基于高分辨率隨鉆電阻率成像的井旁三維構(gòu)造地質(zhì)建模

李楚吟，吳意明，張永江，李昭偉，劉 博

（1.中海石油深圳分公司開發(fā)部，廣東深圳518067；2.斯倫貝謝中國地球科學(xué)及石油工程研究院）

LH 構(gòu)造是在臺地邊緣發(fā)育起來的生物礁地層圈閉，灰?guī)r頂面圈閉幅度81.0 m，圈閉面積14.25 km2。軸向為北西-南東，長軸約6 km，短軸約4 km。礁體的高部位兩邊不對稱，向海一側(cè)較陡，向陸一側(cè)具有平緩下傾的趨勢。由于礁體生長速度快于圍巖，兩翼地層見明顯的上超現(xiàn)象。小斷層、裂縫集中發(fā)育在地層起伏較大的部位，如礁頂部位以及沉積突變的部位等。

LH 油田于2012 年投產(chǎn)，油田初期產(chǎn)量遠(yuǎn)超ODP（油田整體方案）設(shè)計，是我國第二個在生產(chǎn)的礁灰?guī)r油藏。該油田共有開發(fā)井10口，其中導(dǎo)眼井為A3hp井和A3hp2 井，A3hp2 井為導(dǎo)眼井側(cè)鉆；水平井為礁核部位的A1h 井和A6h 井，礁后斜坡區(qū)的A3h 井、A7h 井；礁 后 平 臺 區(qū) 的A2h 井、A5h井、A8ma井、A8mb井。全部井采用Schlumberger公司的高分辨率隨鉆側(cè)向電阻率成像測井儀geo-VISION（GVR）系列。LH 油田鉆遇的幾口水平井目的層鉆遇率都很高，并且獲得豐富的地質(zhì)資料，從地質(zhì)角度進(jìn)行了沉積相劃分、地應(yīng)力分析、井旁構(gòu)造建模、裂縫定性與定量分析、次生溶蝕定量計算和區(qū)域綜合評價。本文著重分析隨鉆電阻率成像技術(shù)在LH 礁灰?guī)r油田井旁構(gòu)造三維構(gòu)造地質(zhì)建模中的應(yīng)用。

1 隨鉆電阻率測井原理

geoVISION 是Schlumberger公司特有的高分辨率隨鉆側(cè)向電阻率測量儀器［1-2］，它包括近鉆頭、環(huán)形電極以及3 個方位聚焦紐扣電極。其中，淺、中、深紐扣電極的探測深度分別為1in、3in、5in；環(huán)形電極的探測深度為7in。

GVR 的高分辨率側(cè)向測井減小了鄰層的影響［1-2］，可應(yīng)用于高導(dǎo)電性泥漿環(huán)境，而且鉆頭電阻率能夠提供實時套管著陸點和取心點的選擇。三個方位紐扣電極提供三種深度的微電阻率隨鉆成像，可解決復(fù)雜的地質(zhì)問題，實時圖像被傳輸?shù)降孛婵勺R別構(gòu)造傾角和裂縫，以更好地進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向。

2 礁灰?guī)r沉積特征分析

LH 油田是典型的臺地邊緣礁型儲層發(fā)育的油田。臺地邊緣礁的迎浪面與背浪面沉積特征差異明顯。地層沉積層面在電阻率圖像上表現(xiàn)為切穿整個井眼的余弦或正弦曲線，通過對界面的擬合、計算可以得到界面的真實產(chǎn)狀。在傾角矢量圖上，綠色蝌蚪為地層產(chǎn)狀即沉積傾角；深紅色為高導(dǎo)裂縫產(chǎn)狀，藍(lán)色為斷層產(chǎn)狀（見圖1）。

通過平面沉積傾角對比分析可以發(fā)現(xiàn)，礁核部位沉積傾角10°～12°，傾向為北西和南東兩個方向；礁后斜坡區(qū)沉積傾角為6°～11°，傾向主要為北東向，也有北北東向；礁后平臺區(qū)沉積傾角4°～6°，傾向以南西向為主。不同構(gòu)造部位決定了沉積傾角的產(chǎn)狀特征，礁核位于構(gòu)造最高點，為古隆起之上的沉積，因此角度最大；礁后平臺區(qū)地勢相對平緩，因此角度最小；礁后斜坡區(qū)位于兩者之間［4-11］。

圖1 斷層和沉積突變在GVR 圖像上的特征

圖2顯示了LH 油田9口井的沉積傾角三維分布情況，從中可以看出，A1h和A3h井沉積傾角數(shù)量較多，說明地層以層狀構(gòu)造為主；而A2h、A7h、A5h井沉積傾角數(shù)量較少，說明地層以塊狀構(gòu)造為主。沉積傾角的數(shù)量會在一定程度上影響近井構(gòu)造建模的精確性。碎屑巖中的泥巖的沉積傾角可以反映區(qū)域上的構(gòu)造傾角，而礁灰?guī)r內(nèi)部的沉積傾角更多地反映礁體生長疊加的形態(tài)，可能比區(qū)域構(gòu)造傾角角度更高。因此區(qū)域構(gòu)造傾角，即大范圍的構(gòu)造趨勢變化應(yīng)以地震資料為主，礁體的內(nèi)部形態(tài)變化則可以GVR 近井構(gòu)造模擬出來的結(jié)果為主。近井構(gòu)造模擬結(jié)果可以弄清礁體變化的不確定性以及儲層的非均質(zhì)性，特別是對裂縫的分布有一定的控制作用。

圖2 LH 油田沉積傾角三維顯示

3 近井三維構(gòu)造地質(zhì)建模

近井構(gòu)造分析主要應(yīng)用礁灰?guī)r中沉積傾角矢量。沉積傾角受構(gòu)造和礁體展布方向控制，不同的井段內(nèi)沉積傾角均有一定的變化，而通過地震資料并未看到這種沉積地層的變化，那么GVR 成像測井拾取到的這些沉積傾角到底如何反映了局部微構(gòu)造的變化？如何應(yīng)用這些沉積傾角數(shù)據(jù)？這些沉積傾角能否用來構(gòu)造建模呢？

LH 油田GVR 的圖像處理數(shù)據(jù)得到的沉積傾角是加載到Petrel平臺的eXpandBG中進(jìn)行構(gòu)造傾角分析、井周構(gòu)造面模擬及近井三維構(gòu)造地質(zhì)建模。主要步驟見圖3所示。

地層傾角交互解釋：輸入支持所有斯倫貝謝井眼成像數(shù)據(jù)（包括FMI、UBI、OBMI、OBMI2、MicroScope、ADN、EcoScope），傾角拾取直接在Petrel平臺上進(jìn)行，并可直接顯示和使用，從而增強(qiáng)解釋可信程度，進(jìn)而加深對近井地質(zhì)的認(rèn)識。根據(jù)拾取的傾角信息和鉆井軌跡，重新模擬出井軌跡與地層的上切和下切關(guān)系。根據(jù)傾角信息，計算出真實地層厚度（TST），從而更加有效地進(jìn)行地層對比和認(rèn)識儲層厚度變化，同時也可以重新檢驗傾角解釋結(jié)果。

圖3 LH 油田eXpandBG 近井三維構(gòu)造分析流程

傾角過濾和構(gòu)造傾角計算：根據(jù)井斜和地層特征，過濾原始傾角數(shù)據(jù)，從而得到有效構(gòu)造傾角信息，再根據(jù)構(gòu)造傾角變化趨勢，進(jìn)行構(gòu)造單元劃分，并計算各單元構(gòu)造傾角，加深對近井構(gòu)造分布的認(rèn)識，為后續(xù)的地層構(gòu)造分析提供有效的構(gòu)造信息。

地層頂面構(gòu)造傾角分析：結(jié)合地層傾角二維圖、施密特圖和地層傾向矢量圖，分析地層構(gòu)造類型和構(gòu)造趨勢，并計算出代表地層構(gòu)造趨勢的構(gòu)造軸線。

構(gòu)造傾角近井投影：將各構(gòu)造單元的構(gòu)造傾角信息投影到要建模的各個地層層面上，而投影方法是根據(jù)構(gòu)造軸向方位來進(jìn)行的。

近井構(gòu)造面模擬：基于投影的構(gòu)造傾角信息和地層頂面構(gòu)造信息，對每個地層模擬相應(yīng)地層構(gòu)造面，而根據(jù)井周模擬的構(gòu)造傾角變化信息，可以重新認(rèn)識近井精細(xì)構(gòu)造變化

三維井周構(gòu)造建模：eXpandBG輸出的構(gòu)造信息可直接用于Petrel地質(zhì)建模流程，結(jié)合其它輸入的測井和巖性信息，可建立三維網(wǎng)格化地質(zhì)模型.

通過近井構(gòu)造建?？傻玫紸6h、A3h、A8ma、A5h四口井的三維模型。從圖4可以看出，在不考慮斷層的影響下可以將A8ma、A5h兩口井模擬到一起，如果考慮斷層，單獨模擬A5h井的近井構(gòu)造。從GVR 成像上可明顯觀察到位于2 802 m 處的斷層，且在斷層上下地層有重復(fù)的特征。重復(fù)的地層都發(fā)育大量的成組縫且均有電阻率高、密度高的特征。

圖4 LH 油田近井構(gòu)造模型（A8ma、A5h井）

通過近井構(gòu)造模擬得到了A2h、A8ma、A5h、A3h、A6h五口井的B層頂部構(gòu)造圖，與區(qū)域構(gòu)造圖對比可以發(fā)現(xiàn)，位于礁后平臺區(qū)的A2h、A8ma、A5h三口井的沉積傾角傾向均為南西向，從而說明礁后平臺區(qū)向南西方向呈現(xiàn)洼陷構(gòu)造特征；而位于礁后斜坡區(qū)的A3h井B 層頂部構(gòu)造圖等值線趨勢指示向北東方向，與構(gòu)造圖基本吻合；位于礁核部位的A6h井顯示其向北西和南東兩個方向下傾，中間為構(gòu)造高點，且整體向東擴(kuò)大，這與構(gòu)造圖等值線趨勢明顯不同。因此分析A7h井物性變差可能與此有關(guān)，即礁核部位向東擴(kuò)大到A7井，A7 井物性特征及裂縫發(fā)育特征更接近于礁核（見圖5）。

圖5 LH 油田近井B層頂面構(gòu)造圖與區(qū)域構(gòu)造圖對比分析

4 問題討論

在進(jìn)行近井構(gòu)造建模時，需考慮GVR 沉積傾角的可靠度和連續(xù)性。層狀地層中更易拾取沉積傾角，而塊狀地層中不發(fā)育沉積界面，無法拾取沉積傾角。GVR 成像上擬合完整且清晰的余弦曲線計算得到沉積傾角矢量可靠度較高，而在儀器振蕩或遇卡井段造成GVR 圖像受到影響時，拾取的沉積傾角界面會有一定的不確定性。

值得說明的是，模型直接受控于地層分層及沉積傾角影響。對于兩口導(dǎo)眼井，由于地質(zhì)分層是按“物性”概念劃分，即物性好的為同一套地層，而物性好的地層不一定為同一時期沉積形成。如果按“沉積”概念分層，就會把同一時期沉積的地層劃分為同一套地層。當(dāng)然劃分標(biāo)準(zhǔn)和模式不同，模擬出來的結(jié)果也就不同。一般在碎屑巖地層中，均會按沉積概念分層，依據(jù)沉積相帶特征，主要參考GR 曲線進(jìn)行分層；對于礁灰?guī)r地層，其物性變化大、沉積相帶變化快，因此分層到底是按“物性”還是按“沉積”來劃，有待進(jìn)一步探討。

5 結(jié)語

由于地震資料分辨率有限，構(gòu)造圖上不能反映局部構(gòu)造的變化，而GVR 成像測井分辨率較高，能精細(xì)地反映局部構(gòu)造或微構(gòu)造變化?；贕VR 高分辨率電阻率成像測井拾取的沉積傾角，利用Petrel平臺的eXpandBG軟件可以對近井構(gòu)造進(jìn)行模擬，根據(jù)模擬結(jié)果對區(qū)域構(gòu)造圖和地質(zhì)模型進(jìn)行更新。近井構(gòu)造分析能夠?qū)^(qū)域構(gòu)造進(jìn)行精細(xì)刻劃，反映局部微構(gòu)造變化，分析物性與構(gòu)造的關(guān)系，為地質(zhì)導(dǎo)向?qū)崟r決策提供參考依據(jù)。

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