東濮凹陷復雜斷塊油藏高精度構造建模研究

尹楠鑫，熊運斌，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科學研究院，河南鄭州450018）

東濮凹陷復雜斷塊油藏高精度構造建模研究

尹楠鑫*1，2，熊運斌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科學研究院，河南鄭州450018）

針對東濮凹陷文南地區沙二下亞段（）構造破碎、斷層多且切割關系復雜、斷層產狀弧度大，難以建立高精度的三維構造模型的問題，論文以文38為解剖對象，在深度域精細構造層位解釋及斷裂系統解釋成果基礎之上，運用Petrel建模軟件，通過理清斷層的平面及剖面組合關系，結合斷層產狀的復雜程度，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格步長，以及人為擴大研究區范圍邊界等方法，建立了文38的高精度三維構造模型，研究成果不僅為后期精細屬性建模及油藏數值模擬奠定了基礎，同時也為東濮凹陷相似地質條件油田的構造建模在一定上提供技術支持及方法借鑒。

東濮凹陷；；構造模型；斷層模型

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

1　工區概況

文38斷塊區地理位置處于河南省濮陽縣境內，區域構造處于東濮凹陷中央隆起帶文留構造帶中部開發區西側。主要含油層系為、沙三上（）、沙三中（）。截止2013年12月，研究區共有油井37口（開井33口），水井28口（開井20口）；日產液704.8t，日產油82.2t，綜合含水88.34%，采油速度0.95%，采出程度30.08%。其中內發育一套河流相沉積，受沉積環境控制，儲層沉積不穩定，對比性差。段內構造最為復雜，8km2的面積內發育斷層45條，斷層產狀幅度大，構造上，研究區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，開發上將劃分成了8個砂組，主力產油層主要為1～4砂組，這4個主力砂組又進一步被劃分成了22個小層。針對構造復雜，井損嚴重，層間注采關系不完善；剩余油分布預測困難，油田亟需通過建立高精度的三維地質模型，在精細地質研究的基礎之上，通過油藏數值模擬技術，預測剩余的平面分布，從而為油田下一步開發方案的調整提供地質依據。

2　構造建模

構造模型精度的高低直接決定了儲層地質模型和油藏數值模擬結果的可靠程度，廣義的構造模型是指斷層模型和層面構造模型。對于構造簡單的油氣藏，如鄂爾多斯盆地內的油氣藏，因無斷層發育，采用傳統的三維地質建模方法可建立較高質量的構造模型。但對于像東濮凹陷這類復雜斷陷盆地內所形成的油藏氣，要想將油藏的地質屬性通過三維可視化技術表征出來，建立高精度的三維構造模型也就成了其難點所在。

2.1斷層模型

斷層模型為一系列表示斷層空間位置、產狀及發育模式（截切關系）的三維斷層面。主要根據地震斷層解釋數據，包括斷層多邊形、斷層sticks，以及井斷點數據，通過一定的數學插值，并根據斷層間的截切關系對斷面進行編輯處理。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整斷面形態和設定斷層間的切割關系。研究區段層多，接觸關系復雜，產狀幅度大，本次建立高精度的三維構斷模型，需要遵循以下原則：①充分應用精細的斷裂系統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狀［圖1（c），圖1 （d）］；③充分應用單井斷點數據對斷層進行編輯校正［圖1（c），圖1（d）］。最終，在以上構造建模方法和約束條件下建立了研究區高精度的三維斷層模型。進而為后期的構造層面建模奠定了基礎［圖1（e）］。

2.2三維網格技術

圖1　斷層模型的實現過程

在平面上，分別沿X、Y方向劃分網格。網格大小應根據研究目標區的地質體規模及井距而定。平面網格一般以井間內插4～8個網格為宜，如對于200m井網，平面網格大小一般為（25m×25m）～（50m×50m）。雖然網格尺寸越小，意味著模型越精細，但也要避免一味追求精細而造成的誤區，如油藏評價階段，井距一般在1000m以上。如果將平面網格大小設置為10m×10m，這并沒有從實質上提高模型精度，只是簡單增加了網格大小，模型運算時將需要更多的存儲空間與計算時間。依據研究區地層特征、面積、厚度、井網密度（井距150m左右）及數模的需要，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律，將平面網格步長設定為20m。垂向網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，垂向網格最小應保證0.2m的厚度，加之地層無頂超、底超以及削蝕現象，垂向網格劃分時選擇按比例劃分網格（proportion）。綜合以上多角度考慮，最終確定了本次建模的空間網格步長。

2.3構造層面模型

單純的依靠井點數據插值建立三維構造模型，那只是一孔之見，所建模型的井間構造特征是無法反映地下的真實況。目前，建立構造模型的思路通常采用點—線—面—體的方法［14］，即通過單井層序劃分（點），連井剖面對比的結果（線），建立起研究區所有井的地層格架模型，而井間構造特征則主要是以深度域的構造解釋成果為基礎（面），通過人機交互，在各個層面模型都建立以后就形成了三維的構造模型（體）。構造層面模型為地層界面的三維分布，疊合的構造層面模型即為地層格架模型，其前提是需要將設定的網格步長數值化于三維空間中。文38油田為一復雜斷塊油氣田，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，研究區的邊界始終無法閉合［圖2 （a）］，為此，筆者通過人為擴大建模邊界［圖2（b）］，以深度域的構造等值線為基礎，通過分層數據為約束條件，運用最小曲率法建立了研究區的構造層面模型，由于人為擴大的邊界與實際的邊界斷層之間無構造等值線數據，通過人為擴大邊界而多出的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，進而通過人機交互，在對各構造層精細調整以后便得到了最終的三維構造模型［圖2 （d）］。所建的地質模型對雖然刪除了多余的Segment，但導出的斷層數據、3D grid數據以及孔、滲、飽數據對油藏數值模擬沒有任何影響。因此，對于以斷層為邊界的研究區塊，通過人為擴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　構造層面模型的實現過程

3　構造模型質量控制

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

4　結論

圖3　層位解釋結果與建模結果對比圖

（1）對于東濮凹陷復雜斷塊油氣田，斷層產狀弧度大，平面、剖面接觸關系理順難度大，在三維構造建模過程中，應充分利用深度域的構造解釋成果數據進行質量控制，采用Lisric Pillar和Curved Pillar兩種方法來控制斷層產狀，再以單井斷點數據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，可通過人為擴大邊界，在所建立的初始模型中，將因擴大邊界而產生的Segement刪除以后，通過人機交互，最終可建立起反映地下地質體真實構造形態的三維構造模型。

［1］吳勝和，金振奎，黃滄鈿，等.儲層建模［M］.北京：石油工業出版社，1999.

［2］裘懌楠，賈愛林.儲層地質模型10年［J］.石油學報，1991，12 （4）：55-61.

［3］胡向陽，熊琦華，吳勝和.儲層建模方法研究進展［J］.石油大學學報：自然科學版，2001，25（1）：107-112.

［4］吳勝和，李宇鵬.儲層地質建模的現狀與展望［J］.海相油氣地質，2007，12（3）：53-59.

［5］于興河.油氣儲層表征與隨機建模的發展歷程及展望［J］.地學前緣，2008，15（1）：1-15.

［6］胡向陽，熊琦華，吳勝和.儲層建模方法研究進展［J］.石油大學學報：自然科學版，2001，25（1）：107-112.

［7］李健.三角洲低滲透儲層流動單元四維模型及剩余油預測［M］.北京：石油工業出版社，2004：80-86.

［8］彭仕宓，尹志軍，李海燕.建立儲層四維地質模型的新嘗試［J］.地質論評，2004，50（6）：662-666.

［9］張繼春，彭仕宓，穆立華，等.流動單元四維動態演化仿真模型研究［J］.石油學報，2005，26（1）：69-73.

［10］孫國.利用人工神經網絡系統建立儲層四維地質模型［J］.油氣地質與采收率，2004，11（3）：4-6.

［11］邵燕林，何幼斌，許曉宏.復雜地質特征下的構造建模——以遼河油田曙二區大凌河油層為例［J］.石油天氣學報，2012，34（2）：50-52.

［12］魏嘉，唐杰，岳承旗，等.三維地質構造建模技術［J］.石油物探，2008，47（4）：319-327.

［13］崔廷主，馬學萍.三維構造建模在復雜斷塊油藏中的應用——以東濮凹陷馬寨油田衛95塊油藏為例［J］.石油與天然氣地質，2010，31（2）：198-204.

［14］史玉成，陳明強，張審琴，等.復雜斷塊油藏“點—線—面—體”四步法構造建模技術［J］.新疆石油地質，2012，33（4）：488-490.

TE319

A

1004-5716（2016）06-0019-04

2015-06-17

2015-12-10

國家重大科技專項：“巖性地層油氣藏成藏規律、關鍵技術及目標評價”（編號：2011ZX05001）。

尹楠鑫（1982-），男（漢族），四川武勝人，工程師，現從事油氣田開發地質研究工作。