蘇德爾特油田貝14區(qū)塊興安嶺油層的地質(zhì)建模

文慧儉， 邢本康， 趙國石

(1.東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院， 黑龍江 大慶 163318； 2.大慶油田有限責(zé)任公司第八采油廠， 黑龍江 大慶 163514)

蘇德爾特油田貝14區(qū)塊構(gòu)造復(fù)雜，斷層發(fā)育，形成了較多的斷塊和斷鼻狀構(gòu)造圈閉[1-3]，造成該區(qū)塊地質(zhì)建模難度大，成為制約油田開發(fā)丞待解決的問題。筆者以蘇德爾特油田貝14區(qū)塊為研究靶區(qū)，探討斷層發(fā)育，構(gòu)造復(fù)雜區(qū)塊的構(gòu)造建模方法，在前人對(duì)蘇德爾特油田貝14區(qū)塊構(gòu)造認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)構(gòu)造進(jìn)行了重新的解釋，解釋結(jié)果與生產(chǎn)實(shí)踐吻合較好。構(gòu)造建模是地質(zhì)建模最核心的內(nèi)容，尤其對(duì)斷層發(fā)育復(fù)雜的斷塊油田更為重要，構(gòu)造模型確定了儲(chǔ)層地質(zhì)模型的空間位置、地層間的接觸關(guān)系，是屬性的載體[4-7]。筆者通過建立復(fù)雜斷塊油田各種交叉斷層的三維構(gòu)造地質(zhì)模型，分析研究區(qū)的復(fù)雜構(gòu)造特征，明確斷層空間展布方式，以揭示地下儲(chǔ)層的真實(shí)特征，為油田開發(fā)方案調(diào)整提供了可靠的地質(zhì)依據(jù)，為其它類似區(qū)塊建模提供思路。

1 地質(zhì)概況

1.1 構(gòu)造背景

貝爾凹陷是海拉爾盆地南部的一個(gè)次級(jí)凹陷，受蘇德爾特構(gòu)造帶的控制，貝爾凹陷內(nèi)部構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，分割性極強(qiáng)，貝爾凹陷形態(tài)寬緩，走向北東方向，為典型箕狀東斷西超形凹陷。蘇德爾特油田位于蘇德爾特構(gòu)造帶上，呈北東向展布，是在布達(dá)特群古隆起基礎(chǔ)上發(fā)育的繼承性構(gòu)造帶，為一受斷層控制的“凹中隆”，如圖1所示。

圖1 貝爾凹陷構(gòu)造位置Fig. 1 Structure position of Beier depression

1.2 貝14區(qū)塊的斷層特征

由于經(jīng)歷了多期次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，蘇德爾特油田斷層非常發(fā)育，以北東東向展布斷層與北東向斷層展布方向?yàn)橹?，斷層相互搭接，在剖面和平面上形成明顯的“地塹”、“地壘”和“斷階”斷層表現(xiàn)形式，進(jìn)而控制了本區(qū)一系列重要斷塊、斷鼻圈閉的形成。

1.2.1 斷裂平面展布特征

不同反射層斷裂的展布方位規(guī)律性明顯，主要展布方位為NEE向和NE向，這主要因?yàn)槭艿綌嘞萜诨讛嗔押涂叵輸嗔训挠绊?。斷層延伸長度最大5 km，以小于3 km為主，最大斷距600 m，斷距以小于100 m為主。

1.2.2 斷層組合樣式

貝14井區(qū)整體為地壘斷塊，內(nèi)部又可分為正向和反向2組小斷塊；斷層樣式以“V”字組合、“Y”字組合、“似花狀”和階梯狀組合為主，研究區(qū)斷裂組合樣式如圖2所示。

圖2 斷層組合樣式Fig. 2 Style of fault combination

2 三維構(gòu)造模型

2.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

數(shù)據(jù)準(zhǔn)備是儲(chǔ)層建模的基礎(chǔ)，建模數(shù)據(jù)來源于前期地質(zhì)研究的成果，包括地層分層對(duì)比、沉積特征分析、地震層位解釋、斷層解釋等研究工作。本次構(gòu)造建模主要使用PETREL軟件，根據(jù)軟件所需求的數(shù)據(jù)格式，將前期工作所取得的所有成果整理成相應(yīng)的外部數(shù)據(jù)格式，再輸入到軟件中，建立數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理。包含井位數(shù)據(jù)、井斜數(shù)據(jù)、分層數(shù)據(jù)、斷點(diǎn)數(shù)據(jù)。

2.2 區(qū)塊劃分

通過區(qū)塊劃分的方法把復(fù)雜區(qū)塊分解成內(nèi)部構(gòu)造相對(duì)單一的建模單元，分別對(duì)建模單元進(jìn)行建模，這樣既可以使建模工作相對(duì)簡化，又增加了后續(xù)數(shù)模工作的準(zhǔn)確性[8]。區(qū)塊劃分以大斷層為邊界，考慮周邊斷層的切割關(guān)系，把目的區(qū)塊劃分為3個(gè)小區(qū)塊分別進(jìn)行建模。區(qū)塊1內(nèi)共有斷層6條，區(qū)塊2內(nèi)共有斷層17條，區(qū)塊3內(nèi)共有斷層8條，區(qū)塊劃分如圖3所示。

圖3 建模區(qū)塊劃分Fig. 3 Modeling block partition

2.3 震結(jié)合斷點(diǎn)歸位

井上的斷點(diǎn)作為約束斷層模型生成的重要數(shù)據(jù)，首先核實(shí)斷點(diǎn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，檢查井分層所解釋的斷點(diǎn)數(shù)據(jù)與由地震解釋得到的斷層面進(jìn)行斷點(diǎn)數(shù)據(jù)組合。在進(jìn)行斷點(diǎn)組合歸位時(shí)，依據(jù)時(shí)間域與深度域之間合理的時(shí)深轉(zhuǎn)換關(guān)系，建立速度模型，在此基礎(chǔ)上，將斷點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換。斷點(diǎn)組合是否合理，取決于所建立的時(shí)深關(guān)系準(zhǔn)確程度，時(shí)深關(guān)系準(zhǔn)確則轉(zhuǎn)換后的斷點(diǎn)多數(shù)都能直接落在斷層面上。如果有的斷點(diǎn)落在兩個(gè)斷層相交處，需通過分析井軌跡及構(gòu)造因素，判斷該斷點(diǎn)應(yīng)該落在哪個(gè)斷層面上，如圖4所示。

從圖4中可以看出，貝14區(qū)塊第二分區(qū)斷點(diǎn)41個(gè)，可以合上31個(gè)，斷點(diǎn)組合率為75.61%，其中斷距大于15 m的斷點(diǎn)23個(gè)，可以合上的斷點(diǎn)22個(gè)，斷點(diǎn)組合率為96%，斷點(diǎn)組合率較高，滿足建模需求。

2.4 斷層在三維空間上的組合關(guān)系

斷層模型是用來描述斷層的空間構(gòu)造幾何形態(tài)及彼此之間的接觸關(guān)系。地質(zhì)建模的基礎(chǔ)是建立斷層模型，斷層模型是否準(zhǔn)確決定了構(gòu)造模型與屬性模型的可信性。斷層建模的核心內(nèi)容為斷面生成與斷層間的削截關(guān)系。模擬斷層傾向相同的轉(zhuǎn)換帶類型是多數(shù)斷層建模采用的方法，這樣可建立在深度范圍限制內(nèi)的斷層模型。當(dāng)斷層傾向不同時(shí)，會(huì)出現(xiàn)斷層交叉、削截以及重疊的情況，模擬過程就會(huì)比較復(fù)雜[9-11]。此時(shí)，會(huì)形成半“Y”型或半“λ”型斷層，即“Y”型或“λ”型斷層的部分被削截，而另一部分會(huì)繼續(xù)延伸。在擠壓環(huán)境下，斷層傾向相對(duì)時(shí)，會(huì)形成半“Y”型斷層；在拉伸環(huán)境下，斷層傾向相對(duì)時(shí)，會(huì)形成半“λ”型斷層。利用少數(shù)幾個(gè)形狀控制點(diǎn)控制斷層的縱向狀況。針對(duì)斷層發(fā)育的復(fù)雜程度及斷層深度的大小，來確定控制點(diǎn)的具體個(gè)數(shù)。當(dāng)斷層深度較小且產(chǎn)狀簡單時(shí)，利用2個(gè)控制點(diǎn)來控制斷層產(chǎn)狀，當(dāng)斷層深度較大且產(chǎn)狀復(fù)雜時(shí)，選用5個(gè)控制點(diǎn)來控制斷層的產(chǎn)狀。處理削截?cái)鄬訒r(shí)，選定一條斷層做為主斷層，另一條為輔斷層。一般把發(fā)育時(shí)間長、斷距大、延伸長度大的斷層作為主斷層，另一條為輔斷層。如果出現(xiàn)“X”型斷層，首先將其中一條斷層使用截?cái)?，截?cái)嗪蠓謩e與另一條斷層相連，“X”型斷層被截?cái)嗟哪菞l斷層被分為兩個(gè)小斷層，在這兩個(gè)小斷層進(jìn)行重新連接的過程中，確保斷點(diǎn)與斷層面吻合，層位斷失與前期地質(zhì)認(rèn)識(shí)，斷層兩邊地層展布平整、厚度均勻，斷層的斷點(diǎn)與構(gòu)造面的趨勢一致，不一致時(shí)，參照構(gòu)造面的等值線走向趨勢將斷層的空間位置進(jìn)行微調(diào)，使兩者趨勢相符。

2.5 構(gòu)造模型

構(gòu)造模型包括斷層模型和層面模型。斷層模型是構(gòu)造模型中起決定作用的因素，研究區(qū)內(nèi)斷層非常發(fā)育，斷層接觸關(guān)系復(fù)雜，通過斷點(diǎn)歸位，斷層三維空間組合，適當(dāng)調(diào)整斷層的位置和斷層的產(chǎn)狀使得斷點(diǎn)位置與斷層模型吻合，確定了斷層間的交接關(guān)系[12-14]，最終落實(shí)中間區(qū)共17條斷層，建立了相應(yīng)的斷層模型,如圖5a所示。利用地震解釋時(shí)深轉(zhuǎn)換后的砂巖頂面構(gòu)造圖，構(gòu)建三維建模層面數(shù)據(jù)，通過井的地質(zhì)分層數(shù)據(jù)對(duì)構(gòu)造面進(jìn)行檢查，使所有井的分層結(jié)果與構(gòu)造層面吻合。在斷層模型和層面模型建立的基礎(chǔ)上，進(jìn)行幾何建模，最終得到研究區(qū)域的構(gòu)造模型如圖5b所示。最終建立的構(gòu)造模型形成完整的數(shù)據(jù)體，為后續(xù)的儲(chǔ)層模型、數(shù)模和油藏分析等提供支持和建立基礎(chǔ)。

圖5 貝14區(qū)塊模型Fig. 5 Modeling of Bei 14 block

2.6 建模結(jié)果

利用建好的地質(zhì)模型進(jìn)行地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算，與現(xiàn)場實(shí)際儲(chǔ)量相對(duì)比，誤差僅為3.4%，驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。

3 結(jié)束語

針對(duì)斷層發(fā)育，斷層交切關(guān)系復(fù)雜區(qū)塊的地質(zhì)建模，提出以大斷層為邊界的分區(qū)塊地質(zhì)建模方法，為構(gòu)造復(fù)雜區(qū)塊的地質(zhì)建模提供新的思路。在劃分好的區(qū)塊單元內(nèi)，進(jìn)行構(gòu)造建模前首先進(jìn)行斷點(diǎn)歸位，確保斷層解釋準(zhǔn)確，對(duì)復(fù)雜半“Y”型、半“λ”型及X型斷層，采用多點(diǎn)控制，主輔斷層配合及先截?cái)嗪筮B接等方法進(jìn)行復(fù)雜斷層的建模。利用該地質(zhì)模型進(jìn)行儲(chǔ)量計(jì)算，與現(xiàn)場實(shí)際儲(chǔ)量相對(duì)比，誤差僅為3.4%驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性，可為該區(qū)后續(xù)的儲(chǔ)層模型、數(shù)模和油藏分析工作提供支持，為類似區(qū)塊地質(zhì)模型建立提供參考。