基于高分辨率随钻电阻率成像的井旁三维构造地质建模

李楚吟，吴意明，张永江，李昭伟，刘 博

（1.中海石油深圳分公司开发部，广东深圳518067；2.斯伦贝谢中国地球科学及石油工程研究院）

LH 构造是在台地边缘发育起来的生物礁地层圈闭，灰岩顶面圈闭幅度81.0 m，圈闭面积14.25 km2。轴向为北西-南东，长轴约6 km，短轴约4 km。礁体的高部位两边不对称，向海一侧较陡，向陆一侧具有平缓下倾的趋势。由于礁体生长速度快于围岩，两翼地层见明显的上超现象。小断层、裂缝集中发育在地层起伏较大的部位，如礁顶部位以及沉积突变的部位等。

LH 油田于2012 年投产，油田初期产量远超ODP（油田整体方案）设计，是我国第二个在生产的礁灰岩油藏。该油田共有开发井10口，其中导眼井为A3hp井和A3hp2 井，A3hp2 井为导眼井侧钻；水平井为礁核部位的A1h 井和A6h 井，礁后斜坡区的A3h 井、A7h 井；礁 后 平 台 区 的A2h 井、A5h井、A8ma井、A8mb井。全部井采用Schlumberger公司的高分辨率随钻侧向电阻率成像测井仪geo-VISION（GVR）系列。LH 油田钻遇的几口水平井目的层钻遇率都很高，并且获得丰富的地质资料，从地质角度进行了沉积相划分、地应力分析、井旁构造建模、裂缝定性与定量分析、次生溶蚀定量计算和区域综合评价。本文着重分析随钻电阻率成像技术在LH 礁灰岩油田井旁构造三维构造地质建模中的应用。

1 随钻电阻率测井原理

geoVISION 是Schlumberger公司特有的高分辨率随钻侧向电阻率测量仪器［1-2］，它包括近钻头、环形电极以及3 个方位聚焦纽扣电极。其中，浅、中、深纽扣电极的探测深度分别为1in、3in、5in；环形电极的探测深度为7in。

GVR 的高分辨率侧向测井减小了邻层的影响［1-2］，可应用于高导电性泥浆环境，而且钻头电阻率能够提供实时套管着陆点和取心点的选择。三个方位纽扣电极提供三种深度的微电阻率随钻成像，可解决复杂的地质问题，实时图像被传输到地面可识别构造倾角和裂缝，以更好地进行地质导向。

2 礁灰岩沉积特征分析

LH 油田是典型的台地边缘礁型储层发育的油田。台地边缘礁的迎浪面与背浪面沉积特征差异明显。地层沉积层面在电阻率图像上表现为切穿整个井眼的余弦或正弦曲线，通过对界面的拟合、计算可以得到界面的真实产状。在倾角矢量图上，绿色蝌蚪为地层产状即沉积倾角；深红色为高导裂缝产状，蓝色为断层产状（见图1）。

通过平面沉积倾角对比分析可以发现，礁核部位沉积倾角10°～12°，倾向为北西和南东两个方向；礁后斜坡区沉积倾角为6°～11°，倾向主要为北东向，也有北北东向；礁后平台区沉积倾角4°～6°，倾向以南西向为主。不同构造部位决定了沉积倾角的产状特征，礁核位于构造最高点，为古隆起之上的沉积，因此角度最大；礁后平台区地势相对平缓，因此角度最小；礁后斜坡区位于两者之间［4-11］。

图1 断层和沉积突变在GVR 图像上的特征

图2显示了LH 油田9口井的沉积倾角三维分布情况，从中可以看出，A1h和A3h井沉积倾角数量较多，说明地层以层状构造为主；而A2h、A7h、A5h井沉积倾角数量较少，说明地层以块状构造为主。沉积倾角的数量会在一定程度上影响近井构造建模的精确性。碎屑岩中的泥岩的沉积倾角可以反映区域上的构造倾角，而礁灰岩内部的沉积倾角更多地反映礁体生长叠加的形态，可能比区域构造倾角角度更高。因此区域构造倾角，即大范围的构造趋势变化应以地震资料为主，礁体的内部形态变化则可以GVR 近井构造模拟出来的结果为主。近井构造模拟结果可以弄清礁体变化的不确定性以及储层的非均质性，特别是对裂缝的分布有一定的控制作用。

图2 LH 油田沉积倾角三维显示

3 近井三维构造地质建模

近井构造分析主要应用礁灰岩中沉积倾角矢量。沉积倾角受构造和礁体展布方向控制，不同的井段内沉积倾角均有一定的变化，而通过地震资料并未看到这种沉积地层的变化，那么GVR 成像测井拾取到的这些沉积倾角到底如何反映了局部微构造的变化？如何应用这些沉积倾角数据？这些沉积倾角能否用来构造建模呢？

LH 油田GVR 的图像处理数据得到的沉积倾角是加载到Petrel平台的eXpandBG中进行构造倾角分析、井周构造面模拟及近井三维构造地质建模。主要步骤见图3所示。

地层倾角交互解释：输入支持所有斯伦贝谢井眼成像数据（包括FMI、UBI、OBMI、OBMI2、MicroScope、ADN、EcoScope），倾角拾取直接在Petrel平台上进行，并可直接显示和使用，从而增强解释可信程度，进而加深对近井地质的认识。根据拾取的倾角信息和钻井轨迹，重新模拟出井轨迹与地层的上切和下切关系。根据倾角信息，计算出真实地层厚度（TST），从而更加有效地进行地层对比和认识储层厚度变化，同时也可以重新检验倾角解释结果。

图3 LH 油田eXpandBG 近井三维构造分析流程

倾角过滤和构造倾角计算：根据井斜和地层特征，过滤原始倾角数据，从而得到有效构造倾角信息，再根据构造倾角变化趋势，进行构造单元划分，并计算各单元构造倾角，加深对近井构造分布的认识，为后续的地层构造分析提供有效的构造信息。

地层顶面构造倾角分析：结合地层倾角二维图、施密特图和地层倾向矢量图，分析地层构造类型和构造趋势，并计算出代表地层构造趋势的构造轴线。

构造倾角近井投影：将各构造单元的构造倾角信息投影到要建模的各个地层层面上，而投影方法是根据构造轴向方位来进行的。

近井构造面模拟：基于投影的构造倾角信息和地层顶面构造信息，对每个地层模拟相应地层构造面，而根据井周模拟的构造倾角变化信息，可以重新认识近井精细构造变化

三维井周构造建模：eXpandBG输出的构造信息可直接用于Petrel地质建模流程，结合其它输入的测井和岩性信息，可建立三维网格化地质模型.

通过近井构造建模可得到A6h、A3h、A8ma、A5h四口井的三维模型。从图4可以看出，在不考虑断层的影响下可以将A8ma、A5h两口井模拟到一起，如果考虑断层，单独模拟A5h井的近井构造。从GVR 成像上可明显观察到位于2 802 m 处的断层，且在断层上下地层有重复的特征。重复的地层都发育大量的成组缝且均有电阻率高、密度高的特征。

图4 LH 油田近井构造模型（A8ma、A5h井）

通过近井构造模拟得到了A2h、A8ma、A5h、A3h、A6h五口井的B层顶部构造图，与区域构造图对比可以发现，位于礁后平台区的A2h、A8ma、A5h三口井的沉积倾角倾向均为南西向，从而说明礁后平台区向南西方向呈现洼陷构造特征；而位于礁后斜坡区的A3h井B 层顶部构造图等值线趋势指示向北东方向，与构造图基本吻合；位于礁核部位的A6h井显示其向北西和南东两个方向下倾，中间为构造高点，且整体向东扩大，这与构造图等值线趋势明显不同。因此分析A7h井物性变差可能与此有关，即礁核部位向东扩大到A7井，A7 井物性特征及裂缝发育特征更接近于礁核（见图5）。

图5 LH 油田近井B层顶面构造图与区域构造图对比分析

4 问题讨论

在进行近井构造建模时，需考虑GVR 沉积倾角的可靠度和连续性。层状地层中更易拾取沉积倾角，而块状地层中不发育沉积界面，无法拾取沉积倾角。GVR 成像上拟合完整且清晰的余弦曲线计算得到沉积倾角矢量可靠度较高，而在仪器振荡或遇卡井段造成GVR 图像受到影响时，拾取的沉积倾角界面会有一定的不确定性。

值得说明的是，模型直接受控于地层分层及沉积倾角影响。对于两口导眼井，由于地质分层是按“物性”概念划分，即物性好的为同一套地层，而物性好的地层不一定为同一时期沉积形成。如果按“沉积”概念分层，就会把同一时期沉积的地层划分为同一套地层。当然划分标准和模式不同，模拟出来的结果也就不同。一般在碎屑岩地层中，均会按沉积概念分层，依据沉积相带特征，主要参考GR 曲线进行分层；对于礁灰岩地层，其物性变化大、沉积相带变化快，因此分层到底是按“物性”还是按“沉积”来划，有待进一步探讨。

5 结语

由于地震资料分辨率有限，构造图上不能反映局部构造的变化，而GVR 成像测井分辨率较高，能精细地反映局部构造或微构造变化。基于GVR 高分辨率电阻率成像测井拾取的沉积倾角，利用Petrel平台的eXpandBG软件可以对近井构造进行模拟，根据模拟结果对区域构造图和地质模型进行更新。近井构造分析能够对区域构造进行精细刻划，反映局部微构造变化，分析物性与构造的关系，为地质导向实时决策提供参考依据。

［1］ 陆嫣，薛怀艳，古莉，等.珠江口盆地A 油田生物礁灰岩储层的精细油藏描述［J］.石油地质与工程，2012，26（3）：53-56.

［2］ 李楚吟，吴意明，刘博，等.南海礁灰岩油藏裂缝电阻率成像特征分析及评价［J］.石油天然气学报，2012，34（10）：72-76.

［3］ 谭梦琦.大牛地气田山1段储层三维地质建模［J］.石油地质与工程，2008，22（2）：25-27.

［4］ 肖立志，张元中，吴文圣，等.成像测井学基础［M］.北京：石油工业出版社，2010：21-25.

［5］ 杨世夺，雷霄，蔡军，等.随钻电阻率成像测井在北部湾碳酸盐岩储层中的综合应用［J］.测井技术，2010，34（2）：177-182.

［6］ 罗东红，梁卫，李彬，等.双反射偏移技术在南海生物礁灰岩油藏断层和裂缝预测中的应用［J］.中国海上油气2013，24（3）：17-20.

［7］ 吴熙纯，王权锋，李培华，等.南海早中新世东沙台地X生物礁-滩组合的白垩状结构化及白垩状孔隙储集层［J］.古地理学报，2010，12（4）：451-466.

［8］ 熊琦华，王志章，吴胜和，等.现代油藏地质学-理论与技术篇［M］.北京：科学出版社，2010：527-548.

［9］ 魏喜，邓晋福，谢文彦，等.南海盆地演化对生物礁的控制及礁油气藏勘探潜力分析［J］.地学前缘，2005，12（3）：245-252.

［10］ 侯振学，王兴志，张帆，等.开江-梁平海槽两侧长兴组生物礁储层研究［J］.石油地质与工程，2011，25（1）：24-27.

［11］ 王琳，周文，何胡军.川北地区二叠系生物礁储层特征研究［J］.石油地质与工程，2011，25（1）：28-31.