東濮凹陷復(fù)雜斷塊油藏高精度構(gòu)造建模研究

尹楠鑫，熊運(yùn)斌，劉云華，胡澤云，李明映，常玉麗，程瑞英，李滌淑

（1.中國石化中原油田博士后工作站，河南鄭州450018；2.中國石化中原油田勘探開發(fā)科學(xué)研究院，河南鄭州450018）

東濮凹陷復(fù)雜斷塊油藏高精度構(gòu)造建模研究

尹楠鑫*1，2，熊運(yùn)斌2，劉云華2，胡澤云2，李明映2，常玉麗2，程瑞英2，李滌淑2

（1.中國石化中原油田博士后工作站，河南鄭州450018；2.中國石化中原油田勘探開發(fā)科學(xué)研究院，河南鄭州450018）

針對東濮凹陷文南地區(qū)沙二下亞段（）構(gòu)造破碎、斷層多且切割關(guān)系復(fù)雜、斷層產(chǎn)狀弧度大，難以建立高精度的三維構(gòu)造模型的問題，論文以文38為解剖對象，在深度域精細(xì)構(gòu)造層位解釋及斷裂系統(tǒng)解釋成果基礎(chǔ)之上，運(yùn)用Petrel建模軟件，通過理清斷層的平面及剖面組合關(guān)系，結(jié)合斷層產(chǎn)狀的復(fù)雜程度，選擇Lisric Pillar和Curved Pillar兩種方法來控制斷層傾斜程度，再通過選擇適宜的網(wǎng)格步長，以及人為擴(kuò)大研究區(qū)范圍邊界等方法，建立了文38的高精度三維構(gòu)造模型，研究成果不僅為后期精細(xì)屬性建模及油藏?cái)?shù)值模擬奠定了基礎(chǔ)，同時也為東濮凹陷相似地質(zhì)條件油田的構(gòu)造建模在一定上提供技術(shù)支持及方法借鑒。

東濮凹陷；；構(gòu)造模型；斷層模型

儲層地質(zhì)建模是精細(xì)油藏描述的主要技術(shù)手段，通過構(gòu)建高精度的三維地質(zhì)模型，進(jìn)而可在三維可視化技術(shù)條件下再現(xiàn)地下地質(zhì)體的時空展布特征，同時，也讓石油地質(zhì)工程師以及油藏工程師對研究區(qū)的有利目標(biāo)地質(zhì)體和地下流體特征有一個全面而系統(tǒng)的認(rèn)識。儲層建模技術(shù)至問世以來，在對不同復(fù)雜程度地質(zhì)體的建模實(shí)施過程中，通過不斷發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，這一技術(shù)在實(shí)現(xiàn)手段和插值運(yùn)算方法方面均得到了長足的發(fā)展［16］。時至今日，通過不同時期所具備的資料情況差異，四維時變模型也運(yùn)運(yùn)而生［7-10］。但是無論儲層三維地質(zhì)建模技術(shù)如何發(fā)展，想要建立高度接近地下地質(zhì)體實(shí)際情況的三維地質(zhì)模型，就需要完善三維地質(zhì)建模過著中的各個環(huán)節(jié)、減少因各種因素造成的誤差，而構(gòu)造建模則首當(dāng)其沖［11-13］。以文南38為解剖對象，針對這一復(fù)雜破碎帶，試圖摸索一套建立高精度三維構(gòu)造模型的方法，從而可為東濮凹陷文南地區(qū)相似地質(zhì)特征的油藏開展儲層建模研究提供技術(shù)和方法上的支持。

1　工區(qū)概況

文38斷塊區(qū)地理位置處于河南省濮陽縣境內(nèi)，區(qū)域構(gòu)造處于東濮凹陷中央隆起帶文留構(gòu)造帶中部開發(fā)區(qū)西側(cè)。主要含油層系為、沙三上（）、沙三中（）。截止2013年12月，研究區(qū)共有油井37口（開井33口），水井28口（開井20口）；日產(chǎn)液704.8t，日產(chǎn)油82.2t，綜合含水88.34%，采油速度0.95%，采出程度30.08%。其中內(nèi)發(fā)育一套河流相沉積，受沉積環(huán)境控制，儲層沉積不穩(wěn)定，對比性差。段內(nèi)構(gòu)造最為復(fù)雜，8km2的面積內(nèi)發(fā)育斷層45條，斷層產(chǎn)狀幅度大，構(gòu)造上，研究區(qū)好似一面破碎的鏡子，各斷塊面積小，且分布零散，平面上呈“漂浮”狀，理清斷層組合關(guān)系難度大［圖1（a），圖1（b）］。儲層平均孔隙度13.7%～18.8%。平均滲透率（4.6～179.8）×10-3μm2，屬中孔中滲儲層。目前，開發(fā)上將劃分成了8個砂組，主力產(chǎn)油層主要為1～4砂組，這4個主力砂組又進(jìn)一步被劃分成了22個小層。針對構(gòu)造復(fù)雜，井損嚴(yán)重，層間注采關(guān)系不完善；剩余油分布預(yù)測困難，油田亟需通過建立高精度的三維地質(zhì)模型，在精細(xì)地質(zhì)研究的基礎(chǔ)之上，通過油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)，預(yù)測剩余的平面分布，從而為油田下一步開發(fā)方案的調(diào)整提供地質(zhì)依據(jù)。

2　構(gòu)造建模

構(gòu)造模型精度的高低直接決定了儲層地質(zhì)模型和油藏?cái)?shù)值模擬結(jié)果的可靠程度，廣義的構(gòu)造模型是指斷層模型和層面構(gòu)造模型。對于構(gòu)造簡單的油氣藏，如鄂爾多斯盆地內(nèi)的油氣藏，因無斷層發(fā)育，采用傳統(tǒng)的三維地質(zhì)建模方法可建立較高質(zhì)量的構(gòu)造模型。但對于像東濮凹陷這類復(fù)雜斷陷盆地內(nèi)所形成的油藏氣，要想將油藏的地質(zhì)屬性通過三維可視化技術(shù)表征出來，建立高精度的三維構(gòu)造模型也就成了其難點(diǎn)所在。

2.1斷層模型

斷層模型為一系列表示斷層空間位置、產(chǎn)狀及發(fā)育模式（截切關(guān)系）的三維斷層面。主要根據(jù)地震斷層解釋數(shù)據(jù)，包括斷層多邊形、斷層sticks，以及井?dāng)帱c(diǎn)數(shù)據(jù)，通過一定的數(shù)學(xué)插值，并根據(jù)斷層間的截切關(guān)系對斷面進(jìn)行編輯處理。斷層建模主要包括斷面插值、斷面模型編輯2個過程，斷面模型編輯主要是為了調(diào)整斷面形態(tài)和設(shè)定斷層間的切割關(guān)系。研究區(qū)段層多，接觸關(guān)系復(fù)雜，產(chǎn)狀幅度大，本次建立高精度的三維構(gòu)斷模型，需要遵循以下原則：①充分應(yīng)用精細(xì)的斷裂系統(tǒng)解釋成果來確定斷層的傾向及走向［圖1（a），圖1（b）］；②針對不同彎曲幅度的斷層選擇Lisric Pillar或者Curved Pillar兩種方法來確定斷層產(chǎn)狀［圖1（c），圖1 （d）］；③充分應(yīng)用單井?dāng)帱c(diǎn)數(shù)據(jù)對斷層進(jìn)行編輯校正［圖1（c），圖1（d）］。最終，在以上構(gòu)造建模方法和約束條件下建立了研究區(qū)高精度的三維斷層模型。進(jìn)而為后期的構(gòu)造層面建模奠定了基礎(chǔ)［圖1（e）］。

2.2三維網(wǎng)格技術(shù)

圖1　斷層模型的實(shí)現(xiàn)過程

在平面上，分別沿X、Y方向劃分網(wǎng)格。網(wǎng)格大小應(yīng)根據(jù)研究目標(biāo)區(qū)的地質(zhì)體規(guī)模及井距而定。平面網(wǎng)格一般以井間內(nèi)插4～8個網(wǎng)格為宜，如對于200m井網(wǎng)，平面網(wǎng)格大小一般為（25m×25m）～（50m×50m）。雖然網(wǎng)格尺寸越小，意味著模型越精細(xì)，但也要避免一味追求精細(xì)而造成的誤區(qū)，如油藏評價階段，井距一般在1000m以上。如果將平面網(wǎng)格大小設(shè)置為10m×10m，這并沒有從實(shí)質(zhì)上提高模型精度，只是簡單增加了網(wǎng)格大小，模型運(yùn)算時將需要更多的存儲空間與計(jì)算時間。依據(jù)研究區(qū)地層特征、面積、厚度、井網(wǎng)密度（井距150m左右）及數(shù)模的需要，同時，為了后期所建屬性模型能夠反映水平井的物性變化規(guī)律，將平面網(wǎng)格步長設(shè)定為20m。垂向網(wǎng)格大小的范圍一般在0.1～0.5m，視研究目的而定。由于研究區(qū)測井曲線垂向采樣率為0.1m，同時，后期需表征0.2m厚度夾層的空間分布，因此，垂向網(wǎng)格最小應(yīng)保證0.2m的厚度，加之地層無頂超、底超以及削蝕現(xiàn)象，垂向網(wǎng)格劃分時選擇按比例劃分網(wǎng)格（proportion）。綜合以上多角度考慮，最終確定了本次建模的空間網(wǎng)格步長。

2.3構(gòu)造層面模型

單純的依靠井點(diǎn)數(shù)據(jù)插值建立三維構(gòu)造模型，那只是一孔之見，所建模型的井間構(gòu)造特征是無法反映地下的真實(shí)況。目前，建立構(gòu)造模型的思路通常采用點(diǎn)—線—面—體的方法［14］，即通過單井層序劃分（點(diǎn)），連井剖面對比的結(jié)果（線），建立起研究區(qū)所有井的地層格架模型，而井間構(gòu)造特征則主要是以深度域的構(gòu)造解釋成果為基礎(chǔ)（面），通過人機(jī)交互，在各個層面模型都建立以后就形成了三維的構(gòu)造模型（體）。構(gòu)造層面模型為地層界面的三維分布，疊合的構(gòu)造層面模型即為地層格架模型，其前提是需要將設(shè)定的網(wǎng)格步長數(shù)值化于三維空間中。文38油田為一復(fù)雜斷塊油氣田，所建模型均以斷層為邊界，但是在Petrel建模軟件的Pillar grid模塊下，研究區(qū)的邊界始終無法閉合［圖2 （a）］，為此，筆者通過人為擴(kuò)大建模邊界［圖2（b）］，以深度域的構(gòu)造等值線為基礎(chǔ)，通過分層數(shù)據(jù)為約束條件，運(yùn)用最小曲率法建立了研究區(qū)的構(gòu)造層面模型，由于人為擴(kuò)大的邊界與實(shí)際的邊界斷層之間無構(gòu)造等值線數(shù)據(jù)，通過人為擴(kuò)大邊界而多出的Segement各層面均呈水平狀［圖2（c）］，對建模研究沒有任何意義，只需將其在3D grid下刪除即可，進(jìn)而通過人機(jī)交互，在對各構(gòu)造層精細(xì)調(diào)整以后便得到了最終的三維構(gòu)造模型［圖2 （d）］。所建的地質(zhì)模型對雖然刪除了多余的Segment，但導(dǎo)出的斷層數(shù)據(jù)、3D grid數(shù)據(jù)以及孔、滲、飽數(shù)據(jù)對油藏?cái)?shù)值模擬沒有任何影響。因此，對于以斷層為邊界的研究區(qū)塊，通過人為擴(kuò)大邊界來解決建模過程中邊界閉合困難的問題，不失為一種行之有效的好方法。

圖2　構(gòu)造層面模型的實(shí)現(xiàn)過程

3　構(gòu)造模型質(zhì)量控制

在三維地質(zhì)建模過程中，對于屬性建模結(jié)果可靠程度的評價往往是通過動態(tài)檢驗(yàn)、抽稀井檢驗(yàn)、已知數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果的概率一致性檢驗(yàn)等方法來實(shí)現(xiàn)的，而對于構(gòu)造建模，則更多的是采用質(zhì)量控制方法來提高模型的精度，本次研究過程中，質(zhì)量控制方法慣穿于整個建模實(shí)施過程。如建斷層模型所用的精細(xì)解釋的斷層多邊形、斷層Sticks、以及單井?dāng)帱c(diǎn)數(shù)據(jù)等［圖1（a），圖1（b），圖1（c），圖1（d）］；另外就是建構(gòu)造層面模型所用的深度域的層位解釋結(jié)果和單井分層數(shù)據(jù)。對于構(gòu)造模型的精度，通過已知目的層位頂面構(gòu)造解釋結(jié)果與模型中的頂面構(gòu)造層位對比發(fā)現(xiàn)（圖3）：所建的三維構(gòu)造模型高度再現(xiàn)了地下地質(zhì)體的構(gòu)造形態(tài)特征，第一，斷層的形態(tài)、走向、斷距幾乎與斷裂解釋成果完全一致；第二，模型中的頂面構(gòu)造也是與構(gòu)造解釋結(jié)果幾乎一樣，無論是等值線的走向還是各小斷塊的形態(tài)及面積大小都充分證實(shí)了模型的高度可靠性。

4　結(jié)論

圖3　層位解釋結(jié)果與建模結(jié)果對比圖

（1）對于東濮凹陷復(fù)雜斷塊油氣田，斷層產(chǎn)狀弧度大，平面、剖面接觸關(guān)系理順難度大，在三維構(gòu)造建模過程中，應(yīng)充分利用深度域的構(gòu)造解釋成果數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制，采用Lisric Pillar和Curved Pillar兩種方法來控制斷層產(chǎn)狀，再以單井?dāng)帱c(diǎn)數(shù)據(jù)為約束條件可建立高精度的斷層模型。

（2）針對以斷層為邊界的油氣田，建模過程中存在邊界難閉合的問題，可通過人為擴(kuò)大邊界，在所建立的初始模型中，將因擴(kuò)大邊界而產(chǎn)生的Segement刪除以后，通過人機(jī)交互，最終可建立起反映地下地質(zhì)體真實(shí)構(gòu)造形態(tài)的三維構(gòu)造模型。

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TE319

A

1004-5716（2016）06-0019-04

2015-06-17

2015-12-10

國家重大科技專項(xiàng)：“巖性地層油氣藏成藏規(guī)律、關(guān)鍵技術(shù)及目標(biāo)評價”（編號：2011ZX05001）。

尹楠鑫（1982-），男（漢族），四川武勝人，工程師，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)地質(zhì)研究工作。