陳　卓，劉躍杰

(西北大學 地質(zhì)學系/大陸動力學國家重點實驗室，陜西 西安 710069)

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復雜斷塊油氣藏三維構造建模技術及應用

陳卓，劉躍杰

(西北大學 地質(zhì)學系/大陸動力學國家重點實驗室，陜西 西安 710069)

[摘要]構造建模是儲層地質(zhì)建模的基礎，精確的構造建模為后期建立準確的相建模和屬性建模提供了有力保證，同時也為數(shù)值模擬打下了良好的基石。由于在復雜斷塊油氣藏中，儲層受多期次、多組合斷層切割，使其在縱向上構造幅度大，橫向上連續(xù)性低，從而使構造建模成為了復雜斷塊油氣藏三維建模的難點。在臨13斷塊油氣藏建模中，采用分級斷層、組合關系、綜合模擬、質(zhì)量檢驗的方法,得到符合地質(zhì)構造特征的臨13斷塊油氣藏的三維地質(zhì)模型。

[關鍵詞]斷塊油氣藏；三維地質(zhì)構造建模；臨13斷塊；斷層模型

目前，我國很多油田都進入開發(fā)中后期，一些復雜的斷塊油氣藏成為了勘探開發(fā)目標。隨著精細油藏描述的要求以及建模軟件算法的發(fā)展，我們可以更精細的重構儲層地下知識體系。但對于復雜斷塊油氣藏，多期次、多類型斷層將儲層切割成復雜的小塊地質(zhì)體，同時在來自不同方向地質(zhì)應力的作用下，使得小塊地質(zhì)體構造形態(tài)復雜化，斷層面發(fā)生畸變，斷距增大，斷層交叉、重疊、削截，形成x型、y型、T型等復雜斷層，嚴重削弱了儲層在橫向上的連續(xù)性，縱向上構造幅度增大。使復雜斷層建模時斷層關系的處理難度增加，尤其是pillar的搭建及其連接和削截的處理;同時網(wǎng)格更易發(fā)生畸變，也使得后期模型的修改復雜化。

復雜斷塊油藏是由多種級別斷層控制的復雜斷裂系統(tǒng)所產(chǎn)生的眾多相互獨立的斷塊組成的油藏，每個斷塊是獨立的開發(fā)單元[1]。含油面積小于1 km2的斷塊油藏的石油地質(zhì)儲量占總儲量的1/2以上的斷塊油田，稱為復雜斷塊油田[2]。

復雜斷塊油藏構造模型的精準建立是其三維地質(zhì)建模的重點和難點[3]。筆者以臨13斷塊油氣藏為例，主要應用以petrel軟件，采用用分級斷層、組合關系、綜合模擬、質(zhì)量檢驗的方法,講述構建其三維地質(zhì)模型的難點及對策。

1區(qū)域地質(zhì)概況

臨13斷塊區(qū)位于山東省臨邑縣境內(nèi)，構造上位于渤海灣盆地臨邑大斷層的上升盤，區(qū)域上屬于臨盤油田[4]。

此油氣藏屬于典型的復雜斷塊構造油氣藏[5],在漸新世早期,其整體處于上升的地質(zhì)背景，在臨邑大斷層及分支斷層活動的作用下，產(chǎn)生了一系列自北向南逐漸下降的古臺階。沙三中時期臨邑大斷層構造活動加強，其中部區(qū)域向東偏移并且在地勢上逐漸上升，使得地層在在下降斷裂的過程中接受沉積。至東營期，整個工區(qū)屬于構造隆升期，在剝蝕作用下,產(chǎn)生了同期次的四、五級斷層，在臨邑大斷層及分支斷層的切割作用下，形成復雜的斷塊構造。

在多期次地質(zhì)歷史構造活動的作用下，臨13斷塊區(qū)除了控制該斷塊區(qū)邊界斷層以外，還發(fā)育了38條走向多為北東東向、近南北向和北東向的內(nèi)部斷層，斷層密度達到單位平方公里面積內(nèi)4.7條[6]。邊界斷層主要在斷塊區(qū)的北西和南東方向，除此之外，斷塊內(nèi)斷層相對發(fā)育，其中主斷層2條，次級斷層23條，共25條，都是正斷層或走滑正斷層，主斷層走向北東東，其它次級斷層走向為近南北向和北東向(見圖1)。

圖1　臨13斷塊構造位置圖

2構造模型的建立

構造模型是相模型以及屬性模型的載體，其精確程度具有重要意義[7]。構造模型又分為斷層模型和層面模型，斷層模型的建立主要包括斷層pillar組合與搭建，I、J趨勢的選取，三維網(wǎng)格生成；層面模型的建立主要是在斷層模型以及構造面得約束下生成的。所以在建立構造建模中斷層模型是至關重要的。

本區(qū)塊為典型的復雜斷塊油氣藏，斷層數(shù)量多關系復雜，斷面構造幅度大，斷塊切割的較小。本次建模才用分級斷層、組合關系、綜合模擬、質(zhì)量檢驗的方法，同時遵循點-線-面-體的建模步驟。

2.1數(shù)據(jù)的準備和整理

本次建模的主要數(shù)據(jù)有臨13斷塊沙二下的丼數(shù)據(jù)、地質(zhì)分層數(shù)據(jù)、層面構造數(shù)據(jù)、斷層數(shù)據(jù)[8]。本位主要講解復雜斷塊油氣藏的構造建模技術，主要對啥二下的S2下1、S2下2、S2下4三層進行建模，數(shù)據(jù)也主要與此三層有關。其中分層數(shù)據(jù)主要為過井點的地質(zhì)分層數(shù)據(jù)；層面數(shù)據(jù)主要將平面構造等值線圖數(shù)字化后的數(shù)據(jù)；斷層數(shù)據(jù)主要包含斷層與井相交的斷點數(shù)據(jù)，以及將構造圖數(shù)字化后得到的斷層線數(shù)據(jù)。本次建模使用應該較為廣泛的petrel建模軟件，petrel軟件擁有強大的三維顯示功能，其中所有數(shù)據(jù)在加入軟件中都可以進行顯示，用來檢驗基礎數(shù)據(jù)的正確性，實時進行校正，保證建模數(shù)據(jù)的準確性。

2.2斷層的分級處理

斷層的分級處理主要是對斷層的從屬關系進行分析，從而在斷層搭建時有一個級次關系，使斷層模型更加符合實際地質(zhì)背景，提高了模型的精度。

由于本區(qū)塊斷層形成于不同的地質(zhì)歷史時期，受多期次構造運動的影響，其在橫縱向上的斷距以及在平面上的發(fā)育的長度和方位各異，在不同程度上控制了構造運動的產(chǎn)生級次、油氣的聚集部位、地層沉積的厚度。所以，依據(jù)構造、地層、油氣斷層控制的程度及斷層在空間上發(fā)育的規(guī)模，可將本區(qū)斷層分為四級：

1)一級斷層：主要是處在本區(qū)的邊界部位的斷層，其控制了該斷區(qū)的形成和發(fā)展。主要為臨13斷塊區(qū)的北西部和南東部的邊界斷層。這兩條斷層產(chǎn)生于本區(qū)構造運動早期，斷層斷距較大，均為弧形斷層，在產(chǎn)狀上為弧形斷層，對研究區(qū)的地層沉積厚度、構造特征、油氣聚集部位起了決定性作用，其在地震剖面上特征明顯，斷距一般在500 m以上。在建模時首先搭建其斷層骨架，作為構造模型的邊界。

2)二級斷層：，斷距在100～500 m之間，其走向具體以北東東向為主，主要控制本區(qū)內(nèi)的砂體的分布和沉積，其次控制了本區(qū)湖平面的升降變化。根據(jù)本區(qū)的地層厚度研究得到，二級斷層的斷距在西南斷距比北東斷距大，但多數(shù)在100 m左右。其主要是內(nèi)部的大斷層，在建模時與邊界斷層相連接。

3)三級斷層：斷距一般為50～100 m，該級斷層的走向可分為兩組，分別為近南北走向和北東走向，其主要控制了本區(qū)油氣的聚集和儲層中流體的分布范圍。

4)四級斷層：其在短時間內(nèi)形成，在平面上延伸距離短，斷距也較小，一般小于50 m，多數(shù)在30～40左右，其主要分布在被邊界斷層包圍的內(nèi)部斷塊中，其與二、三級斷層在區(qū)域內(nèi)部相互切割，在構造應力的作用下，從而使斷塊內(nèi)部構造復雜化，有局部控制作用。四級斷層給建模增加了難度，是組合斷層關系的重點。

2.3組合斷層關系

在前面我們對整個區(qū)域的斷層進行了分級處理，弄清楚了斷層在空間上的大小級別，主體上的發(fā)育層次以及整體上的延展趨勢。下面就進行分級次組合斷層關系來建模。

1)在進行本區(qū)構造建模時應該首先搭建一級斷層擱架,利用斷層polygon生成兩點的斷層pillar，同一條斷層的pillar盡量保持頂?shù)卓刂泣c高度基本一致，幅度變化的趨勢要緩，使每條斷層過斷點并且與層面的斷面相切。其主要為邊界斷層，建模時作為模型的主要邊界。

2)進行二級斷層的搭建，它控制了研究區(qū)內(nèi)主要斷層的走向，與邊界斷層形成T型斷層，主要進行的是pillar的連接工作。主要保持pillar與一級斷層的高度一致，同時注意斷層面的整體趨勢。

3)進行三四級斷層的建立，其在內(nèi)部將整個區(qū)塊切割成小塊，與一二級斷層組合形成X型、Y型、λ型斷層、T型斷層(如圖2)。在連接pillar保證與一二級斷層相連接部位周圍的pillar保持高度基本一致，同一斷層的其余pillar按照斷層面得延展方向順次平滑搭建。防止斷層相交處的網(wǎng)格不要發(fā)生畸變。

圖2　各斷層的組合類型

2.4構造模型的綜合模擬

模型的綜合模擬，主要是在前期斷層pillar分級連接的基礎上，對整體斷層骨架進行I、J趨勢的添加，三維網(wǎng)格生成，同時斷層模型相應的產(chǎn)生了，最后進行層面模型的構建。在添加I、J趨勢時，將斷層在整體上構造發(fā)育的方向定位I趨勢，與之垂直方向的斷層定位J趨勢，它們共同決定了網(wǎng)格在平面上的橫縱方向，在斷層較復雜區(qū)域沒有與I、J方向相同的斷層，可以手動添加趨勢線，定義I、J方向，I、J趨勢并不是定義的越多越好，只要滿足網(wǎng)格在斷層上的不畸變，三角網(wǎng)格較少即可，要多次模擬反復添加直到產(chǎn)生好的效果為止。由于有的斷塊在平面上被斷層切割的較小，本次建模選擇20×20 m的網(wǎng)格(見圖3)。

圖3　網(wǎng)格中I、J趨勢添加

圖4　臨13斷塊的斷層模型

圖5　臨13斷塊的構造模型

在整個模型以所pillar的頂?shù)字袨橐劳?，生成頂?shù)字腥龑泳W(wǎng)格，同時斷層模型也在網(wǎng)格中通過插值生成(如圖4)。在斷層模型的基礎上，加入地震解釋所做的面，就生成了層面模型。

2.5模型質(zhì)量修改與檢驗

petrel軟件具有強大的三維顯示功能，能夠同時顯示多個斷層以及層面的屬性，便于我們對于斷層模型以及層面模型的檢驗與修改。在斷層模型的檢驗修改中，我們可以將井的過井斷點與斷層面相比較，使斷層面經(jīng)過斷點，同時要使斷層產(chǎn)狀與實際構造相符合。在層面模型的修改中要，使地質(zhì)分層點與層面相一致，避免下方的地層穿插上上面地層。最后對整個模型進行模型檢驗，查看有沒有負體積，對有的地方進行修改。

3結語

(1)本文通過分級斷層、組合關系、綜合模擬、質(zhì)量檢驗的方法,得到了臨13復雜斷塊油氣藏良好的構造模型,共分了四級斷層,共有四種復雜斷層,共建立了38條斷層。

(2)本次建模使用了分級斷層、組合關系、綜合模擬、質(zhì)量檢驗的方法逐步來分級來模擬斷層，提高了建模的效率，同時利用地質(zhì)分層點、斷點、地震解釋的層面斷層來實時檢驗，使模型更符合實際地質(zhì)特征，提高了模型的精度[9]。

(3)利用petrel強大的三維顯示功能，及其刨面顯示，可以更直接的看到油藏內(nèi)部斷層的空間展布及其各個斷塊的構造幅度，為后期相建模和屬相建模提供了方便。

參考文獻

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[收稿日期]2015-09-21

[作者簡介]陳卓(1989-)，男，新疆奎屯人，在讀碩士研究生，主攻方向：油藏精細描述。

[中圖分類號]P618.130.2+1

[文獻標識碼]B

[文章編號]1004-1184(2016)01-0209-03