3DMOVE软件在潜山裂缝预测中的应用

物探研究院物探室物探研究院物探室王秀玲王秀玲 季玉新季玉新 刘玉珍刘玉珍 前言前言一、一、3 3D MOVE D MOVE 裂缝预测原理裂缝预测原理二、在埕北二、在埕北3030潜山带的应用潜山带的应用三、在车古三、在车古201201潜山的应用潜山的应用四、结论四、结论 胜利油田自胜利油田自八十八十年代在桩西潜山碳酸盐岩及郑年代在桩西潜山碳酸盐岩及郑家花岗片麻岩成功钻探以来家花岗片麻岩成功钻探以来，已经发现了，已经发现了15个潜山个潜山油气藏。油气藏。随着油田勘探和开发的不断深入，寻找裂随着油田勘探和开发的不断深入，寻找裂缝性油气藏已成为油田勘探、开发的重要目标。缝性油气藏已成为油田勘探、开发的重要目标。前前 言言 裂缝性油藏裂缝性油藏预测的难度非常大预测的难度非常大。近几年出现了。近几年出现了地震属性、地震反演、多波多分量勘探、地震属性、地震反演、多波多分量勘探、VSP裂缝裂缝检测、全三维纵波裂缝检测检测、全三维纵波裂缝检测等等裂缝预测方法裂缝预测方法。这些。这些方法方法各有独到之处，但都存在缺陷和局限。各有独到之处，但都存在缺陷和局限。目前的目前的技术手段和生产需求存在着很大的矛盾。技术手段和生产需求存在着很大的矛盾。 2002年初，物探研究院引进了一种新的构造裂年初，物探研究院引进了一种新的构造裂缝预测技术缝预测技术英国英国Midland Valley软件公司的软件公司的3D Move软件裂缝预测技术。软件裂缝预测技术。 该该软件软件技术应用于埕北技术应用于埕北30和和车古车古201古生界潜山，古生界潜山，预测了各目的层的裂缝分布和方位，并从应力场的预测了各目的层的裂缝分布和方位，并从应力场的角度对裂缝的开启性作出分析角度对裂缝的开启性作出分析。预测结果与测井资预测结果与测井资料得到的裂缝方位等结果有较好的一致性，料得到的裂缝方位等结果有较好的一致性，并与新并与新钻井情况吻合钻井情况吻合，取得了良好的地质效果，取得了良好的地质效果。一、一、3 3D MOVE D MOVE 裂缝预测原理裂缝预测原理 3 3DMoveDMove软件的裂缝预测是一种地质成因软件的裂缝预测是一种地质成因法。它通过对地层的构造发育史进行反演和法。它通过对地层的构造发育史进行反演和正演来计算构造运动对地层产生的应变量。正演来计算构造运动对地层产生的应变量。与此同时，也能对解释方案进行检验。与此同时，也能对解释方案进行检验。 用应变量作为主控参数，同时考虑地层用应变量作为主控参数，同时考虑地层厚度、岩性、裂缝发育方向等参数对裂缝发厚度、岩性、裂缝发育方向等参数对裂缝发育的相对富集带及主要发育方向进行预测。育的相对富集带及主要发育方向进行预测。基本基本原理原理主要软件工具主要软件工具3DMove 构造反演、正演、裂缝预测构造反演、正演、裂缝预测3DStress 应力分析应力分析 该模块提供了一系列先进的运动学和非运该模块提供了一系列先进的运动学和非运动学动学构造恢复构造恢复方法，能应用于方法，能应用于逆冲褶皱带、扩逆冲褶皱带、扩张带张带，并能解决，并能解决反转、盐丘和走滑反转、盐丘和走滑等复杂构造。等复杂构造。 软件软件主要以主要以应变量应变量作为控制裂缝生长的参数，作为控制裂缝生长的参数，采用多参数控制的随机模拟算法采用多参数控制的随机模拟算法进行裂缝预测进行裂缝预测。并并可以利用可以利用地震属性地震属性（如相干、振幅属性等等）（如相干、振幅属性等等）和其他和其他油藏地质属性油藏地质属性（如孔隙度等等）进行约（如孔隙度等等）进行约束。束。 3DMove: 该模块该模块根据井资料、野外观测的资料定义三维应力根据井资料、野外观测的资料定义三维应力状态，状态，计算断层、裂缝系统的滑动趋势、扩张趋势及渗计算断层、裂缝系统的滑动趋势、扩张趋势及渗漏因子等参数。漏因子等参数。从构造应力场角度分析裂缝开启或闭合、从构造应力场角度分析裂缝开启或闭合、断层的封堵性断层的封堵性。公式如下：公式如下： 滑动趋势滑动趋势 /n n 扩张趋势扩张趋势 ( (1 1-n n)/ ()/ (1 1-3 3) ) 渗漏因子渗漏因子 P Pf f/ / ( (n n- -T T) )3DStress:1 1 ：最大主应力最大主应力 3 3 ：最小主应力最小主应力n n ：应力场中任一平面（裂缝面或断层面）上的正应力应力场中任一平面（裂缝面或断层面）上的正应力 P Pf f ：孔隙流体压力孔隙流体压力 T T ：岩石抗张强度岩石抗张强度地震解释层位地震解释层位和断层面和断层面解释数据输入解释数据输入建立三维构造模型建立三维构造模型静态恢复检验静态恢复检验构造解释合理性构造解释合理性动态恢复和正演动态恢复和正演计算地层的应变量计算地层的应变量预测裂缝分布预测裂缝分布利用现今应力场利用现今应力场预测裂缝开启性预测裂缝开启性 非运动学（非运动学（静态静态）恢复）恢复忽略断层几何形态忽略断层几何形态。 简单剪切去褶皱简单剪切去褶皱 弯曲滑动去褶皱弯曲滑动去褶皱 运动学（运动学（动态动态）恢复恢复考虑了断层几何形状对上盘变形的影响考虑了断层几何形状对上盘变形的影响。斜剪切斜剪切 弯曲滑动弯曲滑动 断层平行流断层平行流非运动学恢复算法非运动学恢复算法 1 ：简单剪切去褶皱简单剪切去褶皱原理原理: 用垂直剪切或斜剪切方法消除地层形变，将用垂直剪切或斜剪切方法消除地层形变，将 地层恢复到水平的或假定的区域基准面。地层恢复到水平的或假定的区域基准面。基准面 目的层目的层 恢复恢复AB 去褶皱前后体积保持不变，去褶皱前后体积保持不变，线长和面积有变化线长和面积有变化。原理原理: 用弯曲滑动机制恢复或正演褶皱模型，沿钉线或钉用弯曲滑动机制恢复或正演褶皱模型，沿钉线或钉面将面将褶皱顶层和它内部的平行滑动系统褶皱顶层和它内部的平行滑动系统恢复到基准面。恢复到基准面。Pin滑动系统滑动系统ABC在去褶皱方向在去褶皱方向线长线长保持不变保持不变 同期褶皱的褶皱面同期褶皱的褶皱面面积面积保持不变保持不变各层各层体积体积保持不变保持不变相对层厚度相对层厚度保持不变保持不变非运动学恢复算法非运动学恢复算法 2 ：弯曲滑动去褶皱弯曲滑动去褶皱原理原理: 断层上盘的形变是由断层的断层上盘的形变是由断层的几何几何形态决定的形态决定的。用一系列用一系列用户可选的参数包括用户可选的参数包括移动方向、剪切矢量和水平断距移动方向、剪切矢量和水平断距等参数来等参数来控制恢复，控制恢复，沿断层移动上盘，沿断层移动上盘，上盘体积守恒。上盘体积守恒。Key line restored to Datum Surface Restored Lower lineABA1A2扩张量扩张量 A2 = A1上盘下盘剪切矢量剪切矢量ABC运动学恢复算法运动学恢复算法 1 ：斜剪切斜剪切这一方法对恢复正断层这一方法对恢复正断层很有效。很有效。用弯曲滑动机制并考虑用弯曲滑动机制并考虑断层面产状断层面产状恢复断层上盘的褶皱恢复断层上盘的褶皱形态。形态。在恢复过程中需要定义轴面，在恢复过程中需要定义轴面，沿钉线或钉面将沿钉线或钉面将褶皱褶皱恢恢复到基准面复到基准面，同时，同时尽可能忠实于原始的断层形状。尽可能忠实于原始的断层形状。ABC运动学恢复算法运动学恢复算法 2 ：弯曲滑动弯曲滑动断坪断坪- -断坡断坡- -断断坪形态坪形态轴面轴面基于颗粒层流理论。通过定义与基于颗粒层流理论。通过定义与断层平行的流线，断层平行的流线，上盘地层上盘地层的颗粒沿着这些流线运动来恢复上盘变形的颗粒沿着这些流线运动来恢复上盘变形。ABC运动学恢复算法运动学恢复算法 3 ：断层平行流断层平行流 针对具体的地质模型特点，选择以针对具体的地质模型特点，选择以上算法的一种或几种，进行平衡分析，上算法的一种或几种，进行平衡分析，在构造模型的正反演过程中得到地层变在构造模型的正反演过程中得到地层变形的应变量，然后进行裂缝预测。形的应变量，然后进行裂缝预测。二、在埕北二、在埕北3030潜山带的应用潜山带的应用井号井号单井产量（t/日）单井产量（t/日）埕北302埕北302120埕北303埕北30380埕北30埕北3070埕北301埕北30170 埕北埕北3030潜山带是在印支期潜山带是在印支期由北向南滑脱而形成的滑脱构由北向南滑脱而形成的滑脱构造，在后期（燕山、喜山期）造，在后期（燕山、喜山期），受埕北，受埕北3030北和埕北北和埕北3030南两条南两条NENE向断裂夹持拱升而形成的潜向断裂夹持拱升而形成的潜山山带带。受多期构造活动影响，。受多期构造活动影响，地质情况地质情况复杂，断层十分发育复杂，断层十分发育。各山头裂缝均较发育，具有。各山头裂缝均较发育，具有以以构造裂缝、溶蚀孔洞构造裂缝、溶蚀孔洞为为主为为主的良好储集空间。的良好储集空间。 区内埕北区内埕北3030、301301、302302、303303井均钻遇很好的裂缝储集井均钻遇很好的裂缝储集层，层，但由于但由于储层的非均质性强储层的非均质性强，开发的效果不太理想，开发的效果不太理想，裂缝裂缝的发育规律有待进一步研究。的发育规律有待进一步研究。埕埕 北北 30 30 潜潜 山山 带带研究区概况研究区概况( (一一) ) 层位和断层面解释层位和断层面解释CB302-301井连井剖面地震解释井连井剖面地震解释CB30潜山潜山Tg地质构造模型地质构造模型( (二二) ) 模型建立模型建立CB302CB30-3CB303CB30CB301CB30潜山上马家沟组底地质构造模型潜山上马家沟组底地质构造模型CB30-3CB302CB30潜山下马家沟组底地质构造模型潜山下马家沟组底地质构造模型CB302CB30-3CB30潜山冶里潜山冶里-亮甲山组底地质构造模型亮甲山组底地质构造模型CB302CB30-3CB30潜山潜山Tg2地质构造模型地质构造模型CB302CB30-3CB303CB30CB301CB30潜山潜山Tg-Tg2地质构造模型地质构造模型CB302CB30-3CB303CB30CB301 3 3DMoveDMove软件提供了一种快捷的静态恢复方法进行三维平软件提供了一种快捷的静态恢复方法进行三维平衡分析，形象地称之为衡分析，形象地称之为“拼板拼板”恢复：恢复：将各个断块恢复到同将各个断块恢复到同一个基准面，然后通过平移和旋转拼接到一起，进行地质解一个基准面，然后通过平移和旋转拼接到一起，进行地质解释的三维平衡分析、确定断块移动的方向。发现问题应返回释的三维平衡分析、确定断块移动的方向。发现问题应返回解释软件修改层位，直到建立合理的地质模型。解释软件修改层位，直到建立合理的地质模型。( (三三) ) 静 态 恢 复静 态 恢 复Fault heaveVolume deficiencyVolume excessFault Block 快速快速“拼板拼板”法法恢复检验构造解恢复检验构造解释的合理性。释的合理性。Tg断层上盘恢复断层上盘恢复( (四四) ) 动态恢复及正演动态恢复及正演构造正演计算断层作用引起的应变量构造正演计算断层作用引起的应变量Tg应应变变值值分分布布图图上马家沟组底上马家沟组底下马家沟组底下马家沟组底冶里冶里-亮甲山组底亮甲山组底CB302CB30-3CB303CB30CB301Tg2( (五五) ) 裂缝预测裂缝预测 以应变量为以应变量为主控参数，同主控参数，同时考虑地层厚时考虑地层厚度、岩性、裂度、岩性、裂缝发育方向等缝发育方向等参数预测裂缝参数预测裂缝发育密度和方发育密度和方向。向。Tg裂裂缝缝分分布布图图050010001500CB30-3CB302CB303CB30CB301Tg裂裂缝缝分分布布图图(1)CB302CB30-3CB30A-1上马家沟组底裂缝分布图上马家沟组底裂缝分布图CB302CB30-3CB30A-1下马家沟组底裂缝分布图下马家沟组底裂缝分布图CB302CB30-3CB30A-1CB302CB30A-10250 500 750冶冶里里-亮亮甲甲山山组组中中部部裂裂缝缝分分布布图图Tg2裂裂缝缝分分布布图图(1)CB302CB30-3CB30A-1Tg2裂裂缝缝分分布布图图(2)CB303CB30CB301 将裂缝输入将裂缝输入3DStress 定义现今应力场定义现今应力场 根据应力机制的方向计算裂缝扩张趋势，从而分析裂缝根据应力机制的方向计算裂缝扩张趋势，从而分析裂缝的开启或闭合情况的开启或闭合情况( (六六) ) 裂缝开启性分析裂缝开启性分析 定义现今应力场定义现今应力场现今应力场现今应力场的方向可以的方向可以通过分析井通过分析井壁崩落信息、壁崩落信息、成像测井资成像测井资料得到。料得到。Tg裂裂缝缝开开启启性性分分析析图图2350002345002340002335002330002325002320002315002310002305002300002295006665006670006675006680006685006690006695006700006705006710006715006720000 500 1000 1500CB302CB30-3CB303CB30CB301CB30A-1上马家沟组底裂缝开启性分析图上马家沟组底裂缝开启性分析图0250 500 750CB302CB303 667000 667500 668000 668500 669000 669500 670000231500231000230500230000229500229000CB30A-1下马家沟组底裂缝开启性分析图下马家沟组底裂缝开启性分析图 667000 667500 668000 668500 669000 669500 670000231500231000230500230000229500229000CB30-3CB3020250 500 750CB30A-1冶里冶里-亮甲山组中部裂缝开启性分析图亮甲山组中部裂缝开启性分析图0250 500 750CB302CB30A-1 667000 667500 668000 668500 669000 669500 670000231500231000230500230000229500229000冶里冶里- -亮甲山组底裂缝开启性分析图亮甲山组底裂缝开启性分析图 667000 667500 668000 668500 669000 669500 670000231500231000230500230000229500229000CB3020250 500 750CB30A-1Tg2裂裂缝缝开开启启性性分分析析图图666500667000667500668000668500669000669500670000670500671000671500672000235000234500234000233500233000232500232000231500231000230500230000229500 0 500 1000 1500CB302CB30-3CB303CB30CB301CB30A-1 根据裂缝预测结果，潜山内部裂缝非常发育。埕北根据裂缝预测结果，潜山内部裂缝非常发育。埕北3030潜山带上已见油流的井，埕北潜山带上已见油流的井，埕北3030、301301、302302、303303等等井，都位于两组以上裂缝交切的密集区域或开启性较井，都位于两组以上裂缝交切的密集区域或开启性较好的裂缝发育区。最近完钻的好的裂缝发育区。最近完钻的CB30A-1CB30A-1井井，测井解释的测井解释的有利储层与裂缝发育区吻合较好有利储层与裂缝发育区吻合较好，位于位于几几组裂缝相交组裂缝相交地区，且开启性较好。该井的钻探进一步验证了裂缝地区，且开启性较好。该井的钻探进一步验证了裂缝预测结果的可靠性。预测结果的可靠性。 从裂缝预测结果和开启性分析结果分析，该潜山从裂缝预测结果和开启性分析结果分析，该潜山带还有较大的勘探潜力，建议下一步钻探时根据裂缝带还有较大的勘探潜力，建议下一步钻探时根据裂缝方向打定向井。方向打定向井。( (七七) ) 、裂缝预测结果分析裂缝预测结果分析三、在车古三、在车古201201潜山的应用潜山的应用车古车古201潜山潜山Tg1构造形态构造形态埕埕南南大大层层断断 车古车古201潜山位于潜山位于车西洼陷北部潜山带车西洼陷北部潜山带的东部，潜山主体呈的东部，潜山主体呈北西向的背斜形态，北西向的背斜形态，区内主要发育北东向区内主要发育北东向的正断层。的正断层。 八陡上马家沟八陡上马家沟组、冶里亮甲山组、冶里亮甲山凤山组是该区的主要凤山组是该区的主要油气富集带。油气富集带。 潜山储潜山储层以裂缝、溶孔等次层以裂缝、溶孔等次生孔隙为主。储层裂生孔隙为主。储层裂缝的发育程度控制着缝的发育程度控制着油藏的形成及富集高油藏的形成及富集高产。产。研 究 区 概 况研 究 区 概 况chegu20chegu205chegu204chegu201chegu203chegu202车古车古201潜山潜山Tg1 Tg2三维构造模型三维构造模型快速快速“拼板拼板”法法恢复，检验构造恢复，检验构造解释的合理性。解释的合理性。Tg1裂裂缝缝分分布布图图chegu204chegu201chegu202chegu205chegu20chegu203冶里冶里-亮甲山组底裂缝分布图亮甲山组底裂缝分布图chegu204chegu201chegu202chegu205chegu20chegu203多井多井水平水平最大主应力方向分析最大主应力方向分析车古车古20车古车古201车车古古203203车车古古204204车车古古202202车古车古205古古201-1 最大水平主应力方最大水平主应力方向基本上是北东东南向基本上是北东东南西向向，虽有所不同，西向向，虽有所不同，但变化较小。但变化较小。Tg1裂缝开启性分析图裂缝开启性分析图chegu20chegu205chegu204chegu201chegu203chegu202冶里冶里- -亮甲山组底裂缝亮甲山组底裂缝开启性分析图开启性分析图chegu20chegu205chegu204chegu201chegu203chegu202 根据裂缝预测结果，车古根据裂缝预测结果，车古201201潜山内部裂缝潜山内部裂缝非常发育，主要发育了近东西、北东、北西向的非常发育，主要发育了近东西、北东、北西向的裂缝，沿潜山背斜两侧转折带和断层附近裂缝密裂缝，沿潜山背斜两侧转折带和断层附近裂缝密度较大。度较大。潜山上已见油流的井，潜山上已见油流的井，车古车古201201、202202、205205等井，都位于两组以上裂缝交切等井，都位于两组以上裂缝交切和和开启性较开启性较好的裂缝发育区。好的裂缝发育区。裂缝发育的方向和相对密度与裂缝发育的方向和相对密度与实钻井吻合较好。实钻井吻合较好。 该区最大主应力方向基本上是北东东南西该区最大主应力方向基本上是北东东南西西向，与主要裂缝的发育方向有很好的一致性，西向，与主要裂缝的发育方向有很好的一致性，因此，从应力场角度看，大部分裂缝的开启性都因此，从应力场角度看，大部分裂缝的开启性都较好。较好。裂缝预测结果分析裂缝预测结果分析四、认四、认 识识 1 1、3 3D MOVED MOVE软件软件裂缝预测技术具有独特的优势，与前裂缝预测技术具有独特的优势，与前述的一些方法相比，述的一些方法相比，；它的裂缝预测它的裂缝预测较较细致，细致，显示显示也也更加更加直观直观。 2 2、该软件的裂缝预测结果的可靠性、该软件的裂缝预测结果的可靠性，因此裂缝预测时要加强地质研究，建立合，因此裂缝预测时要加强地质研究，建立合理精细的三维构造模型。理精细的三维构造模型。 3 3、裂缝预测过程中应充分利用、裂缝预测过程中应充分利用等资料，用以约束裂缝预测和对比分析预测的等资料，用以约束裂缝预测和对比分析预测的效果，使之更接近实际情况。效果，使之更接近实际情况。 4 4、3 3DMove DMove 软件引进以后应用于埕北软件引进以后应用于埕北3030潜山潜山带和车古带和车古201201潜山，预测结果与测井资料得到的裂潜山，预测结果与测井资料得到的裂缝方位等结果有较好的一致性，缝方位等结果有较好的一致性，而且而且两口两口新钻井新钻井的钻探情况也很好地验证了裂缝预测结果的可靠的钻探情况也很好地验证了裂缝预测结果的可靠性，性，说明说明该项技术有较强的裂缝预测能力该项技术有较强的裂缝预测能力. . 胜利油田有着丰富的潜山地质构造资料，非常胜利油田有着丰富的潜山地质构造资料，非常适合该软件发挥优势。适合该软件发挥优势。相信该软件在油田潜山相信该软件在油田潜山裂缝性储层的勘探开发中能够发挥更大的作用。裂缝性储层的勘探开发中能够发挥更大的作用。