管亞倫 許建華 李海豐 張偉 潘俊堯 盧奇

1.西安石油大學地球科學與工程學院，中國·陜西 西安 710065

2.中國石油東方地球物理公司研究院庫爾勒分院，中國·新疆 庫爾勒 841000

關(guān)鍵字 克拉2氣田；斷裂識別；構(gòu)造導(dǎo)向濾波；螞蟻體追蹤；F-K濾波

1 引言

克拉2 氣田構(gòu)造上隸屬于中國塔里木盆地北部的庫車前陸盆地，位于庫車前陸盆地逆沖帶主體部位的克拉蘇構(gòu)造帶中東部，氣田在喀桑托開地面構(gòu)造的東翼（圖1），是中國探明的特大的、山地超高壓整裝優(yōu)質(zhì)天然氣氣田，為“西氣東輸”工程的主力氣源。近年來，隨著克拉2 氣田開發(fā)的不斷深入，多口生產(chǎn)井因水侵關(guān)井，穩(wěn)產(chǎn)形勢漸趨嚴峻，迫切需要提高克拉2 氣藏斷裂的識別精度，指導(dǎo)開發(fā)方案調(diào)整，實現(xiàn)氣藏高效開發(fā)。

圖1 克拉2 氣田區(qū)域構(gòu)造位置圖

2 方法原理

克拉2 氣田主要受多期北部沖斷帶擠壓應(yīng)力和南翼反向推覆力的擠壓應(yīng)力的影響，同時各期次應(yīng)力作用的大小和方向不同，最終應(yīng)力作用形成現(xiàn)今的復(fù)雜斷裂結(jié)構(gòu)。但受限于地震資料品質(zhì)，克拉2 氣田斷裂識別難以滿足氣藏精細開發(fā)的需求。從地震剖面上看（圖2），克拉2 氣田構(gòu)造高部位同相軸連續(xù)性較好，但對斷點的刻畫不清晰，而構(gòu)造南北兩翼地震資料成像較差，噪聲、干擾信息較多，斷裂識別難度較大。因此，如何有效識別構(gòu)造南北兩翼的斷裂，提高構(gòu)造高部斷裂識別的精度是克拉2 氣田斷裂精細刻畫面臨兩個難點。

圖2 克拉2 氣田南北向地震剖面

近年來，基于地震屬性的斷裂識別方法和基于斷裂自動識別的螞蟻體追蹤技術(shù)被廣泛應(yīng)用于斷裂解釋的過程中。由于克拉2 氣田地震資料在構(gòu)造南、北兩翼信噪比低、成像品質(zhì)較差，且斷裂在斷距和延伸長度上存在差異，難以利用單一地震屬性同時實現(xiàn)對大斷裂和微－小斷裂的精細刻畫[1]。而螞蟻體追蹤技術(shù)雖然對微－小斷裂的刻畫具有明顯優(yōu)勢[2]，但受限克拉2 氣田高陡構(gòu)造的特征，在利用螞蟻體追蹤技術(shù)的過程中會高陡地層信息嚴重干擾斷裂識別效果，造成“假斷裂”的存在，降低斷裂識別準確度。為了解決研究區(qū)微－小斷裂識別的難點，綜合構(gòu)造導(dǎo)向濾波技術(shù)、地震屬性優(yōu)選、螞蟻體追蹤技術(shù)、F-K 濾波形成基于F-k 濾波的螞蟻體斷裂識別方法（圖3）。

圖3 基于F-K 濾波的螞蟻體斷裂識別方法技術(shù)流程

首先，利用地震資料解釋性處理改善地震資料品質(zhì)，提高地震資料對斷點刻畫能力，主要包括傾角掃描與構(gòu)造導(dǎo)向濾波兩個部分；其次，通過不同地震屬性對克拉2 氣田構(gòu)造高部位和南北兩翼斷裂識別能力的對比分析，優(yōu)選出優(yōu)勢屬性作為螞蟻體計算的輸入數(shù)據(jù)；然后，利用螞蟻追蹤技術(shù)可進行二次運算提高抗噪能力的特點[3]，通過對螞蟻體主動追蹤與被動追蹤方式的對比分析，設(shè)計出合理的二次運算流程進行螞蟻體計算；最后，利用Geoeast 處理平臺對多次迭代螞蟻體進行F-K 濾波，消除陡傾角地層干擾信息。

3 應(yīng)用效果分析

3.1 地震資料解釋性處理

地震資料解釋性處理分為傾角掃描和構(gòu)造導(dǎo)向濾波兩個部分，主要目的是提高地震資料的信噪比，改善地震資料對斷裂的刻畫能力。圖4為解釋性處理前、后地震剖面對比，可以看出經(jīng)過解釋處理后的地震剖面上地震資料的信噪比提高，同相軸連續(xù)性增強，大斷裂邊界特征得到凸顯，微小斷裂的斷點刻畫更加清晰，為克拉2 氣田斷裂精細識別奠定了基礎(chǔ)。

圖4 解釋性處理前（a）、后（b）地震剖面對比

3.2 地震屬性優(yōu)選

基于地震屬性的斷裂識別方法是目前較為常用方法之一，主要是利用一些對斷裂較為敏感的巖層屬性或體屬性來識別斷裂，常用的地震屬性有相干屬性、方差屬性、曲率屬性等。

圖5是克拉2 氣田相干、方差、曲率屬性體斷裂平面圖。整體上看，基于地震屬性的斷裂識別方法在克拉2 氣田構(gòu)造南北兩翼，干擾信息較多，斷裂展布特征雜亂，斷裂識別效果差。而在構(gòu)造高部，斷裂識別精度較低，識別出的斷裂數(shù)目較少，難以滿足氣田精細開發(fā)的需求。通過對相干屬性體。方差屬性體、曲率屬性體在克拉2 氣田斷裂識別效果對比，方差屬性和曲率屬性對于克拉2 氣田構(gòu)造南北兩翼斷裂的識別效果與相干屬性相比干擾信息較多，斷裂展布不清；而在構(gòu)造高部，相干屬性斷裂刻畫清晰，斷裂平面分布規(guī)律較好，斷裂刻畫的精細程度與方差屬性和曲率屬性相比也有著顯著的優(yōu)勢。綜合以上分析，優(yōu)選相干屬性體作為下一步螞蟻追蹤算法的輸入數(shù)據(jù)。

圖5 克拉2 氣田相干（a）、方差（b）、曲率（c）屬性斷裂平面

3.3 多次迭代螞蟻體

螞蟻體追蹤技術(shù)基于蟻群算法的斷裂自動識別方法，是Schlum-berger 公司研發(fā)的一種基于蟻群算法的地震屬性[4]。在斷裂識別過程中，通過在地震數(shù)據(jù)中設(shè)置大量的電子螞蟻，發(fā)現(xiàn)滿足預(yù)設(shè)斷裂條件的電子螞蟻將“釋放”信息素，召集其他的螞蟻集中在該斷裂處對其進行追蹤，直到完成該斷裂的識別與追蹤[5]。對于在地震資料，噪聲是隨機的、無規(guī)律的，電子螞蟻在噪聲處遺留的信息素較少，而對于斷層，信息素較為密集，根據(jù)信息素濃度可有效區(qū)別的分噪聲和斷裂信息。螞蟻體追蹤的優(yōu)點是在抗噪聲、抗干擾方面有著顯著的優(yōu)勢，能夠有效地增強斷層識別的客觀性、準確性。

Petrel 螞蟻體計算提供了兩種螞蟻追蹤方式，主動螞蟻追蹤和被動螞蟻追蹤，在相同的參數(shù)條件下，主動追蹤與被動追蹤方式斷裂識別效果存在著明顯的差異。圖6為螞蟻體被動追蹤、主動追蹤斷裂平面對比圖，從圖中可以看出無論是被動追蹤螞蟻體還是主動追蹤螞蟻體，克拉2 氣田構(gòu)造南北兩翼的斷裂識別效果有了顯著提高，南北兩翼噪聲和干擾信息得到進一步壓制，斷裂刻畫清晰，證實了螞蟻體有較強抗噪、抗干擾能力；而在構(gòu)造高部位，被動追蹤螞蟻體與主動追蹤螞蟻體對斷裂的識別精細程度改善明顯，構(gòu)造高部位斷裂信息豐富，斷裂走向規(guī)律性更強。但兩種螞蟻體追蹤方式也存在這差異，其中被動追蹤螞蟻體斷裂識別的數(shù)量多，但斷裂的連續(xù)性及分布規(guī)律較差；主動追蹤螞蟻體識別的斷裂雖然在走向與規(guī)律性有所改善，斷裂的連續(xù)性也較好，但整體上斷裂識別的數(shù)量較少。

圖6 克拉2 氣田螞蟻體被動追蹤（a）與主動追蹤（b）斷裂平面對比圖

圖7為克拉2 氣田相干屬性斷裂系統(tǒng)圖（a）與多次迭代螞蟻體斷裂系統(tǒng)圖（b）平面對比，從圖中可以看出多次迭代螞蟻體平面斷裂特征改善效果明顯，構(gòu)造高部位斷裂識別的數(shù)量顯著增多，斷裂特征的刻畫更加清晰，但構(gòu)造南北兩翼干擾信息雖然有所減少斷裂分布整體上較為雜亂[6]。圖8為克拉2 氣田多次迭代螞蟻體剖面圖（a）與地震剖面（b）平面對比圖，從圖中看，多次迭代螞蟻體在構(gòu)造南北兩翼存在高陡傾角地層的信息，對斷裂信息形成干擾，形成“假斷裂”導(dǎo)致多次迭代螞蟻體在構(gòu)造南北兩翼的斷裂規(guī)律性較差。

圖7 克拉2 氣田相干屬性斷裂系統(tǒng)圖（a）與多次迭代螞蟻體斷裂系統(tǒng)圖（b）平面對比

圖8 克拉2 氣田多次迭代螞蟻體剖面（a）地震剖面（b）對比圖

對于多次迭代螞蟻體而言，高陡地層干擾信息與真實的斷裂特征存在著明顯傾角差異。因此，利用Geoeast 處理平臺對多次迭代螞蟻體進行F-K 濾波。圖9為克拉2 氣田F-K濾波前（a）、后（b）多次迭代螞蟻體剖面對比圖，從圖中可以看出，F(xiàn)-K 濾波后的多次迭代螞蟻體，有效地消除了高陡地層的干擾信息，真實的斷裂特征得以突顯。圖10 為克拉2 氣田F-K 濾波前（a）、后（b）多次迭代螞蟻體斷裂系統(tǒng)平面對比圖，從圖中可以看出F-K 濾波后的多次迭代螞蟻體平面斷裂特征改善效果明顯，構(gòu)造高部位斷裂刻畫精度顯著提高，斷裂平面展布規(guī)律性、連續(xù)性較好；而構(gòu)造南北兩翼斷裂分布特征明顯，斷裂刻畫能力有了顯著的提高，斷裂刻畫的準確性和客觀性提高[7]。從F-K 濾波的多次迭代螞蟻體斷裂平面圖上看，克拉2 氣田斷裂走向主要分為三個方向，氣田西部以近東向走向的斷層為主，氣田東部以北東-東西走向的斷層為主，而氣田的中部則為具有走滑性質(zhì)的北西-南東向斷層，這與目前地質(zhì)認識一致。因此，F(xiàn)-K 濾波后的多次迭代螞蟻體能為克拉2 氣田斷裂精細識別提供有力的技術(shù)支持。

圖9 克拉2 氣田F-K 濾波前（a）、后（b）多次迭代螞蟻體剖面對比圖

圖10 克拉2 氣田F-K 濾波前（a）、后（b）多次迭代螞蟻體斷裂系統(tǒng)平面對比圖

4 結(jié)論

①基于F-K 濾波的螞蟻體斷裂識別方法能夠有效地改善地震資料對斷裂的刻畫能力，在豐富斷裂信息、提高斷裂識別精度方面效果顯著，可以為高陡構(gòu)造氣藏的斷裂精細研究提供有力保證。

②通過F-K 濾波，改善了高陡地層信息對斷裂識別的影響，有效消除了“假斷裂”，凸顯了斷裂的真實分布特征，提高了斷裂解釋的客觀性和準確性。