一种依靠水平井三维可视化地层对比的构造建模方法技术领域
本发明属于油气开发技术领域，具体涉及一种依靠水平井三维可
视化地层对比的构造建模方法。
背景技术
构造建模是油气开发过程中需要首先开展的主要工作之一，有了
构造模型，油气开发实施的对象油气藏就有了清晰的由层面和断层限
定的空域范围，正是在这个空域限定的范围去实现油气藏各种属性特
征的表征和展示，油气开发的各项工作才能科学合理地逐步开展。由
此可见，构造建模是油气开发能否正常实施的前提。传统的构造建模
是基于地震资料构造解释成果和直井(斜井)地层对比成果进行的。
随着石油工业的深入发展，海上油气、致密油气逐渐成为石油工
业主要的油气资源，这类油气资源采用直井或小斜度井开发的油气采
收率一般都较低，难以实现良好的经济和社会效益。水平井技术是近
年来石油工业应用范围较广的主要技术之一，由于水平井井眼在目的
层中穿行，大幅度增加了流体的渗流面积，提高了单井油气产量，同
时这种技术与平台结合，能大量节约油气生产装备的地表占用面积，
形成“工厂化、集约化”的油气生产模式，因此，平台加水平井的生
产模式在海上油气开发、陆上致密油气(特别是页岩气)开发中得到
了广泛应用。而依靠地震资料构造解释成果和水平井地层对比成果建
立构造模型随之成为石油工作者必须解决的一项难题。
油气构造建模通常是依靠地震资料构造解释成果和测井资料地
层对比成果来完成的。这两者的结合源于测井资料有很高的纵向分辨
率、而横向分辨率因依赖于井间距离常常较低，无法识别井间发育的
小型断层和突变的地层界面，地震资料有较高的横向分辨率、而纵向
分辨率限于声波波长周期难以识别小层界面。通过将地震和测井各自
的优势有机结合能实现精细小层构造建模。
依靠地震解释获得油(气)层组的顶(底)面构造图，然后依靠
测井资料开展多井对比获得油(气)层组的顶(底)面和油(气)层
组内各小层的层面标高数据，最后利用地震解释构造作为趋势约束，
利用测井解释层面标高建立形成油(气)藏及其内部各小层的精细构
造模型，这是现在常用的构造建模技术方案；其中的关键是依靠测井
资料开展多井对比，而这些井要么是直井，要么是将小斜度井校正成
直井后与直井一起通过井间对比获得准确的各级层面标高数据，对于
大斜度井和水平井资料，常常放弃不用。
现有构造建模技术方案中，测井解释层面标高数据是油(气)藏
构造建模的基础，标高数据越准确，建立的构造模型就越可靠。对于
直井或者一般斜井来说，依靠多井对比和井斜校正能获得准确的层面
标高数据；但对于大斜度井甚至是水平井来说，一方面井斜校正的误
差较大，另一方面，由于大斜度井的大斜度段或水平井的水平段在目
标层中穿行，在较大的距离内没有钻遇目标层界面，无法通过井资料
获得层面标高数据，因而大斜度井或是水平井资料在现有构造建模技
术方案中常常不用或者是仅用作参考。这对于仅有少量大斜度井或水
平井的油气藏来说，建立构造模型不是问题，但对于以大斜度井或是
水平井为主要井型开采方式的油气藏，如何有效利用大斜度井或是水
平井开展多井对比获得准确的层面标高数据，从而建立可靠的构造模
型就成为必须解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种依靠水平井三维可视化地层对比的
构造建模方法，解决以大斜度井和水平井为主的油气藏构造建模小层
界面数据稀少，难以建立获得准确、可靠、精细构造模型的难题。
本发明提供了一种依靠水平井三维可视化地层对比的构造建模
方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，向三维可视化软件中导入井头与井轨迹、测井逐点数据、
断层数据和层面数据；
步骤2，结合直井测井逐点数据，依靠常规井-震结合地层对比方
法建立区域地层纵横分布模式；
步骤3，利用直井段测井数据，获得地层层组内部各小层的分布
特征和识别标志，从而形成小层直井段测井识别模式；
步骤4，在考虑小层测井响应特征和视厚度适当变化的基础上建
立小层斜井段测井识别模式；
步骤5，建立小层水平段测井识别模式，建立的时候需要着重分
清井轨迹穿越小层顶、底面的次序；
步骤6，利用输入到三维可视化软件中的井头与井轨迹数据，投
影到平面上即可编制获得井轨迹平面分布图，通过井轨迹平面分布图
分析井轨迹排列特征；
步骤7，在井轨迹排列特征分析的基础上，利用三维可视化软件
即可沿井轨迹切出地层剖面，在切分的地层剖面上，依据沿井轨迹分
布的测井曲线特征，通过分别应用直井段、斜井段和水平段小层测井
识别模式作对比标准，分别确定出直井段穿层点位置、斜井段穿层点
位置、水平段穿层点位置，然后利用三维可视化软件的读取功能即可
方便地读取直井段穿层点标高值、斜井段穿层点标高值、水平段穿层
点标高值，将上述各小层界面的穿层点标高值集合在一起，形成各小
层穿层点标高数据集；
步骤8，水平段穿层点上下层界面标高预测；
步骤9，利用各小层的分层点和预测点组成的标高集构建层面模
型，通过消除层面模型上的异常区域来消除水平段上下小层界面标高
的预测带来的误差；
步骤10，通过整理各小层包括穿层点和预测点的标高数据形成
了丰富的用于建立各小层精细构造模型的标高数据集；
步骤11，将各小层标高数据集输入三维可视化软件，即可利用
由井震结合建立而成的层组构造格架模型为趋势约束，建立构造格架
内各小层的精细构造模型。
进一步，所述步骤8的预测方法具体为：首先，利用下述公式计
算获得层组视厚度比例系数A，
A＝h/H
A——视厚度比例系数，
h——大斜度井或水平井在穿层点处垂直切过层组顶、底界面的
标高差，
H——标准直井切过层组顶、底界面的标高差；
然后，利用下述公式计算水平段穿层点上下小层j的视厚度，确
定小层j的顶、底面位置，
hj＝Hj×A
hj——水平段穿层点上下小层j的视厚度；
Hj——标准直井小层j的视厚度；
j——层组内的小层号；
最后，利用三维可视化软件的读取功能，读取获得水平段穿层点
上下各小层界面的海拔标高。
进一步，所述步骤9在构建层面模型时如果出现异常，则返回水
平段穿层点上下层界面标高预测，如果未出现异常，则进入各小层界
面的标高数据集。
本发明有益效果：
本发明在直井段、斜井段和水平段小层测井识别模式的基础上，
通过三维可视化地层对比方法，获得穿层点及其上下层界面标高数据
集，从而建立获得以水平井为主要井型区域的小层精细构造模型，本
发明提供的这种构造建模方法可以获取较多的以大斜度井和水平井
为主的油气藏构造建模小层界面数据，建立准确、可靠、精细的构造
模型，可广泛应用于海上油气、致密油气的开发。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明方法的流程框图；
图2为发明致密气藏区域地层纵横向分布模式；
图3为本发明在区域地层纵横分布模式基础上建立的1号直井
1-4层地层标准分层模式图；
图4为本发明致密气藏区域内的4号水平井的大斜度段及水平段
的地层标准分层模式；
图5为本发明致密气藏区域内一钻井平台及其相关的直井和水
平井在平面上轨迹排列投影；
图6为本发明致密气藏区域内6号水平井三维可视化小层对比与
校正，a为依据标准分层模式确定6号水平井斜井段和水平段穿层点
标高，利用直井视厚度预测水平段穿层点上下层界面标高，b为利用
3号层顶面穿层点和预测点标高构建层面模型，左：具有局部异常点，
右：重新调整穿层点和预测点标高后建立的层面模型，去掉了异常点；
图7为本发明基于三维可视化地层对比成果建立的三维构造模
型沿井轨迹剖分图，a为利用各小层界面的标高数据集，通过井-震建
立的三维构造，沿6号水平井井轨迹的垂直剖分图，b为利用各小层
界面的标高数据集，通过井-震建立的三维构造，沿5号水平井井轨
迹的垂直剖分图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方
案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部
分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普
通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，
都属于本发明保护的范围。在本申请中描述的各个步骤不限制为上述
步骤，其中的一些步骤可被进一步拆分为更多的步骤，并且一些步骤
可合并为较少的步骤。
以某致密气藏区域构造模型的建立为例，阐述本发明方法。图1
为本发明技术方案流程框图。该方法具体包括：
步骤1，向三维可视化软件中导入井头与井轨迹、测井逐点数据
等井资料，以及断层数据和层面数据等地震解释成果。其中，井头与
井轨迹数据可以确定井的位置及井轨迹；一般来说，自然伽马(GR)、
声波时差(AC)、补偿中子测井(CNL)和密度测井(DEN)这四种
逐点数据的地层界面响应特征较为明显，因此对于地层发育变化不大
的油田或地区，使用测井逐点解释数据可以比较容易的识别出分布广
泛、连续性好的地层。地震解释的层面数据和断层数据，则作为地层
层组界面构造，给定了精细构造建模的基本格架，后续的精细构造建
模，即是在这一格架内部继续细化后完成的。
步骤2，结合直井测井逐点数据，依靠常规井-震结合地层对比方
法建立区域地层纵横分布模式；是对研究区区域地层纵横向分布特征
的充分展示和高度概括，有了区域地层纵横分布模式，整个研究区的
层组分布特征就一目了然了。对于致密油气藏来说，其沉积环境要么
是海相环境，要么是水体能量较低的陆相环境中，这两种环境的总体
特点就是地层连续性好、纵横向分布稳定，层组内部小层的纵横向分
布特征基本与区域层组一致。
图2给出了该致密气藏区域地层纵横向的分布模式，从图中可以
看出一、二、三、四，这四个层组的地层纵横向分布稳定，厚度变化
不大。
步骤3，利用直井段测井数据，获得地层层组内部各小层的分布
特征和识别标志，从而形成小层直井段测井识别模式；依据这样的识
别模式作为标准，进一步开展非直井段小层的测井识别研究就有了基
本依据和对比的参照。即使是以大斜度井或是水平井为主要井型开采
方式的油气藏也一定有一口以上的直井探井，因此，建立这样的小层
直井段测井识别模式是可以做到的。直井各类资料详尽，是正确的确
定分层标准的基础，在油气藏地层划分时，充分利用直井测井数据建
立小层直井段测井识别模式十分重要。
图3是在区域地层纵横分布模式基础上建立的1号直井1-4层地
层标准分层模式图，详细展示了各小层的厚度、层界面的测井响应、
小层岩相和沉积旋回变化等特征。
步骤4，在考虑小层测井响应特征和视厚度适当变化的基础上建
立小层斜井段测井识别模式；
步骤5，建立小层水平段测井识别模式，建立的时候需要着重分
清井轨迹穿越小层顶、底面的次序，相反的的穿越次序将出现明显不
同的镜像测井响应特征；
图4为该致密气藏区域内的4号水平井的大斜度段及水平段的地
层标准分层模式，其中斜井段井轨迹至上而下穿越小层的顺序是4、
3、2、1，与直井一致；但从左到右，水平段井轨迹穿越小层的顺序
是1、2、3、4、3，穿越到3、4、3时在4小层左右两边的3小层的
测井响应为镜像响应，这是水平段地层标准分层模式的独特之处。
步骤6，利用输入到三维可视化软件中的井头与井轨迹数据，投
影到平面上即可编制获得井轨迹平面分布图，通过井轨迹平面分布图，
能够清晰地展示平台中各水平井轨迹的分布方位，排列关系，以及大
斜度段和水平段的延伸特征。图5展示了某致密气藏区域内一钻井平
台及其相关的直井和水平井在平面上轨迹排列投影，该平台上有1口
1号直井、4号-7号共计4口水平井，以平台为中心向东北和西北方
向辐射。
步骤7，在井轨迹排列特征分析的基础上，利用三维可视化软件
即可沿井轨迹切出地层剖面，在切分的地层剖面上，依据沿井轨迹分
布的测井曲线特征，通过分别应用直井段、斜井段和水平段小层测井
识别模式作对比标准，分别确定出直井段穿层点位置、斜井段穿层点
位置、水平段穿层点位置，然后利用三维可视化软件的读取功能即可
方便地读取直井段穿层点标高值、斜井段穿层点标高值、水平段穿层
点标高值，将上述各小层界面的穿层点标高值集合在一起，形成各小
层穿层点标高数据集；图6a展示了6号水平井沿轨迹剖分与对比获
取得到的穿层点，共获得1个4号层顶面穿层点、2个3号层顶面穿
层点、1号层顶面和2号层顶面没有穿层点。
步骤8，由图6展示的小层顶面穿层点不难看出，由于水平井井
轨迹基本上是沿层穿越，能够获得的穿层点非常少，有的层界面甚至
没有穿层点，使得构造建模所需的层面标高值严重缺乏，缺少层面标
高数据难以建立准确、可靠、精细的构造模型。因此，需要充分利用
穿层点，获取更多的层界面标高数据。本发明在上述获得的穿层点的
基础上，进一步采用如下方法预测获得其它小层界面的标高值。首先，
利用下述公式计算获得层组视厚度比例系数A，
A＝h/H
A——视厚度比例系数，
h——大斜度井或水平井在穿层点处垂直切过层组顶、底界面的
标高差，
H——标准直井切过层组顶、底界面的标高差；
然后，利用下述公式计算水平段穿层点上下小层j的视厚度，确
定小层j的顶、底面位置，
hj＝Hj×A
hj——水平段穿层点上下小层j的视厚度；
Hj——标准直井小层j的视厚度；
j——层组内的小层号；
最后，利用三维可视化软件的读取功能，读取获得水平段穿层点
上下各小层界面的海拔标高。图6a展示了6号水平井沿轨迹剖分与
对比后预测得到的穿层点上下各小层界面点。
步骤9，井轨迹剖分后，地层剖面投影与井轨迹间难免存在误差；
同时，水平段上下小层界面标高的预测来源于层组视厚度比例系数，
而地层的纵向变化或多或少会使这一比例在不同小层有所差异。因此，
上述预测或多或少会产生误差。为了更好地消除上述误差，需要利用
上述各小层的分层点和预测点组成的标高集构建层面模型，通过消除
层面模型上的异常区域来消除上述误差。
图6b展示了利用3号层顶面穿层点和预测点标高构建层面模型左边
是原始点建立的模型，发现局部存在异常，通过人工干预编辑后，消
除了这一异常区域。
步骤10，通过整理各小层包括穿层点和预测点的标高数据形成
了丰富的用于建立各小层精细构造模型的标高数据集。
步骤11，将各小层标高数据集输入三维可视化软件，即可利用
由井震结合建立而成的层组构造格架模型为趋势约束，建立构造格架
内各小层的精细构造模型。图7a为利用各小层界面的标高数据集，
通过井-震建立的三维构造，沿6号水平井井轨迹的垂直剖分图，图
7b为利用各小层界面的标高数据集，通过井-震建立的三维构造，沿
5号水平井井轨迹的垂直剖分图。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在
本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均
应包含在本发明的保护范围之内。