一、立体像素映射与三维地震分析

低孔隙度、低渗透性碳酸盐岩油藏是全球勘探活动的巨大挑战，储层中必须有裂缝网络才能实现商业开采。通常来说很难在叠后纵波地震数据中直接发现裂缝。然而数据的分辨率可以通过解释提高，映射出近垂直地震断层和不连续面。通过提高动态范围可以显示出不连续面，相关的岩石裂缝也可以通过该地区的地质构造研究推断出来。

所分析的三维地震数据为叠后时间偏移（PSTM），面元大小25x25米，取样间隔4毫秒。利用一阶结构地震属性的地震振幅数据，例如相干/方差和层面曲率（图4），映射出主要断层走向。

图4：多数A井的正曲率时间切片显示了地区断层走向

为了在低于正常地震分辨率的情况下映射不连续面，需要在内联/交联/垂直方向上利用一个空间滤波器（1.5x1.5x1.5）来提高信噪比。倾角引导平滑器（dip-guided smoother）与估测倾角面正交以处理地区的结构变化。为了保留断层边缘，用一个半滤波器（half-filter）只消除数据“混沌”的下半部。

下一步，从调整的数据中提取方差属性，使用的是一个3x3内联和交联方向滤波器和一个用于垂直平滑和垂直连续性的三角形权重滤波器。方差数据体能更清晰地显示在振幅数据中不可见的小断层。因此在这一阶段分辨率上有一些改进。然而小断层高度集中在研究区域的各个部分，在方差切片上能见度差。

在方差数据体中可见的断层边缘是基于岩石断层和裂缝的二维结构。它们在空间上呈离散分布，为了正确解释，必须识别和映射出他们的倾角和方位定向。

因为断层信息在方差数据体中以立体像素的形式存在，所以在映射中用到了Petrel公司的“蚂蚁跟踪技术”（ant-tracking）。强劲的蚂蚁跟踪技术覆盖整个方位，捕捉倾角大于60º的小断层边缘。在像素跟踪过程中一直实行质量检查，以忽略作为噪音的随意方向边缘。因此，数据分辨率和动态范围分两个阶段得到增强（图5）。

图5：在不连续面映射中，振幅分布显示分辨率和动态范围分两个阶段提高。

与方差属性切片相比（图6），不连续面数据体的时间切片详细显示了断层模式。这是因为总体上，一阶结构属性是在倾角滤波器的引导下，通过沿水平方向或倾斜的地震反射器计算振幅/波形相干性得来的。在前一种情况中，基于立体像素的三维空间映射提高了断层群的分辨率。此外，小断层被提高至可视幅度范围。不连续性数据体的垂直剖面提供了这些地震断层的更多详细信息，包括垂直连续性、连通性、尺寸、角度等（图7）。

图6：A井方差体（上图）和不连续性（下图）时间切片。断层群得到清晰映射，走向在不连续性切片中清晰可见。

图7：A井不连续性数据体的东西向垂直剖面显示了不同类型的断层和裂缝

除了一个老的西北走向断层，在不连续性切片上至少可以看到两条东北走向断层，一个为北-东北，另一个为东-东北。新断层走向与该地区现今的最大水平主应力（SHmax）一致，该走向相关裂缝极有可能含有张开孔隙。

油井横穿岩石张开裂缝的情况下也可以开采。仔细看图6（下部）的时间切片会发现，A井钻在一个东北走向的不连续面上。东西方向的垂直剖面证实了该井横穿了近垂直不连续面，在钻井过程中油气显示很高。B井钻在储层顶部另一个东西向断层附近，比A井浅大约200毫秒（双程时间）。不同方向的垂直剖面分析显示，B井错过了附近的不连续地层（图8）。钻井过程中的轻微油气显示以及初步测试中的相对较少流量，都可能是由于井没有横穿任何不连续面。

图8：B井不连续面数据体中的内联、交联和对角线方向垂直剖面。显然B井错过了附近的不连续地层。

从叠后纵波地震资料中得到的不连续属性的分辨率和动态范围得到提高，能够显示地震断层。与这些断层相关的裂缝在致密碳酸盐岩储层的油气生产中发挥了至关重要的作用。未来的布井可以选择横穿沿最大水平主应力方向的不连续面，以最大限度地提高产能。该属性还可以在发现油藏后引导规划水平井或斜井。该研究方法适用于任何地方的类似致密储层。

二、三维地震数据综合解释技术

Greater Burgan油田的三维地震数据覆盖范围（不包括东南部的Arifjan地区）为1350平方公里。叠前时间偏移的面元大小为25x25米。Arifjan地区Q-Land数据覆盖范围为300平方公里。叠前时间偏移数据的面元大小为12.5x12.5米。二者的采样间隔均为4毫秒。信噪比良好，目标区间1400-2400毫秒双程旅行时受到最小的多重干扰。

三维属性映射图显示了区域深处的结构复杂性。显然，经过多次地质构造变动，地层结构有了改变。一对南北走向的高地层被地堑分隔（图2）。

图2：: Burgan油田前白垩纪高地层三维透视图。Burgan和Arifjan的深井被标记为A至G

Burgan-Arifjan区域开发采用了一个综合地质力学模型。垂直应力（Sv）是根据地层完整性测试中的岩性和最小主应力（SHmin）估测的。Arifjan地区G井的成像测井和六臂卡钳测井数据用于井故障分析。最大水平应力（SHmax）受带有岩石强度的应力/压力条件模型约束。从模型中可以推断最大水平应力方向为N63°E（图3中的插图），这与目前该地区前白垩纪的走滑应力相符。因此可能产生南北和东西向的反向/同向走滑断层。

图3：与图2等深层位相干性图。插图为Burgan-Arifjan地区的地质力学模型。

在力学特性合适的沉积岩断层和褶曲处有大量裂缝形成。它们是中观到微观的不连续面，在岩石中的大量存在会在地震中产生小的构造不连续性。这些不连续面代表拥有不同空间方位的微小断层面。一阶结构属性，例如相干性，可以在低分辨率下探测到这些微小断层。通过先进技术加强裂缝探测，可以进行重要的地质推断。

首先，对叠后地震数据进行背景噪音消除。在这个过程中，通过在内联、交联和垂直方向上对七个样本进行计算，得到主要空间成分、倾角和方位角；通过倾角引导过滤（dip-guided filtering）去除掉断层边缘的“混沌”低值。

在下一阶段，用改进的地震数据计算方差属性，进一步提高断层边缘信息。最后，通过“蚂蚁跟踪”技术对这些断层边缘进行视觉鉴别与解释。蚂蚁跟踪算法能够探测方差体中的断层立体像素，并提供三维模式的连通性。G井的岩心测量和成像测井表明裂缝将近垂直，倾角通常为62°-85°。这些裂缝的走向有不同角度。因此，采用倾角≥60°的空间滤波器和45°的方位角过滤范围来约束空间追踪。这样就得到了不同方位的高清晰断层数据体。

南北、西北、东南、东北、西南和东西走向的大断层和小断层走向都在时间切片中显示出来（图4）。东西向走滑显然已经造成了许多同向断层（图4a），由北向南将Burgan构造分成小断层区块。油井F和干井E位于一个明显的西北向断层地带（图4b）。北和东北走向的断层相互交错（图4c和d）。

图4：高清断层数据体1630毫秒时间切片以三维图像显示了Burgan地区前白垩纪碳酸盐岩油藏的断层/裂缝走向。

从地质力学模型可以推断，走向为38°和88°（+/25°至最大水平应力）的共轭裂缝最有张开潜力。此外张开裂缝的发育还可能处在主断层的交汇处。因此，断层群可能含有张开裂缝。E井的断层/裂缝环境与D井和F井类似，因此其井故障可能是由于其他原因。A井很适合用来测试储层裂缝。在Arifjan地区，有一条南北向的裂缝走廊位于G井附近的垒块上（图5b＆c）。

图5：Arifjan高清断层数据体1750毫秒时间切片以三维图像显示了Burgan地区前白垩纪碳酸盐岩油藏的小断层/裂缝走向。Arifjan的构造隆起位于一对红线中。图5b&5c中G井附近的南北向蓝色斑点是可能的裂缝走廊。

致密碳酸盐岩储层中的裂缝可以将总孔隙率和渗透性提高多倍。Burgan地区其它深储层的研究也表明裂缝可以提高产油量。北和东北走向断层相交的裂缝群（fracture pods）是深储层裂缝发育的可能地点。而在Arifjan的南部，南北向裂缝走廊需要与地质结构特点一同被考虑到。

本方法是一个用高分辨率三维地震数据映射结构走向的系统化方法，它利用先进技术对前白垩纪低孔隙率碳酸盐岩储层的裂缝潜能进行评估。在这个岩层中，裂缝走廊和北、东北向交错的小断层是可能产生裂缝的地方。布井时考虑到近垂直裂缝很重要。

在Burgan地区有很多由各种应力系统产生的裂缝群。在Arifjan地区，位于构造隆起上的南北向裂缝走廊可能有张开裂缝。对于储层结构和断层/裂缝系统的分析有助于该前白垩纪油藏实现商业开采。