参数选取时将红色定义为10 Hz频率，绿色定义为35 Hz的频率，蓝色定义为55 Hz频率；三色频带宽度同为0.25。

根据上述参数对R759油组进行时频RGB 融合，融合图上（图9）沉积体边界及内部特征都非常清晰，结合已钻井单井相分析，该沉积体为一过路朵叶，晚期两条泥质含量高的水道将朵叶体分割为A，B，C 3 块，明显的边界特征显示各块之间互不连通，无数条细小断裂将其分割得支离破碎。

图9 Preowei构造R759油组时频RGB融合结果

4 结论与认识

基于高密度三维地震资料的西非深水Preowei构造复杂断裂精细解释研究取得了很好的应用效果，针对研究区R759油组，在100km2范围内解释出135条4种样式的断层，查明的断层数是原常规三维资料解释结果的1.5倍，揭示了研究区的复杂断裂特征，为精确计算地质储量及合理设计开发方案提供了可靠依据。

针对复杂断裂的精细解释研究工作取得了以下认识。

1）对于断裂极其发育、逆冲幅度较大的复杂构造，采用常规技术描述断裂系统效果不理想时，使用不受时窗限制的平面（层）曲率属性参数会取得较好的效果。

2）曲率属性受地震层位解释精度影响较大，人工解释的不闭合点会引起虚假曲率异常；而曲率平面图上沿线、道方向出现的规则异常主要由于解释网格密度稀疏所引起。利用层位网格数据计算曲率比常规内插方法效果更佳。

3）时频RGB 融合技术融合了低、中、高3种频率体特性，不仅能够精细地刻画沉积体边界，对其内部的细小断裂也能刻画得非常清楚。

4）相干、曲率、平均瞬时相位等反映反射波同相轴不连续特征的地震属性主要适用于描述大、中尺度断裂，时频RGB 融合技术刻画小尺度断裂的效果最好。因此，针对不同尺度的研究对象，应选择使用不同的技术手段分层次进行断裂刻画。

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