楊 洋， 安海亭， 但光箭， 張亮亮， 肖 江， 路鵬程， 李相文

(1.西安石油大學 石油工程學院，西安 710065;2.東方地球物理勘探有限責任公司,庫爾勒 841001)

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哈拉哈塘地區(qū)火成巖弧形斷裂成因分析與消除

楊 洋1,2， 安海亭2， 但光箭2， 張亮亮2， 肖 江2， 路鵬程2， 李相文2

(1.西安石油大學 石油工程學院，西安 710065;2.東方地球物理勘探有限責任公司,庫爾勒 841001)

哈拉哈塘地區(qū)二疊系火成巖廣泛發(fā)育，在地震剖面上火成巖地震相突變的地方會產(chǎn)生斷裂地震響應，對該斷裂的真?zhèn)沃两褚恢贝嬖跔幾h，斷裂的存在與否，影響了該區(qū)的勘探。這里通過對哈拉哈塘地區(qū)火成巖地震地質(zhì)特征分析，以及地層精細對比、正演模擬，認識到該區(qū)火成巖弧形斷裂是地震反射假象，并且通過求取火成巖精細速度模型，優(yōu)選單程波疊前深度偏移方法，有效地消除了火成巖斷裂假象。

火成巖； 弧形斷裂； 正演模擬； 偏移成像

0 引言

哈拉哈塘地區(qū)位于塔里木盆地塔北隆起中段，西為南喀一英買力低凸起，東為輪南低凸起,南鄰滿加爾凹陷, 北界為輪臺斷裂帶，鉆井及地震資料顯示該區(qū)二疊系火成巖廣泛發(fā)育，火山活動具有多期次、多類型的特點，復雜的火山活動造成了本區(qū)二疊系火成巖的厚度、巖性在縱、橫向上的劇烈變化，在地震剖面上火成巖地震相橫向突變處會產(chǎn)生斷裂的地震響應(圖1)，在平面上該斷裂呈弧形狀展布，受斷裂影響，斷裂附近地震資料的信噪比明顯降低，地質(zhì)體的成像也變得模糊，前人研究認為存在該斷裂。這里利用鉆井、測井、地震資料對哈拉哈塘地區(qū)二疊系火成巖展開深入研究，分析火成巖弧形斷裂假象形成的原因，對該區(qū)的勘探具有重要的意義。

圖1 哈拉哈塘地區(qū)火成巖弧形 斷裂假象剖面特征

1 火成巖地震地質(zhì)特征

1.1 火成巖基本地質(zhì)特征

目前哈拉哈塘地區(qū)已部署鉆井337口，普遍在二疊系鉆遇火成巖[1-2]，火成巖的厚度分布范圍在50 m～945 m之間，厚度變化范圍大，鉆井揭示區(qū)內(nèi)共發(fā)育四種不同巖性的火成巖，分別為英安巖、玄武巖、火山碎屑巖、凝灰?guī)r，不同巖性的火成巖其組成成份存在較大差異，在工區(qū)內(nèi)的分布范圍也不一樣。

1)英安巖主要成分為石英和鉀長石,為酸性噴發(fā)巖，粘度大，流動性差，為火山口附近的噴發(fā)相，主要分布在該區(qū)中央部位。

2)玄武巖主要成分為基性長石和輝石，為基性噴發(fā)巖，粘度小，流動性較好，主要分布在該區(qū)西部和東北部。

3)火山碎屑巖主要包括火山巖屑、火山塊、火山灰，為爆發(fā)性的火山碎屑流，碎屑流流速快，因此可越過高低不等的地形，在離火山口較遠的地區(qū)仍然存在，主要分布在該區(qū)東部及西南部。

4)凝灰?guī)r主要成分是火山灰，為空落相的火山碎屑巖，但組成其火山碎屑的物質(zhì)有50%以上的顆粒直徑小于2 mm，由于顆粒比較細，可以隨風漂移，因此在全區(qū)均有分布。

1.2 火成巖地震相特征

該區(qū)三維地震剖面顯示，二疊系火成巖地震相主要表現(xiàn)為三類，①空白相；②雜亂相；③平行相。通過地震地質(zhì)標定可確定火成巖巖性和地震相之間的關系，空白相為英安巖和凝灰?guī)r地震反射特征，平行相為玄武巖地震反射特征，雜亂相為火山碎屑巖地震反射特征，為了進一步研究不同類型火成巖的平面分布特征，把地震數(shù)據(jù)體拉平制作火成巖切片。

火成巖的地震切片顯示(圖2)，三類地震相的平面分布具有以下特征:空白相的英安巖分布于本區(qū)中央部位，雜亂相的火山碎屑巖分布在英安巖外圍，平行相的玄武巖分布在英安巖或火山碎屑巖外圍，空白地震相和外圍的平行、雜亂地震相之間存在一明顯的地震相邊界。

圖2 火成巖地震相平面特征圖

1.3 火成巖速度特征

從該區(qū)二疊系火成巖聲波測井曲線可知，不同類型的火成巖，其聲波速度差異也比較大，其中以英安巖速度最大，可達5 400 m/s，玄武巖次之為4 100 m/s～5 100 m/s，凝灰?guī)r最小為4 300 m/s，火山碎屑巖速度變化范圍比較廣，從4 250 m/s～4 850 m/s，利用工區(qū)內(nèi)火成巖聲波測井曲線數(shù)據(jù)制作火成巖速度平面圖，速度平面圖顯示(圖3)，中央部位的英安巖區(qū)位于高速區(qū)，其外圍為相對低速區(qū)，火成巖速度的平面分布規(guī)律與地震相的平面分布規(guī)律是相吻合的，且低速區(qū)與高速區(qū)之間也存在一明顯的速度邊界。

圖3 火成巖速度差異及平面分布特征

2 火成巖弧形斷裂存在性分析

通過以上對本區(qū)火成巖地震地質(zhì)特征分析發(fā)現(xiàn)，本區(qū)火成巖的巖性分布和速度分布在平面上都具有明顯的分區(qū)性，且區(qū)域邊界的位置和火成巖弧形斷裂的位置是一致的，這種一致性絕對不是巧合，而是存在因果關系的，可以從兩個方面來分析火成巖弧形斷裂的存在性。

2.1 模型正演分析

依據(jù)哈拉哈塘地區(qū)二疊系火成巖地震地質(zhì)特征進行模型正演，首先是模型的設計(圖4)，模型上有一套高速火成巖體，且橫向上有巖性突變，模型中間為高速英安巖，速度為5 100 m/s,兩邊為較低速的玄武巖和火山碎屑巖，速度為4 700 m/s，這樣模型上就存在一個橫向速度突變處，從該模型的正演剖面上來看，在速度突變處，出現(xiàn)了斷裂假象，該斷裂假象與實際地震剖面上斷裂十分相似，證實資料上的弧形斷裂是假的，是由速度的橫向突變引起的地震反射假象。

圖4 弧形斷裂正演模擬分析

2.2 精細地層對比

進一步對該區(qū)弧形斷裂兩側(cè)的地層進行精細對比，A井和B井分布于火成巖弧形斷裂兩側(cè)，鉆井揭示斷裂兩側(cè)相同地層的埋深落差在2 m～28 m之間，斷層兩側(cè)地層的傾角在0.4°～1.8°之間 ，由此算出兩口井相同地層埋深落差在13 m～40 m之間，所以鉆井落差是地層傾角引起的正常地層落差，而斷裂兩側(cè)相同地層的地震同向軸落差卻在50 m～90 m之間，與實鉆數(shù)據(jù)差距大(圖5)，證實地震剖面上的斷裂為假象，是不應該存在的。

對工區(qū)內(nèi)整個弧形斷裂假象周圍的鉆井統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，這種現(xiàn)象是普遍存在的，工區(qū)內(nèi)位于弧形斷裂假象兩側(cè)的鉆井共有16口，鉆井分層統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示斷裂假象兩側(cè)相同地層落差為2 m～40 m，地震分層統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示斷裂假象兩側(cè)相同地層地震同相軸落差為48 m～100 m(表1)，兩者差距較大，因此整個工區(qū)內(nèi)地震剖面上的弧形斷裂為地震反射假象，是不存在的。

圖5 弧形斷裂兩側(cè)地層精細對比分析

3 火成巖弧形斷裂假象的消除

3.1 弧形斷裂假象成因分析

目前哈拉哈塘地區(qū)地震資料的處理方法,已由疊前時間偏移轉(zhuǎn)為了疊前深度偏移，而偏移成像質(zhì)量的優(yōu)劣取決于速度模型的準確性[3-4]，如果速度模型不準確，就無法獲得準確的成像，長期以來由于沒有認識到火成巖速度的復雜性，速度模型在火成巖段存在較大誤差，是造成剖面上斷裂假象的因素之一。在疊前深度偏移算法的選擇上，該區(qū)選取的是克?；舴虔B前深度偏移算法，眾所周知,克?；舴蛩惴ㄊ且环N高效實用的疊前深度偏移方法，它具有高角度成像，無頻散，占用資源少，實現(xiàn)效率高的特點。對于克?；舴蛐推品椒ǎ齻€重要因素決定其成像的質(zhì)量,①層速度場；②射線旅行時；③偏移孔徑。該方法在用射線追蹤建立旅行時表時[5-6]，常常對速度模型進行平滑處理，當速度橫向劇烈變化時無法得到正確的射線路徑，因此不適用于本區(qū)火成巖速度橫向突變條件下的地震成像, 克?；舴蚱品椒ㄊ窃斐善拭嫔蠑嗔鸭傧蟮囊蛩刂?。

表1 弧形斷裂假象兩側(cè)地層鉆井與地震落差對比

3.2 弧形斷裂假象的消除方法

通過以上分析認識到，要想消除火成巖弧形斷裂假象，關鍵在于提高火成巖速度的描述精度以及選取適合速度橫向突變的偏移算法[7]，通過研究認識到可以利用火成巖不同的地震相來控制其速度的分布范圍，在此基礎上進行火成巖相控速度反演，使得速度模型更加符合實際火成巖地質(zhì)特征。在偏移方法的選擇上，認為通常的克?；舴蚱品椒ㄊ遣贿m合該區(qū)特殊地質(zhì)條件的，而波動方程疊前深度偏移是由全方程導出[8-9]，不是基于高頻近似的漸進解，所以能夠適應速度場強橫向變化而且具有較高的計算效率，因此可以解決本區(qū)火成巖強橫向變速條件下地質(zhì)體的地震波成像問題，選用基于波動方程的單程波偏移方法，效果應該會更好。

4 應用效果

從該區(qū)疊前時間偏移地震剖面上可以看出(圖6)，受火成巖速度橫向突變的影響，剖面上弧形斷裂的假象比較明顯，且對附近資料的性噪比產(chǎn)生了很大的影響，通過利用新的速度體，在克希霍夫疊前深度偏移地震剖面上，斷裂得到了初步地消除，斷裂附近地震資料的信噪比得到了一定提升，在單程波疊前深度偏移地震剖面上，斷裂得到了徹底地消除，附近地震資料的信噪比也得到了大幅提升，同時也提高了速度突變處的地震資料的成像精度，斷裂下方碳酸鹽巖縫洞型儲層的成像變得清晰可見。

5 結(jié)論

通過對哈拉哈塘地區(qū)火成巖弧形斷裂的探討，得出以下結(jié)論：

1)哈拉哈塘地區(qū)火成巖弧形斷裂是不存在的，是由于該區(qū)二疊系火成巖速度橫向上的突變造成的地震反射假象。

2)對于橫向上存在速度突變的地質(zhì)體，在地震資料處理過程中速度的精細描述顯得尤為重要，在此基礎上優(yōu)選適合速度橫向突變的單程波疊前深度偏移算法，是解決由于速度的突變對資料產(chǎn)生影響的重要途徑。

圖6 針對火成巖弧形斷裂假象精細處理地震剖面對比

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Analyses and strategies of igneous curved fracture in Hlahatang region

YANG Yang1,2, AN Hai-ting2, DAN Guang-jian2, ZHANG Liang-liang2, Xiao Jiang2LU Peng-cheng2, LI Xiang-wen2

(1.Xi’an shiyou University, College of Petroleum Engineering, Xi’an 710065,China;2.CNPC BGP ,Korla 841001,China)

Permian igneous rocks in the Halahatang region are widely developed. The mutation place of igneous seismic facies on seismic section will produce the seismic response of the fracture. The authenticity of the fracture has been controversial. The existence of the fracture affect the exploration in this region. Basing on the analysis of seismic and geologic characteristics of igneous rock in the Halahatang region and fine stratigraphic correlation, model simulations, we recognize that the igneous curved fracture are seismic reflection-illusion . We effectively eliminate the fracture illusion of the igneous rock by using the fine speed model of igneous rock and one-way wave prestack depth migration methods.

igneous rock; curved fracture; model simulations; prestack depth migration

2014-09-23改回日期：2014-12-14

楊洋(1984-)，男，工程師，從事地震資料解釋，E-mail：yangy3@cnpc.com.cn。

1001-1749(2015)05-0651-05

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2015.05.18