甄宗玉，陈华靖，张鹏志，郑江峰

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300459）

0 引言

在油气田形成过程中，断层对圈闭形成、油气运移和成藏起着重要作用［1-5］，因此，断层识别对断块油气田的评价具有重要意义。特别是在复杂断块油气田的勘探开发过程中，准确合理的断层解释是确定油田构造特征和注采井网的关键因素［4-5］。受多期构造运动影响，渤海湾盆地新近系断裂体系复杂，断层解释成为地球物理研究的重要内容。

长期以来，国内外很多专家在断层识别方面做了大量的研究工作。方差、相干等基于相似性的断层识别方法在实际生产中也得到了广泛的应用。相干技术最早由Bahorich等［6］提出，即基于相邻地震同相轴相似性来突出断层空间展布、岩性边界变化等地下地质信息（C1 相干算法）；Marfurt等［7］提出了基于相似性的C2相干算法；Gersztenkon等［8］提出了基于特征结构的C3相干算法；Randen等［9］提出了基于几何结构张量的相干体技术，可以估算反射界面的倾角和方位角信息；王西文等［10］提出了基于小波变换的多尺度相干体分析技术，提高了对小断层的识别能力；陆文凯等［11］以C1算法为基础，提出了高阶统计量的相干体技术；Hale［12］基于相似系数提出了最大似然属性，在断面表征和断层组合方面具有明显的优势，在实际生产中获得了较好的应用。

在河流相储层广泛发育的复杂断块油田中，砂体尖灭也会引起强振幅同相轴消失，导致相干、最大似然属性等基于相邻地震道相似性的断层识别方法的计算结果中同时包含断层响应和河道砂体边界响应，进而干扰断层精细识别。针对上述问题，本文提出了基于特定反射系数压制与最大似然属性的组合方法进行复杂断块油田断层的精细识别：首先分析了最大似然属性的基本原理，并在模型数据测试中发现了河道砂体对断层识别的干扰；随后提出了一种利用谱反演和层位自动解释进行特定反射系数压制河道砂体响应的方法；最后基于压制后的地震数据，利用最大似然属性进行断层识别。模型和实际数据应用表明，该方法对河流相储层广泛发育的复杂断块油田的断层识别，具有较好的应用效果。

1 方法原理

1.1 最大似然属性

地震资料包含地下地层和断层反射信息，地层反射为连续反射同相轴，断层反射为地震同相轴的错断。方差、相干等方法主要是根据地震反射同相轴的不连续性现象进行断层识别。Hale［12］基于相似系数提出了似然属性，并通过对断层倾角和方位角的扫描，寻求最大似然属性，以更清晰地表征断面展布和断层组合［13］。Murfurt于1998年提出的相似系数首先定义了一个包含分析点的窗口，则相似系数 S（ τ，p，q ）可表示为

式中：u为原始地震数据；J为计算窗口内的总道数；τ为分析点对应的时间，ms；j为分析窗口内第j道地震数据；xj，yj分别为第j道地震数据在x，y方向上距中心点的距离，m；p，q分别为在 x，y方向上的视倾角，ms/m；pxj+qyj为第j道地震数据与中心点在时间方向的时移量，ms；上标H表示对地震道进行希尔伯特变换。

由于相似系数在式（1）中的分母很小时会出现异常值，因而，需要在时间方向设定相关时窗，以求取平均值作为相似系数，从而增加算法的稳定性。假定以分析点为中心，在时间上分别向上和向下取K个采样点参与平滑计算，则在该时窗内垂向共有2K+1个采样点参与平滑计算。

此时式（1）可变为

式中：Δt为地震数据采样间隔，ms。

为进一步增强断层和非断层响应之间的差异性，定义似然属性L为

指数n的设定是为扩大相似系数高值与低值之间的差异性，Hale设定n=8。由于断层的倾向和倾角是未知的，沿断裂走向、倾向的滤波很难实现，所以，可以借鉴速度分析中常用的速度扫描的思路，对断层倾向和倾角进行固定间隔扫描，并运用式（3）分别计算每个倾向和倾角的似然属性，进而通过对比,保留最大值——最大似然属性Lmax。

图1a为正演模型，包含1条正断层和2个岩性砂体，其中岩性砂体和围岩阻抗差异较大。图1b为正演地震剖面，剖面中断面较清晰，岩性砂体的反射同相轴较强。图1c为C2相干属性（运用C2相干算法得到的属性），该属性在断层处为不连续的垂直短线（图右侧），连续性及与断面的吻合性较差，在砂体边界也存在类似于断层的响应（图左侧）。图1d为最大似然属性，该属性表现为沿断面展布的连续线条（图右侧），与断面吻合较好，但在砂体边界也存在类似于断层的响应（图左侧），影响断层的识别效果。

图1 基于模型数据的断层识别分析

1.2 特定反射系数压制

基于最大似然属性的断层识别，河道砂体边界引起的地震同相轴尖灭现象使相邻地震道反射特征差异较大，会误将河道砂体边界识别成断层响应。如果能去除地震资料中河道砂体的强反射地震同相轴，只保留宏观地层结构和断层的响应，则可以消除河道砂体在断层识别时的干扰。根据这一思路，本文提出了利用基于谱反演和层位自动解释的特定反射系数压制方法去除河道砂体响应。

谱反演是一种提高薄层成像精度的反演技术，可以获得较可靠的地层反射系数［14-16］。任意一个信号的反射系数都可以分解为奇部和偶部。其中：奇部是一对值相等但极性相反的反射系数序列，偶部是一对极性相同的反射系数序列。Portniaguine等［14］正是基于反射系数奇偶分解原理和地震记录褶积理论，结合匹配追踪算法提出了谱反演方法，其基本思路是利用Tikhonov正则化函数求取泛函极小min：

谱反演的主要技术流程为：1）基于原始地震数据，利用谱反演获得较准确的反射系数。2）利用层位自动解释获得河道砂体的顶底层位，砂体的顶底通常为强波谷和强波峰反射，基于原始地震资料获得较吻合的解释方案。3）搜索砂体顶底对应的反射系数并压制，根据解释层位，利用小时窗在反射系数数据体上搜索极值，以获得砂体顶底反射系数，并将其置为0值进行响应压制。4）利用压制后的反射系数和适当的子波褶积获得压制河道响应后的地震数据。

图2a为利用谱反演计算得到的原始反射系数，可以反映模型中的反射界面位置和阻抗差异。图2b为利用层位自动解释得到的2个砂体的顶底和反射系数的叠合显示，层位自动解释的砂体分布范围、位置与反射系数对应较好。图2c为压制河道响应后的反射系数，只保留了大套地层的有效信息，河道砂体的响应得到了很好的压制。图2d为基于压制河道响应后的地震数据的最大似然属性，河道砂体的响应得到很好的压制；基于该资料计算最大似然属性可以很好地识别断层，并且没有河道砂体边界的干扰。

图2 基于模型数据的特定反射系数压制效果分析

2 实际应用

渤海A油田发育于渤海湾盆地黄河口凹陷围区，是以新近系河流相沉积为主要储层的复杂断块油气田。受渤海湾盆地晚期伸展作用影响，油田受多条主控伸展断层及大量分支断层控制形成复杂断块；区域沉积为典型的曲流河沉积，不同期次的窄河道广泛发育，河道宽度主要在200～400 m，河道砂体主要为单层砂体，厚度 10～15 m。

为进行油田内断层精细解释，采用本文方法进行断层识别。图3a为原始地震剖面，河道砂体厚度约15 m，其顶底的响应特征为强波峰和强波谷。图3b为谱反演计算得到的原始反射系数，由于砂体厚度在分辨范围之内，砂体顶底反射系数的位置和原始地震剖面中强振幅同相轴位置基本一致。图3c为基于原始地震数据的最大似然属性，可以准确反映断面位置，但在砂体尖灭位置也存在异常响应，会错误地识别成小断层。图3d为压制河道砂体响应后褶积得到的地震剖面，砂体的强振幅同相轴得到了压制，而其余地层的反射同相轴基本无变化，剖面中的弱振幅同相轴也得到了保留，且剖面能量强弱关系和原始数据基本一致。图3e为压制河道砂体响应后的反射系数，砂体的强反射系数得到了较好的压制，其余地层的反射系数没有受到影响。图3f为基于新资料的最大似然属性，对比图3c可以发现，河道砂体的响应得到了很好压制，断层响应得到了较好保存。

图3 基于实际资料的特定反射系数压制及最大似然属性剖面分析

图4a为基于原始地震资料计算的常规相干属性切片，断层响应的连续性较差，且存在多条河道的边界响应，影响断层识别。图4b为基于原始资料计算的最大似然属性切片，断层响应的连续性得到增强，但仍存在强反射河道砂体的边界响应。图4c为基于压制河道砂体响应后的地震资料计算的最大似然属性切片，对比发现，河道砂体的边界响应得到了很好压制，只留下断层响应，有利于断层的识别。

图4 基于实际资料的特定反射系数压制与最大似然属性切片分析

3 结论

1）最大似然属性在剖面上更符合断面展布特征，在平面上断层组合关系清晰，有利于复杂断裂发育区的断层识别。

2）强反射河道砂体边界会给相干、最大似然属性等基于地震道相似性的断层识别方法带来河道边界的响应干扰。基于谱反演和层位自动解释的特定反射系数压制方法，可以很好地压制河道砂体的响应，消除河道砂体对断层识别的干扰。

3）针对河流相储层广泛发育的复杂断块油气田的断层识别，本文提出了基于特定反射系数压制与最大似然属性的组合方法进行断层识别，实现了河道砂体边界干扰压制和断层精细识别。模型数据和实际数据应用表明，本文方法具有较好的应用效果。