油田勘探开发中的断层解释是整个构造解释的关键，断层解释的精确性和合理性直接影响着构造成图的精度(刘彦等，2008).在国内外油气勘探中，构造断裂始终是影响石油开采的主要问题.一般将断距小于5 m的断层划为小断层，地震剖面上采用常规的解释方法就非常困难.小断层的识别对于高含水油田而言，尤其对于3 m左右小断层的落实是十分迫切的，有助于油水井注采关系的调整和剩余油的挖潜，从而最大限度地提高经济效益.

近几年国内外对断层识别技术的报道较多(李阳等，2009；迟红霞，2010；邓维森和林承焰，2010；甘利灯等，2012；张昕等，2012)，如三维方差体、三代相干体和蚂蚁体等断层识别手段.一些学者在此基础上行曾提出改进，如王西文等人(2002)引入小波分析技术，利用小波域分频方法进行分频重构，有效的突出了小断层信息；孙夕平和杜世通(2000)利用乘幂法求取矩阵特征值，显著提高了C3相干算法的计算效率；宋维琪和刘江华(2003)克服了单一属性相干算法的信息量不全的缺陷，提出了基于特征值结构的地震多矢量属性相干数据体的计算方法；谢春临等(2011)应用趋势面分析与相干体技术在火山岩预测中的应用；许多年等(2009)等在应用三代相干算法取得了较好的地质效果等等.但这些方法更多集中于针对单一的地震资料所采用的技术手段，而忽略了井震联合的方法对小断层的识别，对于长垣密井网油田小断层刻画有效性和可靠性难以信服，因此，针对大庆长垣油田开发的特点，以杏树岗地区为例，从正演小断层识别的可行性出发，采用三维化、多手段的断层分级识别描述集成技术，形成“先大后小、先简单到复杂、三维可视组合、井震精细甄别”的小断层精细构造解释方法，通过三维地震像素处理和地震属性处理技术，进行断层增强和放大等手段，结合井震标定精细甄别确定小断层，有效解决密井网油田复杂地质条件的断层问题.对寻找断层附近、井间砂体及过渡带外扩潜力，进一步深化高含水老油田精细油藏描述，精细剩余油挖潜具有重要意义.

开发地震技术都有其适用性和在参数选取上的合理性(陈可洋等，2012；王从镔等，2008)，不同规模、不同地区、不同深度的小断层，其地震响应特征有所不同.因此不能全盘照搬而只能借鉴其经验，地震正演模型的重要性不言而喻.崔凤林(2001)、刘峰等人(2011)研究地震正演模型，可以验证地学家建立的概念模型，引导解释人员建立合理的解释方案.

为了验证小断层解释的可行性和合理性，通过不同断距的二维正演模型实验加以说明(图 1ac).设计了3 m和5 m断距的小断层二维地质模型，并模拟真实地下反射特征加入不同噪音，使之更加有实际指导意义.给定雷克子波频率为40 Hz，模型的上部为泥岩，速度2800 m/s，下部为砂岩，速度3400 m/s；中部为砂泥岩薄互层，自上而下分别为10 m厚的砂岩，速度为3200 m/s；6 m厚的泥岩，速度为3000 m/s；6 m厚的砂岩，速度为3200 m/s和6 m厚的泥岩，速度3000 m/s.

图 1

Fig. 1

图 1 不同断距的断层反射特征正演分析 Fig. 1 Different slip fault reflection characteristics of the forward analysis

由此地震正演模型看，在砂泥岩薄互层的顶、底分别形成了两个波峰.在未加噪音情况下，3 m和5 m断距的小断层的地震响应均较清楚(图 1b-d)；在加入10%噪音的情况下，3 m断距的小断层处地震波形有微弱变化，仍可分辨，5 m断距的小断层的地震响应较清楚(图 1e-g)；在加入20%噪音情况下，3 m断距的小断层处地震波形只有极微小的变化，较难识别，而5 m断距的小断层处地震波形有一定变化，能看出断层存在的迹象(图 1f-h).加入20%噪音背景的地震正演结果与实际地震资料相当，大于3 m断距的断层在地震上反射特征仍然有迹可循，小断层发育部分反射波组的统一错断现象、小断层在横向上具有一定的延伸长度.从正演结果来看，小断层在设定条件下是可以识别出来.但同时岩性变化和地层的横向厚度变化等因素也同样引起同相轴的扭动及振幅的变化，需要在合理的地质认识指导下，应用多信息综合判断小断层.

为了更好的识别小断层，建立了分级次解释断层的思路，采用“先大后小、先简单到复杂、三维可视组合、井震精细甄别”的方法开展断层识别.

以三维可视化及人工对比解释为基础，采用相干体及地震等时切片等技术，宏观上把握全区构造格局.

(1)地震剖面断层解释.在大多数情况下，断层在地震剖面上反映清晰：反射波组的错断，断面波的出现，反射结构的突变，同相轴的扭曲、分叉、合并等现象非常明显，可以直接画出断层的轨迹，相邻断层要有差别明显的颜色和标定符号，断面闭合，主测线、联络线逐一认真解释.

(2)基于本征值结构的相干体法，该方法将地震道数据组织成协方差矩阵，利用多道特征分解技术求取相干值，引入倾角、方位角等多参数进行相干体计算.应用该方法生成相干数据体，了解断层展布规律.相干数据体是三维地震相干性的估计值，断层附近的地震道通常与相邻道具有不同的地震特征，从而会出现局部的道与道之间的相干性的突变，断层面附近有规律的低相干值能真正反映出断裂的展布规律(Marfurt et al.，1988，1999；王彦君等，2007).

(3)三维可视化技术：三维可视化就是用综合处理和透视技术以通俗易懂的方式显示复杂数据，大体积的三维数据通过预处理和映射，被映射成有一定含义的几何数据，即用一定的几何空间关系表示计算数据集，然后通过颜色、明暗处理、颜色等手段进行绘制和显示.三维可视化可以很直观地了解断层的空间展布形态，有利于掌握断层的空间结构，特别是规模较大的断层.

采用交互式地震解释与验证，突破传统解释剖面解释、单体解释、主次不分的断层解释思路，极大地提高工作效率，迅速建立断层构造格架.依据地震振幅体、相干体、多体合成体对断层空间追踪和组合进行验证，保证断层解释的精度和合理性(马丽娟和金之钧，2005；张延庆等，2006).

(1)传统解释小断层方法

传统解释方法中对于小断层采用放大剖面垂向比例，突出显示局部剖面变化，以垂直剖面小间距扫描，利用变密度彩色剖面解释小断层，并对发现的小断层附近加密逐道追踪等技术手段，实现小断层的精细解释.

(2)井震结合解释小断层方法

充分发挥密井网条件下井断点的作用，应用井断点引导地震解释，是实现小断层有效解释的关键.对原始地震振幅体进行蚂蚁体转换和制作倾角检测、沿层切片，将井上断点平面投影到切片上.拾取井上断点落到的异常带，作为疑似小断层，以波形变面积显示的时间剖面为主，结合彩色剖面，对疑似小断层进行确认，去伪存真.小断层的确认具体依据为地震反射波同相轴扭曲，地层倾角突变，同相轴连续性、光滑程度及振幅发生强弱变化.后经过井数据进行校正和对比，确认为不是因岩性变化引起的(图 2).

图 2

Fig. 2

图 2 相干体和蚂蚁体切片验证小断层示意图 Fig. 2 Detection of small fault by coherence and antbody(left coherence slices，right slices of ants)

既要确保断层在平面上的合理性，又要确保断层在空间上的分布特征和规律.采用井震结合断层组合方法来实现断层的组合.

(1)利用三维断层可视化来检验断点解释和确定断层面的分布范围，确定断层间的搭接关系，合理地反映构造和断层的空间分布特点.剖面上断层的关系同平面上断层间的平面组合关系要保持一致，明确断层间的主次之分.

(2)充分利用断层的边界效应，沿层相干数据体切片识别，检验断层组合的合理性.沿层相干切片识别断层，最大不相干成线状为断层显示，能够高效率地检验断层平面组合(图 3).

图 3

Fig. 3

图 3 地震切片与相干体辅助断层解释与组合 Fig. 3 Interpretation and combination of seismic slice and coherence

(3)利用图像增强技术对断层模式的构造解释，在断层终止处加密解释线的对比，准确定位断层的终止位置.

杏北油田位于大庆长垣杏树岗地区，属于一个断层多、构造形态比较复杂的单高点构造，整个构造被断层切割成为多个北西向的断块条带(图 4).区内断层的特征如下：(1)断层数量多，各级别断层均发育；(2)延伸短，倾角大，井钻遇断点少；(3)主断层两侧伴生断层发育，空间关系复杂.纵向上油层众多，形成了多套含油组合，自下而上发育的油层有扶余油层、高台子油田、葡萄花油层和萨尔图油层，其中，萨尔图油层和葡萄花油层是主要的产油层位.与此同时，河流相与三角洲前缘储层交互叠置沉积关系，构成了研究区复杂的地质条件.

图 4

Fig. 4

图 4 杏北油田区域构造示意图 Fig. 4 Regional structure sketch map of Xingbei oilfield

以杏北油田葡萄花油层顶面T₁₁反射层为例，对于断距较大的断层，断层解释主要依据地震波组特征，同时应用相干处理技术，产生相干体数据和沿层相干切片，通过不同时窗滑动调节，观察沿层相干切片的断层平面延展和搭接关系，同时，辅以地震剖面断面特征，参照三维断层浏览方法进行断层组合.相干参与计算的道数越多，平均效应越大，压制噪声的效果越好，但同时也降低了对小断层的识别能力，主要反映大断层的变化；而采取小道数计算，平均效应小，能够提高小断的分辨率.最大不相干成线状为断层显示，能够高效率地检验断层平面组合，最终落实了大断层116条(图 5).研究区断层走向主要以NW向，兼发育有近WE向断层，最大断层位于X71井附近，断距78 m，延伸长度11440 m，为一长期继承性断层，纵向断穿萨、葡、高油层，断距逐级减小；小断层主要分布在研究区中部，断距通常为3~5 m，延伸长度仅100~500 m，该类断层相干体切片表现为中低值域，通常伴生于大断裂附近.

图 5

Fig. 5

图 5 葡萄花油层沿层相干切片及断层解释 Fig. 5 The layer coherent slices and fault interpretation of Putaohua layer

应用断层分级识别方法在杏北油田XL区开展了实验.老二维地震资料解释259^#断层为走向北北西的一条大断层，延伸长度2.6 km，最大断距37.2 m(图 6a)；二次井网加密后，应用三维地震资料将259^#断层拆分为259a^＃和259b^＃两条断层，并新发现了一条规模较小的断层(图 6b)；三次采油井网后，采用新处理的小面元、高保真地震资料，结合井断点信息对断层进行了重新认识，原认识的小断层是规模较大的259a^＃断层的尾部，259a^＃断层向东延长了803 m(图 6c).新解释延长部分断层对5口注水井起到了遮挡作用，使得该区域憋压，注水井基本不吸水，断层北部的水平井区油层动用状况较差.从断层附近的注水井X5-31-728所测的试井曲线可以看出，单对数试井曲线明显出现了两个直线段，说明地下流体在径相流之后遇到了封闭边界，这与新认识的断层发育状况相吻合(图 6d).以井震联合构造研究为基础，在三排注水井附近的窄河道砂体内设计了2口水平井，均取得较好效果.其中，X5-33-P44井投产初期含水仅为3%，日产油61.1 t，目前日产油9.07 t，综合含水48.5%，累计产油25136 t.

图 6

Fig. 6

图 6 井震联合断层组合变化及动态分析 Fig. 6 Fault change of wells-seismic and dynamic analysis

4.1  开展地震正演模型研究，采用融入噪音的正演模型，更真实反映不同断距下小断层的地震响应特征，验证小断层解释的可行性，为小断层解释建立合理的解释方案.

4.2  采用三维化、多手段的断层分级识别描述集成技术，形成“先大后小、先简单到复杂、三维可视组合、井震精细甄别”的小断层精细构造解释的方法.该方法识别出了常规地震数据体和相干数据体上难以识别的小断层，对井间小断层进行精细刻画，取得了较好的应用效果，值得借鉴与推广.

4.3  与仅用井数据的精细地质研究相比，井震联合构造再认识在断层解释方面有新的认识.一是断层的位置、延伸范围、长度等方面还是有一定变化；二是断层数量增加；三是新增了不少小断层；四是新增断层或断层的变化使对断层附近注采关系的认识更加清楚.

4.4  通过井震联合构造再认识，对寻找断层附近、井间砂体及过渡带外扩潜力，进一步深化高含水老油田精细油藏描述，精细剩余油挖潜具有重要意义.

致 谢 感谢编辑部和外审专家的悉心指导，作者再此深表谢意！