利用IPA技术精细识别裂缝_——以柴达木盆地南翼山工区为例

书书书第２５卷第６期２０１０年１２月（页码：２０５４～２０６０）地　球　物　理　学　进　展ＰＲＯＧＲＥＳＳ　ＩＮ　ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＳＶｏｌ．２５，Ｎｏ．６Ｄｅｃ．２０１０冯明友，张　帆，王兴志，等．利用ＩＰＡ技术精细识别裂缝———以柴达木盆地南翼山工区为例．地球物理学进展，２０１０，２５（６）：２０５４～２０６０，ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４２９０３．２０１０．０６．０２２．ＦｅｎｇＭＹ，ＺＨｅｎｇＦ，ＷａｎｇＸＺ，犲狋犪犾．Ｄｅｌｉｎｅａｔｉｏｎｏｆｆｒａｃｔｕｒｅｓｂｙ３ＤｓｅｉｓｍｉｃｄａｔａＩＰＡｔｅｃｈｎｉｑｕｅ：ＡｃａｓｅｓｔｕｄｙｉｎｔｈｅＮａｎｙｉｓｈａｎａｒｅａ，ＱａｉｄａｍＢａｓｉｎ．犘狉狅犵狉犲狊狊犻狀犌犲狅狆犺狔狊．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ），２０１０，２５（６）：２０５４～２０６０，ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４２９０３．２０１０．０６．０２２．利用犐犘犃技术精细识别裂缝　　　　　　———以柴达木盆地南翼山工区为例冯明友１，　张　帆１，　王兴志１，　刘小洪１，　雍学善２，　杨午阳２（１．西南石油大学资源与环境学院，成都６１０５００；　２．中国石油勘探开发研究院西北分院，兰州７３００２０）摘　要　柴达木盆地南翼山工区受压扭走滑运动影响，地层岩性破碎强烈、断裂复杂，导致地震资料裂缝成像及解释难度较大．为准确识别南翼山断裂体系，作者在本区首次利用地震像素处理分析技术进行裂缝识别．通过构造向量属性及构造约束滤波对地震资料进行成像处理，明显提高了裂缝成像精度；利用边缘探测算法检测出断裂，最终提取出断裂体并分析出断裂空间展布规律．通过该技术在南翼山工区的应用，准确描述出中深层浅层双层格架的裂缝展布特征，为柴西北裂缝性储层研究提供了技术支持．地震像素处理分析技术在利用地震资料定量识别裂缝方面具较大潜力．关键词　地震像素，构造约束滤波，南翼山，地震像素处理分析技术ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４２９０３．２０１０．０６．０２２　　　　中图分类号　ＴＥ１１２，Ｐ６３１　　　　　文献标识码　Ａ　　　　　犇犲犾犻狀犲犪狋犻狅狀狅犳犳狉犪犮狋狌狉犲狊犫狔３犇狊犲犻狊犿犻犮犱犪狋犪犐犘犃狋犲犮犺狀犻狇狌犲：犃犮犪狊犲狊狋狌犱狔犻狀狋犺犲犖犪狀狔犻狊犺犪狀犪狉犲犪，犙犪犻犱犪犿犅犪狊犻狀ＦＥＮＧＭｉｎｇｙｏｕ１，　ＺＨＡＮＧＦａｎ１，　ＷＡＮＧＸｉｎｇｚｈｉ１，　ＬＩＵＸｉａｏｈｏｎｇ１，ＹＯＮＧＸｕｅｓｈａｎ２，　ＹＡＮＧＷｕｙａｎｇ２（１．犛犮犺狅狅犾狅犳犚犲狊狅狌狉犮犲狊犃狀犱犈狀狏犻狉狅狀犿犲狀狋犈狀犵犻狀犲犲狉，犛狅狌狋犺狑犲狊狋犘犲狋狉狅犾犲狌犿犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犆犺犲狀犵犱狌６１０５００，犆犺犻狀犪；２．犖狅狉狋犺狑犲狊狋犅狉犪狀犮犺，犚犲狊犲犪狉犮犺犻狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犈狓狆犾狅狉犪狋犻狅狀犪狀犱犇犲狏犲犾狅狆犿犲狀狋，犆犖犘犆，犔犪狀狕犺狅狌７３０２００，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋　ＴｈｅｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎｍａｒｇｉｎｏｆｔｈｅＱａｉｄａｍＢａｓｉｎｉｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｓｔｒｉｋｅｓｌｉｐｍｏｖｅｍｅｎｔ．Ｉｔｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｆｏｒｆａｕｌｔｉｍａｇｉｎｇａｎｄｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎｏｆｓｅｉｓｍｉｃｄａｔａｄｕｅｔｏｓｔｒｏｎｇｌｙｂｒｏｋｅｎｌｉｔｈｏｌｏｇｙａｎｄｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｆｒａｃｔｕｒｅｓ．Ｂｙｕｔｉｌｉｚｉｎｇｓｅｉｓｍｉｃｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｔｅｃｈｎｉｑｕｅｗｅｉｄｅｎｔｉｆｙｆｒａｃｔｕｒｅｓ．Ｆｉｒｓｔｌｙｗｅｄｉｖｉｄｅｓｅｉｓｍｉｃｖｏｌｕｍｅｉｎｔｏｐｉｘｅｌｓ，ｓｅｃｏｎｄｌｙｂｙｍｅａｎｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｖｅｃｔｏｒｓａｎｄａｄｖａｎｃｅｄｆｉｌｔｅｒｍｅｔｈｏｄｓｉｎｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｗｉｔｈＥｄｇｅＤｅｔｅｃｔｅｄＡｌｇｏｒｉｔｈｍｗｅｄｅｔｅｃｔａｂｎｏｒｍａｌｂｏｄｉｅｓ，ａｎｄｐｌｏｔｔｈｅｍｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｌｏｒｓ．Ｆｉｎａｌｌｙｗｅｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅｆａｕｌｔｅｘｔｒａｃｔｉｏｎａｎｄｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓｗｏｒｋ．ＢｙｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＩＰＡｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎｔｈｅＮａｎｙｉｓｈａｎａｒｅａ，ｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌａｎｄｌａｔｅｒａｌａｎｉｓｏｔｒｏｐｙｏｆｆａｕｌｔｓｙｓｔｅｍｓａｒｅｃｌｅａｒｌｙｄｅｓｃｒｉｂｅｄ，ａｎｄｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｗｏｄｏｕｂｌｅｆｒａｍｅｗｏｒｋ（ｓｅｍｉｄｅｅｐｓｈａｌｌｏｗｌａｙｅｒ）ａｒｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ．ＡｓｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｔｏｆｒａｃｔｕｒｅｄｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓｉｎｔｈｅｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎｍａｒｇｉｎｏｆｔｈｅＱａｉｄａｍＢａｓｉｎ，ｔｈｅＩＰＡｔｅｃｈｎｉｑｕｅｈａｓｇｏｏｄｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｆｒａｃｔｕｒｅｓ．犓犲狔狑狅狉犱狊　Ｓｅｉｓｍｉｃｐｉｘｅｌ，Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｏｒｉｅｎｔｅｄｆｉｌｔｅｒ，Ｎａｎｙｉｓｈａｎ，ＩＰＡ收稿日期　２０１００２１６；　修回日期　２０１００６１７．作者简介　冯明友，男，四川宜宾人，１９８１年生，西南石油大学在读博士研究生，从事储层沉积学，地震储层综合预测方面的研究．（Ｅｍａｉｌ：[e-mail]）　６期冯明友，等：利用ＩＰＡ技术精细识别裂缝———以柴达木盆地南翼山工区为例０　引　言储层裂缝识别技术与预测方法发展迅速．诸如野外露头分析、岩芯观察、成像测井分析、测井曲线解释、地层水矿化度分析、薄片微裂缝分析等方法目前正在广泛开展；另外，构造应力场恢复、数值模拟等裂缝预测技术也逐渐发展及应用［１～７］．随着裂缝性油气藏研究的深入，裂缝性油气藏强非均质性给科研人员提出了裂缝精细雕刻、定量预测的要求，而地震资料包含大量地质信息，且三维地震勘探作为油气勘探的主力工具已日趋成熟．因此，如何更好地挖掘地震信息进行裂缝预测，则是近年来储层裂缝预测的目标．宽方位角地震裂缝预测技术的应用在国外不乏成功实例［８］，但对采集处理要求高；目前利用叠后地震资料时间切片、相干体［９］等技术进行裂缝检测效果明显．而分频预测、蚂蚁自动追踪、倾角方位角属性［１０］、多属性融合［１１］、曲率及断裂体曲率属性［１２，１３］、多属性融合神经网络预测、边缘敏感属性提取（Ｃｈｏｐｒａ，Ｍａｒｆｕｒｔ，２００９）［１４］等也在迅速发展．这些技术为裂缝识别及裂缝展布特征描述起到很好的指导作用．但中国西北部盆地裂缝发育区域地震资料品质往往较差，而地震像素成像分析技术的突出优势在于地震资料成像处理分析和异常体像素识别．其中，断裂体的处理及成像雕刻更是随着计算机内存、显存的提高和ＧＰＵ技术的突破得以迅速发展［１５～１９］．因此，笔者首次在研究区利用地震像素处理分析技术进行应用，以期精细识别并查明该区裂缝展布规律．１　工区地质概况研究工区位于中国西北部柴达木盆地西北缘茫崖凹陷的南翼山构造带，西北为红沟子、小梁山构造；东北为尖顶山、大风山构造；东南为油墩子、油泉子构造；西南为干柴沟构造．属于柴达木盆地茫崖坳陷南翼山背斜带上的一个三级构造单元，为一受东西向复杂压扭走滑大断裂控制的三级构造“断背斜”．南翼山构造是１９５５年地面调查发现、后经地震和钻探证实的一个背斜构造，在地表卫星照片上背斜特征明显，构造轴向为北西南东向，为大而平缓的箱状背斜，构造长约３９．３ｋｍ，宽约１５．７ｋｍ，面积为６２７ｋｍ２．背斜两翼基本对称，西端南侧稍陡（图１ａ）．南翼山构造钻井揭示六套地层，在构造主体部位七个泉组（Ｑ１＋２）、狮子沟组（Ｎ２３）、上油砂山组（Ｎ２２）出露地表．下伏地层依次为下油砂山组（Ｎ２１）、上干柴沟组（Ｎ１）、下干柴沟组上段（Ｅ３２）、下干柴沟组下段（Ｅ３１）、路乐河组（Ｅ１＋２）地层．该区的主要目的层为上油砂山组、下干柴沟组上段及下干柴沟组下段，目前正在加强中深层裂缝型油气藏的研究．研究区构造演化较为复杂．第三纪时期，柴达木盆地构造的形成演化明显受区域ＳＮ向挤压以及ＮＷＷ向和ＮＥＥ向阿尔金断裂走滑的联合控制作用．表现为压扭构造体制，盆地形成挤压和走滑两种构造样式．新第三纪—第四纪时期，由于喜马拉雅期青藏高原向北俯冲，昆仑山和祁连山构造带开始向盆地逆冲推覆，形成了以推覆和挤压作用下的褶皱构造，南翼山构造就是在该背景下形成的北西西向长轴背斜构造［２０］．在此复杂构造应力条件下形成的勘探问题不仅是储层的问题，后期裂缝对储层的改造甚至更为显著．由地质模型看出，传统的断裂解释只能解释出主要的翼南、翼北等控制构造形态的大断裂（见图１ｂ）．而实际地震剖面上数量较多的微断裂、顺层断裂极难准确解释，常被解释人员忽略，而这些断裂对油气成藏起到重要的作用［２１］．研究区断裂平面展布杂乱，翼部成像较差，若不经过处理则易导致出现断裂解释假象；而油井区位于轴部，轴部中浅层断裂往往不连续、横向延伸较短；工区主要断层为高陡断层，次要断层为低角度断层，中深层至浅层的裂缝分布极为复杂，规模变化明显，垂向、横向连续性变化大．因此，有必要在该区开展复杂裂缝的精细雕刻工作．２　地震像素处理分析技术基本方法地震像素处理分析技术即３ＤＩＰＡ技术（ＳｅｉｓｍｉｃＤａｔａＩｍａｇｅＰｒｏｃｅｓｓａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓ），其主要原理为：将地震体划分为像素体元，结合构造向量属性及滤波去除造噪声，提高成像精度；并利用边缘探测算法检测出异常体，将其分割为不同颜色的体元；最终按照相同颜色提取出目标体（地质体、断层体）．地震像素处理分析技术是目前地震解释的最新技术之一，它可以快速、准确、客观的从三维地震数据中提取大量用传统地震方法无法得到的地质信息．ＦＦＡ公司经发展完善并推出商业化软件ＳＶＩ后，如今世界各大油气勘探公司等都在尝试利用并发展该技术．利用地震像素处理分析技术识别裂缝流程主要由以下部分组成：预处理像素过滤去噪处理产生断层属性体断层像素增强断层检测断层趋势识别断层植入．５５０２地　球　物　理　学　进　展２５卷　图１　南翼山工区卫星照片（ａ）及构造模型图（ｂ）．卫星照片显示研究区地表为一背斜特征；构造模型表明研究工区受两翼大断层影响明显Ｆｉｇ．１　（ａ）Ｓａｔｅｌｌｉｔｅｉｍａｇｅｓｈｏｗｉｎｇｔｙｐｉｃａｌａｎｔｉｃｌｉｎｅｃｈａｒａｃｔｅｒｏｆｔｈｅｓｔｕｄｙａｒｅａ（ｂ）ｔｅｃｔｏｎｉｃｍｏｄｅｌｓｈｏｗｉｎｇｔｈｅｓｔｕｄｙａｒｅａｉｓａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｌｉｍｂｆａｕｌｔｓ．图２　构造导向属性提取示例．（ａ）为原始地震数据，（ｂ）和（ｃ）分别为提取出的倾角属性和方位角属性，（ｄ）为倾角／方位角复合属性，复合属性图能清晰地描述出断裂特征及地层地貌特征．Ｆｉｇ．２　Ｅｘａｍｐｌｅｓｏｆｏｒｉｇｉｎａｌａｍｐｌｉｔｕｄｅ（ａ）ａｎｄｄｉｐ（ｂ），ａｚｉｍｕｔｈ（ｃ）ａｔｔｒｉｂｕｔｅｓａｎｄｄｉｐＡｚｉｍｕｔｈｃｏｍｂｉｎｅｄａｔｔｒｉｂｕｔｅ（Ｄ）．Ｃｏｍｂｉｎｅｄａｔｔｒｉｂｕｔｅｐｌａｎａｒｇｒａｐｈｃｌｅａｒｌｙｄｅｓｃｒｉｂｅｓｆａｕｌｔｓａｎｄｇｅｏｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃｆｅａｔｕｒｅｓ．２．１　预处理构造导向属性提取为消除地震采集脚印及噪声、提高原始地震数据的图像清晰度．在断层处理前，通常应先了解数据体的整体趋势，可对原始数据进行简单的小时窗中值滤波处理；在倾角比较大的地区，可以适当的加大垂向滤波值进行去噪．简单去噪处理后，提取能够反映地质体连续性及构造变化的构造导向属性（一般是倾角、方位角或倾角／方位角复合属性）．构造导向属性不仅分析地层、断裂展布规律，而且参与断层属性体计算，能指导构造约束滤波处理，极大提高成像处理质量．其中，倾角属性往往用来显示裂缝和断层（图２ｂ），方位角属性则可显示区域的连续性（图２ｃ）．通过倾角和方位角属性提取，尤其是倾角／方位角复合属性，可以帮助我们揭示