复杂断块油气藏三维构造建模技术及应用

陈　卓，刘跃杰

(西北大学 地质学系/大陆动力学国家重点实验室，陕西 西安 710069)



复杂断块油气藏三维构造建模技术及应用

陈卓，刘跃杰

(西北大学 地质学系/大陆动力学国家重点实验室，陕西 西安 710069)

[摘要]构造建模是储层地质建模的基础，精确的构造建模为后期建立准确的相建模和属性建模提供了有力保证，同时也为数值模拟打下了良好的基石。由于在复杂断块油气藏中，储层受多期次、多组合断层切割，使其在纵向上构造幅度大，横向上连续性低，从而使构造建模成为了复杂断块油气藏三维建模的难点。在临13断块油气藏建模中，采用分级断层、组合关系、综合模拟、质量检验的方法,得到符合地质构造特征的临13断块油气藏的三维地质模型。

[关键词]断块油气藏；三维地质构造建模；临13断块；断层模型

目前，我国很多油田都进入开发中后期，一些复杂的断块油气藏成为了勘探开发目标。随着精细油藏描述的要求以及建模软件算法的发展，我们可以更精细的重构储层地下知识体系。但对于复杂断块油气藏，多期次、多类型断层将储层切割成复杂的小块地质体，同时在来自不同方向地质应力的作用下，使得小块地质体构造形态复杂化，断层面发生畸变，断距增大，断层交叉、重叠、削截，形成x型、y型、T型等复杂断层，严重削弱了储层在横向上的连续性，纵向上构造幅度增大。使复杂断层建模时断层关系的处理难度增加，尤其是pillar的搭建及其连接和削截的处理;同时网格更易发生畸变，也使得后期模型的修改复杂化。

复杂断块油藏是由多种级别断层控制的复杂断裂系统所产生的众多相互独立的断块组成的油藏，每个断块是独立的开发单元[1]。含油面积小于1 km2的断块油藏的石油地质储量占总储量的1/2以上的断块油田，称为复杂断块油田[2]。

复杂断块油藏构造模型的精准建立是其三维地质建模的重点和难点[3]。笔者以临13断块油气藏为例，主要应用以petrel软件，采用用分级断层、组合关系、综合模拟、质量检验的方法,讲述构建其三维地质模型的难点及对策。

1区域地质概况

临13断块区位于山东省临邑县境内，构造上位于渤海湾盆地临邑大断层的上升盘，区域上属于临盘油田[4]。

此油气藏属于典型的复杂断块构造油气藏[5],在渐新世早期,其整体处于上升的地质背景，在临邑大断层及分支断层活动的作用下，产生了一系列自北向南逐渐下降的古台阶。沙三中时期临邑大断层构造活动加强，其中部区域向东偏移并且在地势上逐渐上升，使得地层在在下降断裂的过程中接受沉积。至东营期，整个工区属于构造隆升期，在剥蚀作用下,产生了同期次的四、五级断层，在临邑大断层及分支断层的切割作用下，形成复杂的断块构造。

在多期次地质历史构造活动的作用下，临13断块区除了控制该断块区边界断层以外，还发育了38条走向多为北东东向、近南北向和北东向的内部断层，断层密度达到单位平方公里面积内4.7条[6]。边界断层主要在断块区的北西和南东方向，除此之外，断块内断层相对发育，其中主断层2条，次级断层23条，共25条，都是正断层或走滑正断层，主断层走向北东东，其它次级断层走向为近南北向和北东向(见图1)。

图1　临13断块构造位置图

2构造模型的建立

构造模型是相模型以及属性模型的载体，其精确程度具有重要意义[7]。构造模型又分为断层模型和层面模型，断层模型的建立主要包括断层pillar组合与搭建，I、J趋势的选取，三维网格生成；层面模型的建立主要是在断层模型以及构造面得约束下生成的。所以在建立构造建模中断层模型是至关重要的。

本区块为典型的复杂断块油气藏，断层数量多关系复杂，断面构造幅度大，断块切割的较小。本次建模才用分级断层、组合关系、综合模拟、质量检验的方法，同时遵循点-线-面-体的建模步骤。

2.1数据的准备和整理

本次建模的主要数据有临13断块沙二下的丼数据、地质分层数据、层面构造数据、断层数据[8]。本位主要讲解复杂断块油气藏的构造建模技术，主要对啥二下的S2下1、S2下2、S2下4三层进行建模，数据也主要与此三层有关。其中分层数据主要为过井点的地质分层数据；层面数据主要将平面构造等值线图数字化后的数据；断层数据主要包含断层与井相交的断点数据，以及将构造图数字化后得到的断层线数据。本次建模使用应该较为广泛的petrel建模软件，petrel软件拥有强大的三维显示功能，其中所有数据在加入软件中都可以进行显示，用来检验基础数据的正确性，实时进行校正，保证建模数据的准确性。

2.2断层的分级处理

断层的分级处理主要是对断层的从属关系进行分析，从而在断层搭建时有一个级次关系，使断层模型更加符合实际地质背景，提高了模型的精度。

由于本区块断层形成于不同的地质历史时期，受多期次构造运动的影响，其在横纵向上的断距以及在平面上的发育的长度和方位各异，在不同程度上控制了构造运动的产生级次、油气的聚集部位、地层沉积的厚度。所以，依据构造、地层、油气断层控制的程度及断层在空间上发育的规模，可将本区断层分为四级：

1)一级断层：主要是处在本区的边界部位的断层，其控制了该断区的形成和发展。主要为临13断块区的北西部和南东部的边界断层。这两条断层产生于本区构造运动早期，断层断距较大，均为弧形断层，在产状上为弧形断层，对研究区的地层沉积厚度、构造特征、油气聚集部位起了决定性作用，其在地震剖面上特征明显，断距一般在500 m以上。在建模时首先搭建其断层骨架，作为构造模型的边界。

2)二级断层：，断距在100～500 m之间，其走向具体以北东东向为主，主要控制本区内的砂体的分布和沉积，其次控制了本区湖平面的升降变化。根据本区的地层厚度研究得到，二级断层的断距在西南断距比北东断距大，但多数在100 m左右。其主要是内部的大断层，在建模时与边界断层相连接。

3)三级断层：断距一般为50～100 m，该级断层的走向可分为两组，分别为近南北走向和北东走向，其主要控制了本区油气的聚集和储层中流体的分布范围。

4)四级断层：其在短时间内形成，在平面上延伸距离短，断距也较小，一般小于50 m，多数在30～40左右，其主要分布在被边界断层包围的内部断块中，其与二、三级断层在区域内部相互切割，在构造应力的作用下，从而使断块内部构造复杂化，有局部控制作用。四级断层给建模增加了难度，是组合断层关系的重点。

2.3组合断层关系

在前面我们对整个区域的断层进行了分级处理，弄清楚了断层在空间上的大小级别，主体上的发育层次以及整体上的延展趋势。下面就进行分级次组合断层关系来建模。

1)在进行本区构造建模时应该首先搭建一级断层搁架,利用断层polygon生成两点的断层pillar，同一条断层的pillar尽量保持顶底控制点高度基本一致，幅度变化的趋势要缓，使每条断层过断点并且与层面的断面相切。其主要为边界断层，建模时作为模型的主要边界。

2)进行二级断层的搭建，它控制了研究区内主要断层的走向，与边界断层形成T型断层，主要进行的是pillar的连接工作。主要保持pillar与一级断层的高度一致，同时注意断层面的整体趋势。

3)进行三四级断层的建立，其在内部将整个区块切割成小块，与一二级断层组合形成X型、Y型、λ型断层、T型断层(如图2)。在连接pillar保证与一二级断层相连接部位周围的pillar保持高度基本一致，同一断层的其余pillar按照断层面得延展方向顺次平滑搭建。防止断层相交处的网格不要发生畸变。

图2　各断层的组合类型

2.4构造模型的综合模拟

模型的综合模拟，主要是在前期断层pillar分级连接的基础上，对整体断层骨架进行I、J趋势的添加，三维网格生成，同时断层模型相应的产生了，最后进行层面模型的构建。在添加I、J趋势时，将断层在整体上构造发育的方向定位I趋势，与之垂直方向的断层定位J趋势，它们共同决定了网格在平面上的横纵方向，在断层较复杂区域没有与I、J方向相同的断层，可以手动添加趋势线，定义I、J方向，I、J趋势并不是定义的越多越好，只要满足网格在断层上的不畸变，三角网格较少即可，要多次模拟反复添加直到产生好的效果为止。由于有的断块在平面上被断层切割的较小，本次建模选择20×20 m的网格(见图3)。

图3　网格中I、J趋势添加

图4　临13断块的断层模型

图5　临13断块的构造模型

在整个模型以所pillar的顶底中为依托，生成顶底中三层网格，同时断层模型也在网格中通过插值生成(如图4)。在断层模型的基础上，加入地震解释所做的面，就生成了层面模型。

2.5模型质量修改与检验

petrel软件具有强大的三维显示功能，能够同时显示多个断层以及层面的属性，便于我们对于断层模型以及层面模型的检验与修改。在断层模型的检验修改中，我们可以将井的过井断点与断层面相比较，使断层面经过断点，同时要使断层产状与实际构造相符合。在层面模型的修改中要，使地质分层点与层面相一致，避免下方的地层穿插上上面地层。最后对整个模型进行模型检验，查看有没有负体积，对有的地方进行修改。

3结语

(1)本文通过分级断层、组合关系、综合模拟、质量检验的方法,得到了临13复杂断块油气藏良好的构造模型,共分了四级断层,共有四种复杂断层,共建立了38条断层。

(2)本次建模使用了分级断层、组合关系、综合模拟、质量检验的方法逐步来分级来模拟断层，提高了建模的效率，同时利用地质分层点、断点、地震解释的层面断层来实时检验，使模型更符合实际地质特征，提高了模型的精度[9]。

(3)利用petrel强大的三维显示功能，及其刨面显示，可以更直接的看到油藏内部断层的空间展布及其各个断块的构造幅度，为后期相建模和属相建模提供了方便。

参考文献

[1]江艳平,芦凤明,李涛.复杂断块油藏地质建模难点及对策[J].断块油气田.2013,20(5):585-586.

[2]郭龙.曲堤复杂断块油田的特点及开发技术政策研究[J].特种油气藏.2003:65-66.

[3]吕迎红,杜燕,邹存友.复杂断块油藏地质模型修正技术探讨[J].断块油气田.2007(6):17-18.

[4]王明发,王勤田,郭腾明.盘河断块区构造及微构造特征[J].断块油气田.2003(1):25-27.

[5]史菲菲.断块油藏侧钻井油藏地质的评价分析[J].中国石油和化工标准与质量.2013(18):188-188.

[6]潘欣,李继红,周立发.复杂断块群油气藏构造建模及其应用[J].断块油气田.2008(6):53-54.

[7]崔廷主,马学萍.三维构造建模在复杂断块油藏中的应用——以东濮凹陷马寨油田卫95块油藏为例[J].石油与天然气地质.2010(2):198-205.

[8]陈晓亮,袁清秋.曙四区杜家台油层储层三维地质建模[J].特种油气藏.2006(3):38-40.

[9]邵燕林,何幼斌,许晓宏.复杂地质特征下的构造建模——以辽河油田曙二区大凌河油层为例[J].石油天然气学报.2012(2):50-52.

[收稿日期]2015-09-21

[作者简介]陈卓(1989-)，男，新疆奎屯人，在读硕士研究生，主攻方向：油藏精细描述。

[中图分类号]P618.130.2+1

[文献标识码]B

[文章编号]1004-1184(2016)01-0209-03