引言

为了充分发挥三维地震资料在精细刻画构造断层空间分布、准确预测井间砂体变化的作用，2006年以来，在大庆长垣先后开展了喇嘛甸油田3D-3C、萨尔图油田高密度3D地震资料采集、处理、解释工作。通过技术攻关，形成了以“井断点引导”小断层解释、密井网约束三维速度场时深转换为特色的井震结合精细构造描述技术，建立了井震结合构造解释及建模一体化流程，形成了构造解释技术规范，具备了在长垣油田推广应用的技术条件，并于2010年在长垣油田全面推广应用。截至2012年底，已累计完1 487.3 km²油层组级精细构造解释，井震结合精细构造描述成果在大庆油田特高含水期进一步解放断层附近剩余储量等方面发挥了重要作用。但是，在应用这些技术的过程中也暴露出一些问题，如合成地震记录标定、低级序小断层识别、大断层下盘构造假象、井震断点不匹配等问题。因此，有必要对这些问题加以研究和阐述，供地震、地质研究人员参考和借鉴。

1 层位标定存在的问题及解决方法

合成地震记录层位标定是将地质分层和地震层位紧密联系起来的最可靠手段，层位标定的准确与否直接关系到构造解释和储层预测的成败，同时也是连接地震、地质和测井工作的桥 梁^{[1, 2]}，只有准确的标定，才有可能利用地震资料比较准确地描述地下构造形态和储层分布。但在实际标定过程中，合成地震记录标定的地质分层与地震解释的层位存在匹配不好的问题，如何提高层位标定精度，对后续的精细构造描述和储层刻画具有十分重要的 意义。

1.1 合成地震记录制作的制约因素

合成地震记录是利用声波和密度资料进行正演的结果，通过合成地震记录与井旁地震道的相关性可进行地震地质层位的标定。在制作合成地震记录时，时深转换是将测井资料与地震资料对比结合最为关键的一步，但在实际工作过程中，由声波曲线转换得来的时深关系进行层位标定存在频散现象带来的标定问题，造成合成地震记录与过井地震剖面的地震同相轴对 应不好。

频散现象的实质就是高频波的传播速度大于低频波的传播速度，声波测井使用的声波震源频率大，属于高频波，而地震勘探中使用的声波震源频率低，属于低频波，两者频率相差250~1 000倍，由于声波曲线转换的层速度大于实际地震波速，导致积分声波时差与同一界面实际地震波的旅行时之间存在闭合差，并且随深度增加时间误差累积增大。正是这种声波测井产生的时间累计误差，导致合成地震记录的地震同相轴比井旁地震道标定的地震同相轴“稍短”一些，造成由声波曲线制作的合成地震记录与井旁地震剖面匹配不好，往往要进行适当的拉伸(图 1)。因此，利用原始声波曲线制作的合成地震记录需要进行拉伸校正。

1.2 合成地震记录制作存在问题的解决方法

20世纪80年代出现了VSP(垂直地震剖面)方法，VSP测井的地震波与常规地震勘探的地震波在地层中的传播速度规律一致，VSP速度更接近地震勘探的实际速度，可以为合成地震记录制作提供准确的时深关系，从图 2中的VSP井校正合成地震记录标定效果对比图可以看出，以VSP井(B2-1-031)速度为标尺校正声波测井曲线，得到的合成地震记录与井旁地震道吻合较好。经过比较发现，B2-1-031井在利用本井声波曲线经过拉伸5.568%的比例可以与通过VSP测井得到的时深关系有很好的对应关系，因此，原始声波曲线制作的合成地震记录需要进行适当的拉伸，以使合成地震记录道与井旁地震道的相关达到最优，通过VSP的时深关系可对声波曲线进行校正，制作精确的合成地震记录。

2 低级序小断层的识别

通常定义断层级别在Ⅳ级以下的断层为低级序小断层，它对整体的断裂特征影响较小，但一些封闭性好的小断层对剩余油分布有一定的控制作用^[3]。因只有少部分井钻遇断层，单纯利用井资料的地质分层对比确定小断层存在一定的风险，而且小断层通常表现为地震同相轴的微小扭曲且无明显断开，很难判断这种扭曲是低级序断层还是岩性变化引起的，小断层解释仍存在一定的多解性^[4-6]。

传统的断层解释方法主要通过提取相干体、倾角体、蚂蚁体等属性，并结合地震剖面对目的层断层进行精细解释。其中，相干体技术是利用相邻地震道的方差差异来检测地震道的不连续性，其时间切片可以确定断层的延伸方向。倾角体技术通过断层附近的倾角突变信息识别断层。这两种技术对大断层识别效果比较明显。蚂蚁体方法是一种突出断层特征的新型断层解释技术，但诸如一些岩性变化等非断层因素引起的地震同相轴扭曲在蚂蚁体切片上都会出现明显的小断层响应迹象，因此，蚂蚁体技术虽然对小断层识别效果好，但也存在多解性。

目前，在大庆长垣油田对于垂直断距较小的断层，可采用密井网的井断点信息，经深时转换把深度域的井断点投影到地震剖面上进行小断层识别，能准确标定小断层的平面空间位置^[7]。但这种方法只能确定井孔附近的小断层，对于井间低级序小断层识别存在不确定性。因此，为了解决长垣油田开发中低级序小断层的识别难题，采取的有效方案是分析小断层和岩性变化的地质模型的地震响应特征，并通过分频数据体、相干数据体三维可视化技术对小断层进行综合识别，有效解决了井间小断层的识别存在多解性的不足。

2.1 地质模型指导小断层解释

为了进一步搞清小断层与岩性变化在地震剖面上的响应特征，建立了小断层与岩性变化的二维地质模型。由于地下介质是各向异性的，在建立初始模型时，纵向和横向上的速度是变化的，储层厚度取3~5 m，断距分别取5 m和15 m，以保证模型更符合实际地质情况。

地质模型及其地震响应结果如图 3所示，断距15 m以上时，地震同相轴明显断开，断距5 m时，地震反射同相轴表现为断开不明显的扭曲，这种变化无论在高频剖面还是低频剖面上都有相同的响应特征，而岩性变化在高、低频地震剖面上却有不同的地震响应特征：在高频地震剖面中，圆圈1和圆圈2中由岩性变化引起的地震反射同相轴产生了扭曲和强弱变化，但是在低频地震剖面中，圆圈1和圆圈2中的地震反射同相轴这种变化特征不存在。因此，可以通过小断层和岩性变化在高、低频剖面的不同响应特征有效识别低级序小断层。同时，从图 3中也可以看到，低级序小断层往往要断穿多个油层组，多个地震反射同相轴扭曲或错断，而岩性变化一般仅在一个油层组内，单个地震反射同相轴扭曲或错断。

2.2 分频解释技术识别小断层

地震分频解释技术是一种基于频谱分析的地下地质体非连续性成像技术，其基本算法是通过傅里叶变换将时间域的地震数据转换到频率域，可得到不同频带的分频数据体。不同频带的分频数据对应不同尺度的断裂，高频对应小尺度、低频对应大尺度。研究结果表明，分频解释技术可以减少人为因素对断层识别的影响^[8-12]。地震分频解释技术在储层描述中对断层、河道和岩性边界的识别等方面取得了较好的效果。

通过正演模型可以看出，不同断距断层在高、低频地震剖面中均能显现出地震同相轴的扭曲。但是对于岩性变化产生的地震同相轴扭曲在高、低频地震剖面却产生不同结果，即高频地震剖面在岩性变化的位置处存在地震反射同相轴扭曲的现象，而低频地震剖面在岩性变化的位置处地震反射同相轴扭曲的现象消失。从图 4中的高、低地震剖面在圆圈位置处的地震响应特征可以看到，地震反射同相轴扭曲存在出现又消失的现象，进一步佐证了原始地震剖面圆圈位置处的地震反射同相轴扭曲是由岩性变化引起，而不是小断层引起的异常响应，基本解决了在原始地震剖面上的地震反射同相轴扭曲是由断层引起还是由岩性变化引起的难题。

2.3 相干数据体三维可视化技术识别小断层

利用相干数据体可以任意进行时间切片和三维空间显示。在时间切片显示时，可以清晰反映断层并解释断层，但对岩性识别效果较差。在三维空间显示时，可利用三维可视化技术的透视功能，综合地震剖面、相干体等信息，在空间的不同平面和剖面位置直观显示断层和岩性体^[13]。因此，在区分是由低级序小断层还是由岩性变化引起的地震反射同相轴扭曲时，可在三维空间通过相干数据体的时间切片，分析其在纵向上的延伸范围对小断层进行识别和解释。

通过对小断层和岩性变化的正演地质模型分析可得出，岩性变化仅使单个地震同相轴扭曲，纵向延伸范围小，而小断层断穿多个地震同相轴，纵向延伸范围大。为此，在三维空间通过分析相干数据体时间切片的纵向延伸范围，可有效地识别出异常区是由岩性变化还是由小断层变化引起的。

从不同相干体时间切片与三维地震剖面联合三维空间显示(图 5)可以看到，大椭圆中的小断层断距虽然不大，垂直断距仅为7 m左右，但纵向上的延伸范围较大，从660 ms延续到710 ms，延伸距离在50 ms以上(图 5a~图 5d)，断层特征响应清晰可见；图 5b~图 5c中，小椭圆中的异常响应在纵向上延伸范围较小，从690 ms延续到706 ms，延伸距离仅为16 ms左右，利用正演地质模型分析结果可以得出这种单个地震反射同相轴扭曲产生的异常响应实为岩性变化引起，而非断层响应，经过测井曲线连井剖面对比分析也进一步证实了小椭圆中的异常响应是岩性变化引起的。因此，通过相干数据体的三维可视化技术识别小断层与岩性变化也是非常可靠的。

3 大断层下盘的构造假象

在构造复杂、大断层较多的区块，如果有浅层低速带的存在，那么在时间地震剖面常发现大断层下盘附近的地层形成向上凸起的构造假象。这种假象往往是由于大断层下盘低速层的缺失引起横向速度差异，造成缺失地层下面的地震反射旅行时快于在正常地层的地震反射旅行时，使地震反射界面发生畸变，形成假构造^[14]。

在长垣油田精细断层解释过程中，经常发现地震资料在大断层(断距超过20 m)的下盘出现异常反射现象，通常表现为接近断层附近同相轴上拉，在大断层下盘一段距离内出现同相轴错断的现象，这种现象通常会被解释为断层，尤其解释为逆断层居多。如图 6所示距大断层下盘100 m位置一系列同相轴出现错断现象，错误地解释了一条逆断层(图中标识颜色为红色的断层)。

地层精细对比表明，A井SI1的地质分层深度为852 m，B井SI1的地质分层深度为853 m，A井与B井地质分层的深度差为1 m，但在地震剖面上，A井的地震层位为767 ms，B井的地震层位为751 ms，二者时间相差16 ms(换算成深度相当23 m)，地质分层与地震层位之间存在较大矛盾，经密井网井资料核查，发现所有穿过这条依据地震反射信息解释的逆断层的井曲线均不能解释出断点存在，证实大断层下盘的逆断层不存在，这种断层为地震反射假象。

为了在理论上分析大断层下盘的异常反射的原因，利用地震模型正演方法进行分析研究。图 7a为根据长垣实际井曲线建立的二维地质模型，图 7b为二维地质模型的地震正演结果，通过对比可以看出，在大断层下盘低速层断失部位下部的地震同相轴出现向上凸起的现象，地震正演模型也同样出现假的断层和构造。

分析表明，大庆长垣油田区域上普遍发育的嫩二段低速地层是产生构造假象的主要原因。松辽盆地在白垩纪嫩江初期，发生了广泛的湖进。嫩二期，整个湖盆处于深水{\dash}半深水环境，沉积岩相平面普遍发育的暗色泥岩，层位非常稳定。该套地层深度约为400~800 m，厚度约为300 m，存在明显的低速异常，比正常速度趋势约低400 m/s。在大断层下盘，由于断失一部分该套低速层，导致局部速度变高，地震反射的旅行时缩短，使得地震反射波同相轴相对上拉，在断失低速地层与正常地层相交的末端，会出现类似断层的地震反射假象，这种假象会导致错误的断层解释。

大断层下盘低速层下部目的层向上凸起的构造假象也给技术人员进行高效井的井位部署带来了误导，目前，在大庆长垣密井网条件下，发现构造假象的最实用便捷的方法是建立空变三维速度场，通过研究大断层下盘地层速度的横向突变来判断时间地震剖面出现的构造假象(假构造高点)。地层中存在低速异常是引起构造假象的主要原因。此外，也可通过开展叠前时间深度偏移处理提高构造成像精度，有效消除大断层下的盘构造假象。这种处理方式虽然复杂，但比较有效。

3.1 井震断点的不匹配

常规时间地震剖面处理大多采用叠前时间偏移方法处理，这种方法假设地层是水平均匀层状介质，当地层反射界面平缓近水平时，地震剖面能准确反映地层的真实位置；当地层倾斜且倾角较大时，地震剖面的位置与实际地层位置在横向上有一定的偏差，同时在纵向上也由于断层的遮挡和地层速度的横向变化剧烈，造成断层下盘地层形态发生畸变或地震解释的断层与井钻遇的断点出现偏移^[15-16]。

长垣油田经过精细的井震结合构造解释，实现了井断点与地震解释的断面的基本匹配，断点的组合率得到进一步提高，断层解释位置比较准确。但在实际解释过程中，当地层有一定的倾角，经常会遇到地震剖面的断层解释位置与井断点存在不匹配现象，如图 8的过井断点地震剖面图可看到，井断点位置与地震剖面解释的断层面有一定的偏移。发生这种现象的主要原因是：目前的叠前时间偏移处理方法是假设地层是水平均匀层状介质，而实际地层很难满足这种假设，当地层倾角平缓近水平，处理的地震剖面与实际地下地层相符，当地层倾角较陡时，叠前时间偏移处理难以准确归位，以致最终结果出现井震断点不匹配现象。同时，叠前时间偏移处理过程中的偏移不足、偏移过量都可能造成井震断点的不匹配，纵向上也比实际位置要浅。

目前，解决上述问题的关键是开展叠前深度偏移处理，它突破了叠前时间偏移要求横向介质速度不变的假设，在地下介质存在横向变化时，叠前深度偏移得到的地下反射界面的结果都是准确的。为此，在常规处理流程基础上，针对断层附近井震断点不匹配现象，可充分利用长垣油田密井网的声波曲线建立目的层空间层速度场，用该速度场的横向变化约束地震速度谱的解释，解决了常规地震速度谱分析存在多解性的难题，声波约束叠前深度偏移的成像效果得到明显改善，井断点与断层面的水平位置偏差由50 m左右减少到10 m以内，实现了井断点位置与地震解释的断层面基本匹配(图 9)。

4 结论

(1) 为了提高合成地震记录的标定精度，对声波测井曲线进行一定尺度的“拉伸”是必要的，可用VSP的时深关系对声波曲线进行校正，进而制作精确的合成地震记录。

(2) 为了解决长垣油田开发中低级序小断层的识别难题，采取的有效方案是分析小断层和岩性变化的地质模型的地震响应特征，并通过分频数据体、相干数据体三维可视化技术对小断层进行综合识别，有效解决了井间小断层的识别存在多解性的不足。

(3) 叠前时间偏移剖面上的大断层下盘构造假象和井震断点的不匹配是客观存在的，在断层、构造解释过程中需加以注意。叠前深度偏移是解决时间剖面上的假构造和井震断点不匹配的技术关键。