复杂断块不整合地层地质建模方法

周连敏，王晶晶，林火养，贾晨，庄红妹，程立

（中国石油大港油田公司勘探开发研究院，天津 300280）

目前，地质建模工作在油气田开发过程中越来越受到石油地质工作者的重视［1-5］，复杂断块地质建模也形成了一些技术方法，但由于复杂断块油藏的复杂性和多样性，借鉴其他油田复杂断块油藏地质建模的经验往往很难解决地质建模过程中的所有问题［6-9］。本文以大港油田C区沙二段油藏为例，将地震、地质、测井等资料相结合，利用井震协同约束分级建立断层模型、线性变速度法对地震解释层位数据进行时深转换，以及地震反演数据约束建立岩相模型等方法建立研究区沙二段三维地质模型。地质模型对各级断层的表征符合地质认识，同时还实现了对地层不整合位置的精确描述，解决了复杂断块不整合地层建模的难题，模型成果在实际应用中取得了较好的效果。

1 研究区概况

大港油田C区位于埕宁隆起向歧口凹陷过渡的斜坡区域，是在古近系基岩潜山背景上长期继承性发育的大型背斜构造。其构造极为复杂，断层级别从二级大断层到五级小断层均有发育，同时在主力含油层系沙二段和沙三段之间还存在着地层不整合接触。从地震剖面上看，研究区南部存在着地层超覆现象，造成沙二段下部地层部分缺失（见图1）。C区主要目的层沙二段属三角洲沉积环境，主要发育三角洲前缘亚相，储层横向变化大，精确预测储层分布的难度较大。目前，该区正在编制开发调整方案，需要开展油藏数值模拟研究，解决复杂断块内存在不整合接触地层的建模难题，以便于指导剩余油挖潜等工作的深入开展。

图1 C区沙二段南北向地震解释剖面

2 构造模型建立

2.1 断层模型

研究区断裂作用活跃，导致断层多而密集，断裂系统极为复杂。本次研究主要依靠地震解释的断层数据分级建立断层模型。首先，根据地震解释确定的二、三级断层的走向、倾向和延伸长度，建立全区发育稳定的二级和三级断层模型。在断层建立过程中要注意断层的组合关系，特别是如Y型断层、X型断层，需要通过反复的质量控制与调整，确保断层模型准确合理。在得到基本能控制全区构造格局的断层基本模型之后，据此建立四、五级小断层［10-12］。

另外，本次建模还收集了多井小层对比数据确定的过井断点数据。通过精细调整断层位置，保证断层模型经过井上断点数据，以便达到地质分层的断层数据与地震解释数据相结合。多重控制保证了断层模型的准确性，断层模型能够精确反映研究区的断裂特征，克服了以往断层模型准确度不高的缺陷。

2.2 速度模型

本次层面模型建立主要依靠地震解释数据和单井地质分层数据，本区地震解释数据为时间域，因此必须将时间域的地震解释资料转化为深度域，其精度取决于速度模型的精度。速度模型的建立主要依据各地层井上地质分层深度与时间的对应关系，这样就可以得到井点处该层面的速度值，通过井间速度插值之后，得到该层速度平面分布图，目前主要有2种速度模式。

2.2.1 恒定速度

每一个层面的速度都是从基准面算起的平均速度，其时深转换公式为

式中：Z为目的层深度，m；Z0为初始深度，m；v0为平均速度，m/s；t为目的层时间，s；t0为初始时间，s。

2.2.2 线性速度

速度的变化与深度有关，其时深转换公式为

式中：v为目的层速度，m/s；K为线性速度的系数。

地震波在地层中传播，其速度随深度而变化［13-14］。采用恒定速度法建立的速度模型，在对地震解释数据进行时深转换时，往往与地质分层存在着偏差。本次速度模型的建立是采用第2种线性速度模式，依据从基准面开始自上而下沿地层的垂向叠加模式来实现。为保证沙二段顶底界面速度的合理性，本次研究利用整个沙河街组地层多个地震解释层面的时深转换关系，建立三维速度场模型，继而通过时深转换得到沙二段深度域的层位解释数据，精确的时深转换保证了深度域的层位解释数据与时间域数据的完全吻合。

2.3 层面建模的内插方法优选

在将研究区4个深度域层位数据导入地质模型中后，由于解释层位数据主要为砂组级别的顶底界面，而本次建模精度要求达到小层级别，因此还需要利用单井地质分层数据进行精细插值，建立小层级的地质模型。选取合适的地层叠置类型进行层面内插（见图2），根据研究区构造特征，地层向南逐渐发生超覆，缺失沙二下油组地层，因此选取超覆型进行层面内插，完成研究区层面模型的建立。

图2 地层叠置样式

本次构造建模较好地反映了研究区的断裂特征的同时，对地层不整合也有较好的体现（见图3）。不整合界线的位置与地震解释结果完全吻合，构造模型的精度有了极大的提高，解决了以往模型无法表征地层不整合的难题。

图3 C区沙二段构造模型南北向剖面

3 属性模型建立

3.1 岩相模型

研究区砂体横向变化快，相邻井砂体对应关系不明显，单纯依靠井上岩性数据预测岩性变化效果差，本次岩性模型的建立主要借助于地震反演数据，充分发挥地震反演数据对井间储层变化的预测成果［15-21］。

首先，将时间域的波阻抗反演资料输入建模软件中，用已建立的速度模型对其进行时深转换，得到深度域的波阻抗反演数据体，这样能够保证深度域反演数据体与构造模型之间良好的对应关系；之后，利用地震数据重采样技术对模型网格进行波阻抗赋值，建立波阻抗模型；最后，根据波阻抗模型与岩性模型的相关性，利用波阻抗模型约束井间储层变化，建立岩相模型（见图 4）。

图4 C区沙二段波阻抗与岩相模型水平切片

岩相模型融合了井上岩性数据和地震反演数据对井间砂体变化的预测，岩相模型精度远远高于视波阻抗反演数据体，还能较好地刻画隔夹层的分布，大大提高了岩相建模的精度与准度。

3.2 物性模型

本次储层物性模型建立是在相控思路下，针对岩相模型中砂岩物性变化进行模拟。在模拟储层物性变化之前，需要分析每个小层物性变化的变差函数［22-27］，以便选择合理的参数构建储层物性模型。在完成孔隙度模型的建立后，再应用协同克里格的方法建立渗透率模型，这样保证了物性模型结果的相关性。

应用储层建模成果，可以任意方向切割，观察储层属性的变化（见图5），为有利目标的优选及井位部署提供直接的地质依据。利用后期新钻井收集的资料，本次模型结果与新井具有较高的吻合程度，同时模型成果在后期油藏数值模拟中应用效果较好，反映了本次模型结果的可靠性。

图5 C区沙二段属性模型连井剖面

4 结论

1）本次研究采用井震资料协同约束分级建立断层模型，特别是对井上断点数据的精确校正，保证了断层模型的准确性，能够精确反映研究区的断裂特征。

2）在建立层面模型的过程中利用线性变速度法建立速度模型，保证了模型中不整合界线的位置与地震解释结果完全吻合，解决了以往模型无法表征地层不整合的难题。在建立岩相模型过程中，发挥地震反演数据对井间储层变化的预测成果，解决了井间储层变化大、难以预测的难题。

3）本次建模结果的精度和准度均有大幅提高，解决了复杂断块油藏断裂系统复杂、地层存在不整合、储层横向变化快等表征难题。另外，由于复杂断块油藏的各级断层发育层位及纵向延伸距离不同，同时地层还存在不整合接触，容易造成骨架网格混乱，是今后复杂断块油藏地质建模需要注意及提高的研究方向。

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