断层阴影识别技术研究及应用效果分析

陈祖银, 张 霞, 邓海东, 彭 军, 张 亮

(中海石油(中国)有限公司湛江分公司 南海西部石油研究院，湛江 524057)

0 引言

断层阴影是指在断层下盘三角形区域内的地震成像畸变，在时间剖面上表现为地震同相轴的“上拉”和“下陷”两种时间异常现象[1]。“上拉”会造成构造高点假象而吸引布钻或者造成钻在断层下方时间高点的井明显偏离深度构造，此外，断层阴影还会造成反射时间轴错断现象，误认为是伴随小断层的岩性尖灭点假象[2]。

断层对下盘地层的能量也有一定影响，当断层两侧横向速度变化较大时，断面可能成为良好的反射界面，使断面以下界面反射能量大大削弱，断面阻抗差异越大，这种能量屏蔽作用越强，当断面倾角较大，地震波入射角较小时，断面下方甚至出现空白反射带[3]。其次，断面两盘的派生裂缝和断面填充物组成的断层破碎带也会削弱下覆地层的反射能量，而且常常造成断面下方出现杂乱反射带[4]。

目前，对断层阴影的研究虽然较多，但多局限于对构造形态的影响研究[5-7]，忽视了振幅能量变化规律的分析，基于此，笔者采用正演模拟技术，从构造形态和振幅能量两个方面对断层阴影进行了研究，完善了断层阴影识别技术体系，并通过该方法成功识别W油田的断层阴影，指导完成了涠洲W油田的储量研究工作。

1 断层阴影原因分析

断层阴影是由于地层地质年代和压实程度的差异，断层上、下盘地层在同一深度下地层速度不同，形成速度横向突变造成的[8-9]。通常情况下，断层阴影表现出两种构造畸变：①时间异常，即同相轴“上拉”和“下陷”；②同相轴错断假象。由图1(a)和图1(b)可看出，在断层三角区域，断层下盘地震同相轴表现出“上拉”现象，这是由于该区域受上覆高速异常体变厚，地震波旅行时相对减小造成的。同理，由图1(c)和图1(d)可看出，在断层三角区域，断层下盘地震同相轴表现出“下陷”现象，这是由于该区域低速异常体变厚，地震波旅行时相对增大造成的。

图1 断层阴影模式图

2 断层阴影特征分析

识别断层阴影现象，必须对断层阴影特征具有清晰的认识。笔者为了更清楚地描述断层阴影特征，采用声波方程正演模拟技术分别从构造和振幅特征两个方面进行了研究。如图2所示，设计了四个变速模型，分别用于研究浅层低速、高速异常体在断面下盘三角区的断层阴影特征，以及速度异常体断距对断层阴影特征的影响分析，其中H界面是研究的目标位置，模型具体参数见表1。

图2 正演模型及模拟结果分析图

表1 模型层速度参数表

从图2(a)～图2(b)可看出，低速异常体模型中，低速异常体断面的正下方，H界面地震反射同相轴均有“上拉”特征，异常体断面越大，“上拉”范围越大，这是由于上覆低速异常体厚度变薄，地震波旅行时相对减小造成的，“上拉”最高点即为异常体厚度最薄处。此外，对断层阴影带地层的振幅能量变化进行了分析。从提取的H界面地震反射波最小振幅可以看出，异常体断面正下方振幅能量也发生规律性变化，呈“两弱夹一强”特征，即两个弱振幅中间夹一个强振幅。这主要是受低速异常体断面阻抗差异影响，且地震波入射到断面角度相对较大，地震波能量被断面不同程度反射造成的。当断面两侧速度差异较大，断面阻抗差较大时，能量屏蔽作用也越大，因而继续向地层下部传播的能量相对减小，断面正下方地层表现出弱振幅特征。当异常体完全断开时，断开处的断面正下方的地层振幅能量反而增大，甚至比断面外地层的振幅能量更大，这是由于该位置地震波只受到断面的反射，少了异常体对地震波的反射，而且此处断面阻抗差较小，能量屏蔽作用小，因此向下传播的地震能量相对更大。

在浅层高速异常体模型中，如图2(c)～图2(d)所示，高速异常体断面正下方，H界面地震反射同相轴均具有“下陷”特征，异常体断面越大，“下陷”范围越大，“下陷”最低点即为异常体厚度最薄处，H界面提取的地震反射波最小振幅也表现为“两弱夹一强”特征。

通过以上分析，断层阴影具有以下特征：①当上覆地层存在低速异常体时，在异常体断面正下方存在“上拉”现象，且振幅能量表现为“两弱夹一强”特征；②当上覆地层存在高速异常体时，在异常体断面正下方存在“下陷”现象，振幅能量也表现为“两弱夹一强”特征。这些特征可作为定性识别断层阴影的主要判别依据。

3 断层阴影判别实例

涠洲W油田位于中国南海北部涠西南盆地2号断裂带，断层非常发育，断层阴影现象普遍存在[10]。在涠洲W油田的勘探开发中，经常出现对断层阴影认识不清而导致的错误的构造认识。W油田主力油组L是典型的断块+岩性油藏，该油组在储量研究阶段，就遇到断层阴影带来的解释陷阱，影响了L油组的构造落实。L油组在岩性边界的确定上存在两种解释方案，如图3所示，方案一认为该方案确定的岩性边界在地震剖面位置A处尖灭特征明显，岩性边界落实可靠;方案二则认为，方案一确定的岩性尖灭点正好位于F断层下盘三角区，且地震同相轴出现明显“上拉”特征，认为这种特征极可能是断层阴影现象，该尖灭点极可能是层位错断假象造成的解释陷阱，砂体边界有进一步外拓的潜力。

基于此，开展了更深入研究，根据周边已钻探井Well-A实钻情况及地震相特征(图3)，观察到中浅层有一套强反射的厚层低速异常体，该套异常体也正好位于目的层L油组正上方，可类比图2(a)低速异常体模型，认为在该套低速异常体断面正下方应该具有地震同相轴 “上拉”、振幅能量“两弱夹一强”的断层阴影特征。

图3 过L油组叠前时间偏移剖面

通过1 400 ms方差体时间切片(图4)，刻画了上覆低速断层异常体断面的大致范围，并将该范围分别投影到L油组的时间构造图(图5)及最小振幅属性图(图6)上，从图6中可明显看出，在异常体断面投影范围内，正好存在时间构造“上拉”，最小振幅属性“两弱夹一强”的变化特征，与前面的正演结果认识一致。基于此，可以认为解释方案二的认识是合理的，方案一中砂体尖灭点其实是一种断层阴影现象。近期在L油组南部部署了一口开发评价井Well-C(图7)，钻遇油层近20 m，经测试地层压力系数仅为0.75，表明该井区与开发井Well-B井区连通，从而也证实了方案二的正确性。L油组构造的准确落实，使得解释人员对涠西南W油田断层阴影特征有了一个更清晰地认识，为其他油组的构造解释提供了参考。

图4 过异常体断面方差体切片

图5 L油组等T0图

图6 L油组最小振幅属性图

图7 过井地震剖面

4 结论

1)断层阴影作为地球物理公害，直接影响到构造解释，为了正确识别断层阴影，避免断层阴影带来的解释陷阱，笔者采用正演模拟技术从构造形态和振幅能量两个方面分析了断层阴影特征：①当上覆地层存在低速异常体时，在异常体断面正下方存在地震同相轴“上拉”，振幅能量 “两弱夹一强”特征；②当上覆地层存在高速异常体时，在异常体断面正下方存在地震同相轴“下陷”、振幅能量 “两弱夹一强”特征。

2)基于断层阴影特征，笔者结合实例提出了断层阴影识别的技术方法，先通过已钻井分析研究区浅层是否存在速度异常体，从而判断该研究区域内断层阴影所具有的特征，并从时间构造图和最小振幅属性上进一步进行验证。该方法对定性识别断层阴影具有一定的借鉴意义。