裂缝是油气储层特别是裂缝性储层的重要储集空间，更是良好的渗流通道。系统地研究裂缝类型、性质、分布规律等对于裂缝性油气田的勘探和开发具有十分重要的意义。目前已经发展起来的裂缝性油气藏勘探技术有：横波勘探、P—S转换波、多分量地震、多方位VSP、纵波AVAZ等。其中最有效的方法是横波分裂技术。但横波采集和处理的费用极高，油田投资风险大，因此不能成为常用技术。多分量地震、多方位VSP、P—S转换波技术有不错的效果，但要么勘探成本高，要么是非常规地震采集项目，在国内现阶段难于广泛应用。因此AVAZ发展为商业化技术，这也是本章节利用讲述的地震振幅信息进行裂缝预测的方法。
1.裂缝分类
裂缝是指岩石发生破裂作用而形成的不连续面，或者说裂缝是由于岩石受力而发生破裂作用的结果。同一时期、相同应力作用产生的方向大体一致的多条裂缝称为一个裂缝组；同一时期、相同应力作用产生的两组或两组以上的裂缝组则称为裂缝系；多套裂缝组系联通在一起称为裂缝网络。
1）力学分类
在三维空间中，应力状态可用三个相互正交的法向变量（即主应力）来表示，分量σ1、σ2、σ3分别代表最大主应力、中间主应力、最小主应力，如图3—56所示，裂缝以力学成因可分为三类。
图3—56 裂缝的力学成因类型
（1）剪裂缝
成因：三个主应力都为挤压应力时，派生的剪切应力大于岩石的抗剪强度时所形成的裂缝。
特征：位移方向与破裂面平行；一般为闭合缝；破裂面上可见擦痕和阶步；两组剪切缝共轭。
（2）张裂缝
成因：三个主应力派生的张应力大于岩石的抗张强度时所形成的裂缝。
特征：位移方向与破裂面垂直；一般为张开缝。
（3）张剪缝
成因：派生的剪应力和张应力先后作用于岩石所形成的裂缝。
特征：介于剪裂缝和张裂缝之间。
2）按地质成因及分布规律分类
裂缝按地质成因类型及分布规律可分为以下两类。
（1）构造裂缝
构造裂缝指由局部构造作用所形成的或与局部构造作用相伴生的裂缝，主要是与断层和褶曲有关的裂缝。与褶皱相伴生的裂缝发育程度主要取决于应力强度、岩性变化的不均匀性、地层厚度以及裂缝形成的多次性；与断层有关的裂缝，断层和裂缝的形成机理一致，裂缝是断层形成的雏形。对于正断层可形成高角度或垂直的张裂缝以及平行于断层和与断层共轭的剪裂缝。与逆断层相伴生的主要为近于水平的张裂缝以及平行于断层和与断层共轭的剪裂缝。
（2）非构造裂缝
包括区域裂缝和收缩裂缝，区域裂缝指的就是那些在区域上大面积内切割所有局部构造的裂缝。集合形态简单且稳定，裂缝间距相对较大，多为垂直缝。收缩裂缝指岩石总体积减小相伴生的张性裂缝。
2.全方位各向异性裂缝预测方法
这种方法是本节重点介绍的裂缝预测方法技术。这里，我们将各向异性信息分为两种：速度的各向异性和地震叠前道集振幅所显示的各向异性。与之对应的全方位各向异性裂缝预测方法也分为两种：一种是利用速度各向异性信息，对比不同方位的剩余时差，再通过HTI分析，计算裂缝的发育方向和发育的密度；另一种则是之前提到的通过振幅信息利用AVAZ方法进行裂缝预测。(www.xing528.com)
1）利用速度各向异性进行裂缝预测
地下地层各向异性特征是真实存在的，只不过我们在实际地震资料处理解释的过程中简化了。随着油田勘探开发的深入及难度的加大，各向异性介质的储层属性慢慢地引起人们的重视。目前我们假设的各向异性介质有三种：垂直各向异性（VTI）、倾斜各向异性（TTI）和水平各向异性（HTI），实际上垂直排列的断裂是造成HTI的重要原因。寻找碳酸盐岩、页岩等油气储层的重要手段就是求取碳酸盐岩储层的裂缝，这种裂缝的各向异性特征表现为HTI。图3—57显示的是HTI的应力场情况，其中沿着断裂方向的水平轴平行于最大应力场方向（X2），而垂直断裂方向的水平轴是最小应力场方向（X1）。
图3—57 HTI介质应力场显示
地震波穿过HTI介质时，平行于断裂方向的地震波速度快，而垂直断裂方向的地震波速度慢。P波的反射系数可以用如下公式来表示：
该反射系数是反射角和方位角的函数，其中θ是地震波的反射角，φ是地震波的方位角，β是HTI介质裂缝的方位角，I是截距，G是各向同性梯度，Ganiso是各向异性梯度。通过全方位共反射角道集叠前反演，可以求取各向同性梯度、各向异性梯度，其中G/Ganiso表示HTI介质裂缝的强度，β为断裂的方向。在进行全方位共反射角叠前反演时，必须进行道集预处理，通过剩余静校正，将道集拉平。
全方位共反射角叠前反演利用地震反射波振幅的强度不同来求取HTI介质的属性，也可以利用地震波的速度差异来分析HTI介质的参数。平行断裂方向的剩余延迟和垂直断裂方向的剩余延迟的差异代表断裂强度大小，剩余延迟大的方位角代表断裂的垂直方向。该方法首先是对某一地层的角道集进行交互分析，找出在哪一反射角出现不同方位角的道集剩余延迟差异比较大，也是HTI特征明显的反射角。
实例如图3—58所示：在一CMP点的共反射角道集可以看出，从反射角度为7°开始，在同一反射角度内道集并未拉平，也就是说相同反射角的不同方位存在HTI各向异性，这种各向异性通常是由裂缝的存在造成的。我们可以利用这种未拉平部分的剩余速度值，或者道集剩余量来进行裂缝预测，也就是通常所说的VVAZ技术。
图3—58 HTI各向异性分析
2）全方位AVAZ技术：利用振幅各向异性进行裂缝预测
全方位AVAZ反演利用全方位或宽方位角资料，不仅考虑纵向分辨率、横向分辨率，还要考虑方向分辨率，因此其反演结果的分辨率较常规方位高。全方位角AVAZ反演可以得到各向异性及裂缝密度、裂缝方向等参数，通过这些参数可以对存在各向异性的储层（裂缝—孔洞型储层）进行识别及评价。
各向异性（主要是HTI）是衡量这些裂缝型储层的一个基本属性，它伴随方位角变化，振幅表现为偏移角和反射角变化的一个方程，同时时差也伴随方位角变化。常规的处理过程是利用可用的叠前偏移数据，尤其是叠前时间偏移数据在不同的方位角区间内执行AVAZ分析。通过将不同的方位角数据轮流进行AVAZ转换获取标准特征，可得到有限数量的二维道集数据。新的多方位角数据偏移算法由Korenet于2008年研发，开创了方位角AVA分析的新视野。在这个算法中，使用了密集的全方位三维角道集采样，在深度域中实现了AVAZ分析，并提供了基于真实地下坐标的高分辨率、方位角角度域信息。这个方法还提供了精确的地下方位和反射角估算，同时也提供了可靠的振幅保持和恢复算法，使得这些道集成为进行AVAZ反演的理想数据。另外，对三维道集的密集采样的支持大大改善了转换处理的精确性和稳定性，而使用多方位角的二维道集在应用AVAZ反演时是非常不稳定的。AVAZ反演工作流程如下。
（1）预处理
数据预处理是AVAZ分析的关键步骤。输入的道集需要被拉平，道集的振幅必须体现真实的反射系数，因此其他的振幅影响因素必须从数据中消除。道集拉平是各向异性AVAZ计算的一个必需的步骤。由于速度各向异性的影响，多方位数据没有被拉平。没有高分辨率的道集拉平，AVAZ反演就无法实现基本的精度。在宽方位角测量中如果各个方位没有达到足够的采样率，这将是一个严重的问题。尽管偏移可以最小化这些假象并得到真实的振幅，但我们也知道，在距离、方向和方位上的低采样率也能导致最终道集的低相对振幅。假设如果偏移不能成功处理这个问题，我们使用照明道集（也由偏移处理产生）作为一个基本的振幅均衡。
（2）全方位AVAZ反演
得到一个保幅的全方位道集后，可以采用AVAZ反演产生AVA属性和各向异性属性。图3—59展示了裂缝型碳酸盐岩储层的垂直入射、梯度和各向异性梯度剖面。数据使用叠前深度偏移并且生成了全方位角三维角道集来作为AVAZ反演的输入数据。可以注意到各向同性和各向异性梯度反映了这样一个事实：这些属性测量了不同的地下特征。图3—60显示了裂缝走向和裂缝密度。裂缝密度的高值揭示了裂缝的存在。
图3—59 使用了三维全方位角道集的AVAZ属性剖面
图3—60 使用了三维全方位角道集的AVAZ属性平面
本节所讲述的各向异性反演技术与传统方法最大的差别可以说是在全方位角度域分解与成像的基础上，利用共反射角道集和共倾角道集，充分利用大量且准确地反应真实地下成像点的方位和倾角信息。其优势在于全方位技术在数据利用上比传统技术更加精确和全面，但在速度反演与裂缝预测理论方面仍基于成熟的传统方法。该技术使得页岩油气的各向异性特征得以充分利用，从而在页岩油气的储层描述、裂缝预测等方面取得更加准确的成果。
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