东濮凹陷复杂断块油藏高精度构造建模研究

2016-09-16尹楠鑫熊运斌刘云华胡泽云李明映常玉丽程瑞英李涤淑

西部探矿工程 2016年6期

关键词：断块高精度油藏

尹楠鑫，熊运斌，刘云华，胡泽云，李明映，常玉丽，程瑞英，李涤淑

（1.中国石化中原油田博士后工作站，河南郑州450018；2.中国石化中原油田勘探开发科学研究院，河南郑州450018）

东濮凹陷复杂断块油藏高精度构造建模研究

尹楠鑫*1，2，熊运斌2，刘云华2，胡泽云2，李明映2，常玉丽2，程瑞英2，李涤淑2

（1.中国石化中原油田博士后工作站，河南郑州450018；2.中国石化中原油田勘探开发科学研究院，河南郑州450018）

针对东濮凹陷文南地区沙二下亚段（）构造破碎、断层多且切割关系复杂、断层产状弧度大，难以建立高精度的三维构造模型的问题，论文以文38为解剖对象，在深度域精细构造层位解释及断裂系统解释成果基础之上，运用Petrel建模软件，通过理清断层的平面及剖面组合关系，结合断层产状的复杂程度，选择Lisric Pillar和Curved Pillar两种方法来控制断层倾斜程度，再通过选择适宜的网格步长，以及人为扩大研究区范围边界等方法，建立了文38的高精度三维构造模型，研究成果不仅为后期精细属性建模及油藏数值模拟奠定了基础，同时也为东濮凹陷相似地质条件油田的构造建模在一定上提供技术支持及方法借鉴。

东濮凹陷；；构造模型；断层模型

储层地质建模是精细油藏描述的主要技术手段，通过构建高精度的三维地质模型，进而可在三维可视化技术条件下再现地下地质体的时空展布特征，同时，也让石油地质工程师以及油藏工程师对研究区的有利目标地质体和地下流体特征有一个全面而系统的认识。储层建模技术至问世以来，在对不同复杂程度地质体的建模实施过程中，通过不断发现问题和解决问题，这一技术在实现手段和插值运算方法方面均得到了长足的发展［16］。时至今日，通过不同时期所具备的资料情况差异，四维时变模型也运运而生［7-10］。但是无论储层三维地质建模技术如何发展，想要建立高度接近地下地质体实际情况的三维地质模型，就需要完善三维地质建模过着中的各个环节、减少因各种因素造成的误差，而构造建模则首当其冲［11-13］。以文南38为解剖对象，针对这一复杂破碎带，试图摸索一套建立高精度三维构造模型的方法，从而可为东濮凹陷文南地区相似地质特征的油藏开展储层建模研究提供技术和方法上的支持。

1　工区概况

文38断块区地理位置处于河南省濮阳县境内，区域构造处于东濮凹陷中央隆起带文留构造带中部开发区西侧。主要含油层系为、沙三上（）、沙三中（）。截止2013年12月，研究区共有油井37口（开井33口），水井28口（开井20口）；日产液704.8t，日产油82.2t，综合含水88.34%，采油速度0.95%，采出程度30.08%。其中内发育一套河流相沉积，受沉积环境控制，储层沉积不稳定，对比性差。段内构造最为复杂，8km2的面积内发育断层45条，断层产状幅度大，构造上，研究区好似一面破碎的镜子，各断块面积小，且分布零散，平面上呈“漂浮”状，理清断层组合关系难度大［图1（a），图1（b）］。储层平均孔隙度13.7%～18.8%。平均渗透率（4.6～179.8）×10-3μm2，属中孔中渗储层。目前，开发上将划分成了8个砂组，主力产油层主要为1～4砂组，这4个主力砂组又进一步被划分成了22个小层。针对构造复杂，井损严重，层间注采关系不完善；剩余油分布预测困难，油田亟需通过建立高精度的三维地质模型，在精细地质研究的基础之上，通过油藏数值模拟技术，预测剩余的平面分布，从而为油田下一步开发方案的调整提供地质依据。

2　构造建模

构造模型精度的高低直接决定了储层地质模型和油藏数值模拟结果的可靠程度，广义的构造模型是指断层模型和层面构造模型。对于构造简单的油气藏，如鄂尔多斯盆地内的油气藏，因无断层发育，采用传统的三维地质建模方法可建立较高质量的构造模型。但对于像东濮凹陷这类复杂断陷盆地内所形成的油藏气，要想将油藏的地质属性通过三维可视化技术表征出来，建立高精度的三维构造模型也就成了其难点所在。

2.1断层模型

断层模型为一系列表示断层空间位置、产状及发育模式（截切关系）的三维断层面。主要根据地震断层解释数据，包括断层多边形、断层sticks，以及井断点数据，通过一定的数学插值，并根据断层间的截切关系对断面进行编辑处理。断层建模主要包括断面插值、断面模型编辑2个过程，断面模型编辑主要是为了调整断面形态和设定断层间的切割关系。研究区段层多，接触关系复杂，产状幅度大，本次建立高精度的三维构断模型，需要遵循以下原则：①充分应用精细的断裂系统解释成果来确定断层的倾向及走向［图1（a），图1（b）］；②针对不同弯曲幅度的断层选择Lisric Pillar或者Curved Pillar两种方法来确定断层产状［图1（c），图1 （d）］；③充分应用单井断点数据对断层进行编辑校正［图1（c），图1（d）］。最终，在以上构造建模方法和约束条件下建立了研究区高精度的三维断层模型。进而为后期的构造层面建模奠定了基础［图1（e）］。

2.2三维网格技术

图1　断层模型的实现过程

在平面上，分别沿X、Y方向划分网格。网格大小应根据研究目标区的地质体规模及井距而定。平面网格一般以井间内插4～8个网格为宜，如对于200m井网，平面网格大小一般为（25m×25m）～（50m×50m）。虽然网格尺寸越小，意味着模型越精细，但也要避免一味追求精细而造成的误区，如油藏评价阶段，井距一般在1000m以上。如果将平面网格大小设置为10m×10m，这并没有从实质上提高模型精度，只是简单增加了网格大小，模型运算时将需要更多的存储空间与计算时间。依据研究区地层特征、面积、厚度、井网密度（井距150m左右）及数模的需要，同时，为了后期所建属性模型能够反映水平井的物性变化规律，将平面网格步长设定为20m。垂向网格大小的范围一般在0.1～0.5m，视研究目的而定。由于研究区测井曲线垂向采样率为0.1m，同时，后期需表征0.2m厚度夹层的空间分布，因此，垂向网格最小应保证0.2m的厚度，加之地层无顶超、底超以及削蚀现象，垂向网格划分时选择按比例划分网格（proportion）。综合以上多角度考虑，最终确定了本次建模的空间网格步长。

2.3构造层面模型

单纯的依靠井点数据插值建立三维构造模型，那只是一孔之见，所建模型的井间构造特征是无法反映地下的真实况。目前，建立构造模型的思路通常采用点—线—面—体的方法［14］，即通过单井层序划分（点），连井剖面对比的结果（线），建立起研究区所有井的地层格架模型，而井间构造特征则主要是以深度域的构造解释成果为基础（面），通过人机交互，在各个层面模型都建立以后就形成了三维的构造模型（体）。构造层面模型为地层界面的三维分布，叠合的构造层面模型即为地层格架模型，其前提是需要将设定的网格步长数值化于三维空间中。文38油田为一复杂断块油气田，所建模型均以断层为边界，但是在Petrel建模软件的Pillar grid模块下，研究区的边界始终无法闭合［图2 （a）］，为此，笔者通过人为扩大建模边界［图2（b）］，以深度域的构造等值线为基础，通过分层数据为约束条件，运用最小曲率法建立了研究区的构造层面模型，由于人为扩大的边界与实际的边界断层之间无构造等值线数据，通过人为扩大边界而多出的Segement各层面均呈水平状［图2（c）］，对建模研究没有任何意义，只需将其在3D grid下删除即可，进而通过人机交互，在对各构造层精细调整以后便得到了最终的三维构造模型［图2 （d）］。所建的地质模型对虽然删除了多余的Segment，但导出的断层数据、3D grid数据以及孔、渗、饱数据对油藏数值模拟没有任何影响。因此，对于以断层为边界的研究区块，通过人为扩大边界来解决建模过程中边界闭合困难的问题，不失为一种行之有效的好方法。

图2　构造层面模型的实现过程

3　构造模型质量控制

在三维地质建模过程中，对于属性建模结果可靠程度的评价往往是通过动态检验、抽稀井检验、已知数据与模拟结果的概率一致性检验等方法来实现的，而对于构造建模，则更多的是采用质量控制方法来提高模型的精度，本次研究过程中，质量控制方法惯穿于整个建模实施过程。如建断层模型所用的精细解释的断层多边形、断层Sticks、以及单井断点数据等［图1（a），图1（b），图1（c），图1（d）］；另外就是建构造层面模型所用的深度域的层位解释结果和单井分层数据。对于构造模型的精度，通过已知目的层位顶面构造解释结果与模型中的顶面构造层位对比发现（图3）：所建的三维构造模型高度再现了地下地质体的构造形态特征，第一，断层的形态、走向、断距几乎与断裂解释成果完全一致；第二，模型中的顶面构造也是与构造解释结果几乎一样，无论是等值线的走向还是各小断块的形态及面积大小都充分证实了模型的高度可靠性。