基于偽速度模型的三維地質模型快速構建方法

肖大志　周展　曾曉華　董德喜

摘要：在儲量計算、油氣田開發方案研究、正演模擬、油氣藏滲流機理研究中，構造不確定性是一個重要的影響因素。為評價構造不確定性影響，常規方法需要分步建立不同構造條件下的三維地質模型，且難以保證不同模型間地質參數分布一致性。采用新方法，只要先建立基礎模型，再通過基礎模型的構造層面與相應條件下構造層面建立相應虛擬速度模型，即可實現基礎模型在特定條件下地質模型的快速轉換，同時實現基礎模型和特定模型間地質參數分布的一致性，并有較好的推廣應用價值。

關鍵詞：地質模型;構造不確定性;偽速度模型<！-- 不少于4個，英文一致-->;時深轉換;

Rapid Construction of Three-Dimensional Geological Models Based on Pseudo- Velocity Modeling

XIAO Dazhi ZHOU Zhan ZENG Xiaohua DONG Dexi

（Zhanjiang Branch of CNOOC， Zhanjiang， Guangdong Province， 524057 China<！-- 依次為單位，市，省，郵政編碼中國（ShangqiuPolytechnic， Shangqiu， He'nanProvince， 476000China） -->）

Abstract： Structural uncertainty is an important factor in reserve calculation， research on oil-gas field development plan， forward modeling and reservoir flow mechanism study. In order to estimate the influence of structural uncertainty， conventional methods need to establish three-dimensional geological models under different tectonic conditions step by step， and it is difficult to ensure the consistency of geological parameters distribution among different models. Using the new method， as long as the basic model is established first， and then the corresponding pseudo velocity model is established through the structural layer of the basic model and the corresponding structural layer under the corresponding conditions， the fast conversion from the basic model to the geological model under the specific conditions can be realized， and the consistency of the distribution of geological parameters between the basic model and the specific model can be realized， which has a good application value.

Key Words： 3D geological modeling; Structural uncertainty; Pseudo-velocity modeling<！-- 和中文一致-->; Time depth conversion

0引言

構造因素是儲量計算、油氣藏前期方案研究、正演模擬、油氣藏滲流機理研究中需要考慮的一個重要因素。在儲量計算和開發方案研究方面，構造因素不僅影響地質儲量大小，同時影響開發方式和開發方案選擇^[1-2];在正演模擬研究方面，構造傾角是影響地震響應特征重要因素^[3-5];在滲流機理和開發效果評價研究方面，構造對底水油氣藏底水推進，水驅、注氣驅油藏開發效果有重要影響^[6-11];同時在CO₂地質封存方面，對CO₂封存效率和安全性影響顯著^[12]。

常規的基于不同構造特征建立地質模型的方法，一般需要分不同構造建立多套地質模型進行模擬對比或正演比較。對于簡單地質模型，參數分布較為簡單，常規分布建立不同構造條件下的地質模型相對簡單，僅是重復相同步驟即可，雖影響效率但實現難度不大。但對于參數分布較為復雜的地質模型，其屬性參數模型的建立需要較復雜的過程控制和操作，并且對于某些需要采用隨機模擬方式建立三維屬性模型，難以做到不同構造條件下的三維屬性模型分布的一致性，因而難以比較構造單因素對結果的影響。為此，本文提出了基于偽速度模型的三維地質模型快速建立方法，通過構建基礎構造模型和參數模型，再經過偽速度模型轉換的方法，實現基礎模型和變構造模型間構造框架和參數模型的快速轉化，并保證各模型間地質參數分布的一致性。

1.基礎模型建模

1.1構造模型

（1）簡單構造情形：對于簡單油藏滲流機理模型和簡單正演模型，一般要考慮若干特定傾角狀態進行構造模型建模，其基礎構造模型建立方法較為簡單：首先確定構造模型平面范圍，圈定建模邊界;根據需要模擬的目標體垂向深度和地質體結構創建地質體頂底構造面及內部界面;選定其中一個地層傾角狀態下的構造層面作為構造建模輸入參數，建立簡單傾角狀態模型。

（2）復雜巖性體：與上述簡單構造情形建模方法相似，將地球物理給定的巖性體構造頂底面和內部界面數據作為構造建模輸入參數，即可建立給定構造數據的巖性體構造模型。

（3）斷塊構造：首先根據斷層解釋數據或斷層邊界數據，建立斷層模型，并設置好斷層接觸關系;根據基礎模型構造面參數建立構造模型。

1.2屬性模型

在構造模型的限定下，根據研究的地質體地質參數分布特點，選定相應的插值方法構建參數屬性模型：對于屬性分布較為均質的地質體，可參與人工賦值的方法建立層狀均質模型;對于地質參數有規律變化的地質體，要反映河道砂體物性參數的正韻律和河口壩砂體的反韻律等地質特征，可根據特征較為明顯的典型井的井曲線進行均勻插值。對于更為復雜的相控屬性插值，可先建立相應沉積相或巖相模型，再進行不同相區的分布插值。由此即完成基礎構造模型的建立。

2.建立偽速度模型

根據基礎模型和相應構造變化狀態的構造層面對應關系，借鑒常規地球物理時-深轉換中速度建模思路，如圖2所示，先將基礎模型中的構造層面數據的數據類型暫時改為時間域，然后將基礎構造方案的構造層面和構造變化后的構造層面一一對應，建立起基礎方案和構造變化后構造方案之間偽速度模型。該速度模型不表示真實的時-深構造面間的三維速度場，但可以表示基礎構造方案和變化后構造方案間的相互轉換關系。

3.模型轉換

按前面的步驟，分別建立起各個構造方案的偽速度模型之后，按圖3的模型轉換流程，完成基礎模型到相應構造方案模型的轉換。在將基礎模型轉換為相應構造方案模型前，需將基礎模型由深度域暫時改為時間域，選擇相應偽速度模型，執行時深轉換步驟，就得到了相應構造狀態下的地質模型。

5.結語

構造變化對地質模型結果較大，采用常規方法建立不同構造狀態下的地質模型需要重復多次構造建模和屬性參數建模過程，在需要考慮到構造變化狀態較多的情況下，常規方案效率較低，且難以保證模型內部參數按相同規則分布。采用本文提出的基于偽速度模型轉換的方法，只需建立一套基礎地質模型和相應的偽速度模型。相較常規重復建立多套地質模型方法，偽速度模型建立過程操作簡單，參數設置較少，運行效率高;同時基于基礎模型進行模型轉換，保證了各構造狀態地質模型內部參數分布規律的一致性。在構造因素影響分析方面有較好的應用價值。

參考文獻<！-- 參考文獻需在文中按順序上標參考文獻必須同時滿足以下條件：（1）參考文獻數量要求不低于6篇。（2）近5年（2017-2021年）文獻不少于6篇，其中近兩年的文獻（19-20年）不少于2篇，均為英文標點符號（3）含以下目錄中的參考文獻不少于2篇（一共有2篇就成）（為便于核查符合下面條件的參考文獻的刊名或整條用紅字標注）：不包含本刊①當代體育科技②科技資訊③文化創新比較研究④南京體育學院學報（自然科學版）⑤碩士、博士學位論文⑥影響因子為0.5及以上的期刊。（核查辦法見各刊網站）⑦外文參考文獻 -->

[1]王鳴川，商曉飛，段太忠，高蔚原.海外油氣田開發新項目儲量評價方法[J].石油實驗地質，2020，42（02）：296-301.

[2]楊建民，權勃，張文童，王鵬飛，葉小明.基于蒙特卡洛模擬的三維地質模型不確定性分析[J].斷塊油氣田，2020，27（03）：309-312.

[3]蔣先藝. 基于二維與三維復雜結構模型正演的地震數據采集設計方法研究[D].成都理工大學，2004.

[4]蔡偉祥，馬楠，易院平.基于正演模擬的高陡構造識別精度研究[J].科技創新與應用，2016（24）：189.

[5]馬玉歌，蘇朝光，樂友喜.影響低序級斷層識別精度因素的地震正演定量研究[J].地球物理學進展，2020，35（02）：616-622.

[6]高啟超，趙超，鄭繼龍，許超蘭.地層傾角對底水錐進影響數值模擬研究[J].應用科技，2016，43（01）：81-84.

[7]楊勇，胡罡，田選華.水驅油藏剩余油再富集成藏機理[J].油氣地質與采收率，2015，22（04）：79-86.

[8]賈紅兵.層狀油藏重力滲流機理及其應用[J].石油學報，2012，33（01）：112-116.

[9]陳小凡，楊程博，楊建.構造傾角對凝析氣藏注氣效果的影響[J].特種油氣藏，2011，18（02）：93-95+140.

[10]胡國強. C9低滲透油藏注空氣開發可行性研究[D].西南石油大學，2017.

[11]武毅.塊狀低滲油層空氣驅實驗研究[J].特種油氣藏，2019，26（06）：129-134.

[12]王福剛，郭兵，楊永智，汪芳，田海龍.中高滲傾斜地層與水平地層中CO₂地質封存的差異性對比[J].地球科學與環境學報，2020，42（02）：246-255