断棱刻画在沈家铺油田油藏描述中的应用

孙建，季岭，王庆魁，何娇娇，吕中锋

（中国石油大港油田公司第三采油厂，河北 沧州 061035）

我国东部渤海湾盆地新生代以来主要发育断陷型盆地，在区域构造应力的影响下，发育了不同级别的张性断层，形成了大量复杂断块油气藏［1］。大断层的位置和形态控制了油藏的规模及储量，小断层则控制了断块内部的油层发育及油、气、水关系。因此，断层在目的层段的断棱形态精细刻画对油藏开发具有重要影响。特别是油藏开发中后期，在断块内部进行加密调整，或在断层附近挖潜剩余油时，更需要对目的层断棱形态进行精细刻画，以确保钻遇更多的油层，取得更好的开发效果［2］。沈家铺油田经过多年的开发，各断块均表现为高含水率及高采出程度。受沉积构造及注水开发的影响，剩余油主要集中于断层附近及井网不完善区域，呈条带状分布。由于其断裂系统复杂，大断层断棱形态刻画精度低，小断层识别难度大，油水分布规律研究不透彻，阻碍了断块的开发调整。

1 地质概况

沈家铺油田位于黄骅坳陷孔南地区，北邻风化店油田，南接王官屯油田，是被断层控制的复杂断块构造油藏。该油田是一个被北东向和北西向2组断层复杂化的背斜构造。北东向断层是主控断层，主要有二级断层孔西断层、三级断层官128断层及官101断层等，这些断层延伸距离远、断距大，对构造、沉积格局和油气运移、分布有明显的控制作用；而北西向断层断距小、分布少，使构造更加破碎（见图1）。

图1 沈家铺油田区域构造

沈家铺油田钻井揭示的地层自上而下为第四系平原组，新近系明化镇组、馆陶组，古近系东营组（零星分布）、沙河街组、孔店组和中生界。孔店组自上而下又划分为孔一段、孔二段和孔三段，孔一段内部自上而下分为6个油组（枣0—枣5），枣4、枣5油组为主力含油层位，为扇三角洲—冲积扇扇中辫状河道砂体。在该油田的油藏描述中，将断棱刻画作为工作重点，进行了精细研究。

2 影响断棱刻画的主要因素

2.1 复杂的断裂系统

断裂活动是黄骅坳陷孔南地区构造活动的主要特征，不同尺度、级别、性质、时期的断层交织在一起形成了复杂的断裂系统。尤其是在大断层的控制下，派生了较多低级序断层，这些断层将目的层切割得错综复杂，使断块内含油井段长、油层多、油水关系复杂。复杂的断裂系统影响了地震资料的品质，使地震反射同相轴杂乱无章，增加了断棱刻画的难度。

2.2 沉积作用的影响

沈家铺油田只有孔一段顶部枣0油组石膏层、枣5油组底部泥岩可作为区域对比标志层。储层内部为扇三角洲—冲积扇扇中辫状河道沉积，发育400～600 m的砂泥岩互层，测井曲线无明显标志性特征，在地层对比和地震反射上均不易区分。

2.3 特殊地质体的影响

研究区在中生界、孔一段、孔二段各油组地层中，均穿插发育多套火成岩、膏盐层、油页岩和碳质泥岩等特殊岩性的地层。这些地质体使地震反射特征及速度发生异常，对储层上下的地震反射有较大影响，造成地震资料的信噪比普遍较低，给小断层的识别和描述增加了难度。

3 断棱刻画的步骤与方法

3.1 地震资料分析及优选

研究区面积约70 km2，近20年来有3次三维地震采集，每次采集均有多次处理的数据体，不同地震数据体的主频、频宽、振幅、同相轴的连续性、断点清晰程度均有所不同。对多个地震数据体进行综合分析后，优选了2个进行应用，分别是2004年采集、2008年处理的WGT叠前偏移和2009年采集、2010年处理的XXP叠前偏移数据体。其中，WGT数据体主频（24～32 Hz）和频宽（8～65 Hz）较高，利于识别小断层及地层追踪；而XXP 数据体主频（18～22 Hz）和频宽（10～40 Hz）较低，大断层的断点干脆，适用于解释较大断层（见图2）。

图2 XXP与WGT数据体地震剖面对比

3.2 地层划分及断点确定

针对研究区的地层沉积特征，以高分辨率层序地层学理论为指导，综合应用地震、测井、钻井、录井、动态等资料，依据“标准层控制、沉积旋回对比”的原则，全面考虑构造、沉积旋回、沉积相以及油水关系等多种因素，进行精细地层对比，并以生产动态资料验证分层的正确性，最终实现全区统层。主要流程如下：

1）通过井震结合在地震工区中寻找距离断层远、地层发育全的探井或评价井作为标准井，建立区域地层对比格架，确定区域地层标准层，并在全区开展地层对比工作。

2）依据密井网测、录井资料，建立单砂体沉积模式，研究各级标志层的特征，明确沉积旋回和隔夹层发育状况。总结各测井曲线的标志性特征，熟悉测井相反映的沉积相，明确含油层段、小层及含油砂体的识别特征，最终优选出用于地层对比的测井曲线。通过综合分析，确定在研究区应用SP，GR，RT和AC等曲线进行地层划分对比。其中，SP和RT在划分含油层段内部单砂体的效果较好；AC在枣4和枣5之间变化剧烈，在油页岩地层中特征明显；GR在火成岩识别、砂泥岩划分对比时可起到一定作用。

3）通过应用井震结合、测井曲线对比、油水关系特征等技术在岩相段内进行小层和单砂层划分，并确定断点位置。由于研究区为复杂断块油藏，一些过断层的井的厚油层可能为断点位置，在相邻井油水关系不统一时也可能有断层存在；而内部小断层断点的确定，则要依靠精细的井间地层对比来识别。在局部范围内，同一沉积期形成的单砂体，岩性与厚度都具相似性，因此，对比过程中应重视沉积旋回及岩性发育厚度等特征，发现地层变化时应进行相关分析，研究分析砂体变化是相变还是断失。

在上述地层对比原则的控制下，由粗到细，由大尺度到小尺度，逐级进行地层分层，反复修改完善，最终完成了全区单砂体级别的地层划分和对比。

3.3 断层解释

3.3.1 断裂系统识别

为了落实断层的空间展布情况，避免断层剖面解释和平面组合的多解性，对工区地震资料进行了相干体技术分析［3-4］。对相干数据体做水平切片，揭示出断层、不整合等地质现象，对于指导断裂的平面组合具有重要意义，也为断层的精细刻画提供了有利证据。利用相干体技术在研究区识别出5组主要断裂系统，断裂展布方向以近北东向为主，还发育一些与主断裂方向一致或相交的小断层。

3.3.2 小断层识别刻画

随着地震解释技术的发展，小断层的识别手段较多，除相干体技术之外，还有谱分解调谐体技术、沿层振幅属性、沿层倾角及反射能量属性等检测技术［5-8］。在对断层进行多属性分析的基础上，进行井震联合精细解释小断层，可取得较好的地质效果。在地震解释过程中，应用多种剖面显示（如波形、变密度、波形加变面积及垂直放大等）来进行小断层断点的识别，将2种或3种剖面结合起来确定断点。由于开发区密井网中斜井较多，因此要抽取主测线、联络测线、过井轨迹线及其他方向多条测线进行断点识别，经过反复对比分析，最终完善小断层的拾取。在解释工作中加大剖面解释密度，并对各断层的断开层位、断距大小及两盘地层产状等特征进行认真分析。

3.3.3 动态资料分析法验证小断层可靠性

油田开发动态资料可用于分析油层分布范围、边界距离及其类型、渗流特征等油藏特征，是油藏工程和油田开发地质研究的主要内容［9-10］。常用的动态资料分析方法有井组动态验证、示踪剂法、干扰试井、压力梯度法等。通过井组生产动态资料分析，对相邻井的分层正确性进行验证，如射开相邻的、同层位的油水井，注水见效情况好则一般连通性较好，不见效则有断层存在的可能，在排除沉积因素影响后，可结合钻井及地震确定断点位置。研究区开发断块内部地震反射杂乱，小断层的多解性强，在油藏描述过程中，通过动态资料分析注水见效情况，去掉了3条断块内部小断层。

3.4 断棱精细刻画

3.4.1 建立三维可视化断层模型

通过大港油田油藏协同研究一体化平台，将井位数据及地震解释的断层和层位通过Openworks和Epos底层数据库相连，直接输入到建模软件中，快速建立起遵循构造解释的高精度三维断层模型。由于地震解释是在时间域进行的，在转换成深度域的过程中，受速度场精度等因素影响，地震解释与井断点不能完全匹配，因此在建模时，形态上以地震解释的形态为准，并利用井上断点的位置对断面进行校正，建立断层模型。使用这种方式既能保证断面在空间的形态符合实际情况，又能确定断层的具体位置，精细刻画出断层在空间的展布特征［11-13］（见图 3）。

3.4.2 全三维显示断棱刻画

在断层模型建立完成之后，将密井网资料输入建模软件中，建立构造层面模型。如果只利用井数据建立构造层面模型，在密井网区效果较好，但是在地层倾角较大和无井控制的边部会产生较大误差，直接影响模型的精度［14］。利用地震解释层面的相对趋势，采用协同地震解释层面的方法，可以有效解决单纯井间数据插值造成的误差。依据密井网单砂层划分数据及油层顶底数据，在地震解释层面的约束下，生成微构造图。校正好各层边界在断层面的位置，从而精细刻画出目的层或单砂层断棱的形态。

图3 三维可视化断层模型

4 应用效果分析

在沈家铺油田油藏描述中，充分利用动静态资料、地震解释成果、三维可视化建模软件快速建立油藏地下构造，准确高效地刻画断棱形态，提高了微构造的研究精度，为油田开发调整提供了可靠依据。研究成果在该油田官128断块的开发调整中进行了应用。该断块西部原解释为1条断层，通过精细断棱刻画，重新认识后，确定为2条断层的交会处，成为了新的潜力点（见图 4）。

图4 沈家铺油田官128断块微构造

官128断块1997年投入开发，经过多次开发调整，至2013年5月，共有31口采油井和14口注水井，平均单井日产油3.54 t，综合含水率85.5%，累计产油103.47×104t，累计产水 249.6×104m3。 由于断块目的层断棱描述不清，油水井套损、套变导致井网不完善、剩余油局部富集。为了进一步挖掘断块潜力，应用油藏描述成果，对该断块进行了开发调整，共设计新井31口（包括更新井14口）。其中，9口新设计油井位于断层边部，目前已有6口井完钻投产，平均日产油达到10 t以上。在开发断块外围重新认识了断层的组合形态，预计新增地质储量192×104t，取得较好效果。

5 结论

1）复杂断块油气藏开发中后期，多资料结合进行精细地层对比工作是断棱刻画的基础，在工作中要做好密井网资料与优选地震资料的联合应用。

2）精细的井震联合构造解释及小断层识别是断棱刻画的重点。解释过程中应用相干体、多属性提取等技术进行断层识别刻画，并运用动态资料进行分析验证。

3）将地震解释数据直接输入建模软件快速建立三维可视化构造模型，利用单砂体划分数据，可快速高效地刻画微构造及断棱形态。

4）矿场应用效果表明，该方法断棱刻画精度高，为断块的开发调整及潜力研究提供了可靠依据。

［1］李阳，刘建民.油藏开发地质学［M］.北京：石油工业出版社，2007：125-142.

［2］孙晓霞.复杂断块断棱刻画技术研究［J］.断块油气田，2013，20（1）：59-62.

［3］冉建斌.油藏描述技术及在油田滚动勘探开发中的应用［J］.中国石油勘探，2001，6（3）：52-55.

［4］李军，张军华，韩双，等.复杂断块油藏地震精细描述技术研究：以胜利油田永 3 工区为例［J］.断块油气田，2013，20（5）：580-584.

［5］甘利灯，戴晓峰，张昕，等.高含水油田地震油藏描述关键技术［J］.石油勘探与开发，2012，39（3）：365-377.

［6］冉怀江，梁兴，陈方鸿，等.复杂小断层精细解释方法在洋心次凹的应用［J］.石油地球物理勘探，2011，46（2）：299-303.

［7］韦红，朱仕军，谭勇，等.地震相干体技术在识别小断层和裂缝中的应用［J］.勘探地球物理进展，2009，32（5）：362-364.

［8］赵高攀.苏北盆地海安凹陷泰州组油层识别方法研究［J］.石油实验地质，2012，34（5）：554-558.

［9］王学军，魏小东，王兆峰，等.油藏动态资料在小断层地震识别及评价中的应用［J］.石油地球物理勘探，2012，47（5）：781-785.

［10］尚雅珍，冯阵东，刘光蕊，等.构造精细解释技术的应用［J］.断块油气田，2013，20（6）：727-729.

［11］谷团，张吉昌，程建平，等.油藏建模技术在老区挖潜中的应用：以红星地区为例［J］.特种油气藏，2006，13（1）：53-55.

［12］白雪.井震结合构造建模技术及在BSX区块开发中的应用［J］.科学技术与工程，2013，13（11）：3064-3068.

［13］江艳平，芦凤明，李涛，等.复杂断块油藏地质建模难点及对策［J］.断块油气田，2013，20（5）：585-588.

［14］曲良超，卞昌蓉.井震结合断层建模技术在复杂断块中的应用［J］.断块油气田，2012，19（4）：426-429.