复杂断块老油田，是指断层非常发育、断块很小、含油面积相对较小、构造和油气分布却十分复杂^[1]，经过多年勘探开发后，开发难度较大的油田。该类油田的主要特点就是断层数量多，除了主控沉积与成藏的二级断层外，还发育数量众多的三、四级断层，这些小断层横纵切割油藏内部，相互叠置，形成断层配置关系复杂的多个小型断块油气藏。同时，为了满足老区挖潜需求，需对砂体进行三级细分至单砂层，由此呈现出单砂层多且薄的特点，加之储层非均质性强，为了表征储层非均质性，油藏研究要求更加定量化，储层描述要求更加精细^[2]，必须建立精细地质模型才能符合开发后期油田三维地质建模的要求。

港西油田五区二位于北大港构造带港西构造西南翼，北以港西断层为界，西以与之近垂直的分区横断层为界，形成多断层控制的断块破碎油藏。构造面积10 km²，全区共发育两组断裂系统，大小断层约28条。第1组呈北东向，被港西断层和4号断层夹持形成向南倾的断阶鼻状构造。第2组呈近平行的北西向，与第1组近垂直，基本被第1组断层切割形成多个破碎小断块。该区块自1973年投入开发以来，目前已进入开发后期，为了老区稳产，挖潜剩余油，提出二次开发理念，对层系细分研究，在油组、小层研究基础上，根据砂体旋回进一步研究至单砂层级别，主力油组明馆组细分为76个单砂层，属于典型复杂断块老油田。

构造模型包括断层模型和层面模型。断层模型的准确性直接影响构造模型和属性模型的可靠性和实用性^[3]。准确的构造模型必须具备“多维”相符性：断层面要与井钻遇断点一维吻合，断层格架要与二维地震解释吻合，层面要与一维井点分层和二维构造解释吻合，组合模型要在三维空间配置和迭置上符合沉积展布、地质认识规律。针对以上要求，采取逐级控制、分步模拟的构造建模技术对策。按断层级别高级序→低级序依次逐级建立断层模型，按构造解释标准(关键)层→单砂层顺序分步建立层面模型，即先断层模型后层面模型的思路。

逐级分步构造建模的具体步骤是：(1) 利用解释成果建立控制构造、沉积和区域稳定发育的高级序断层，形成全区断层格架；(2) 高级次模型决定了低级次模型分布位置与范围^[4]，在高级序断层模型控制下建立低级序断层模型，如由单井对比出的四级断层，形成整体断层模型；(3) 在断层模型基础上，建立构造解释的标准(关键)层模型；(4) 以标准(关键)层约束，利用井点分层插值形成单砂层层面模型，组成整体构造模型。技术流程如图 1所示。采用此思路建立构造模型最大的优点是，能针对处于开发后期的复杂断块老油田断层多、配置复杂、井网密度大、单砂层多且薄特点，方便准确地从冗杂的地震、地质等信息中找出问题，不断交互修正模型，达到模型精准的要求。

图1(Fig. 1)

图1 复杂断块构造建模技术流程 Fig. 1 Technical processes of complex fault-block structure modeling

按照以上技术思路，对港西油田五区二开展构造建模。对区块内所有断层分级研究，区内28条断层中仅港西、4号断层分别为二级、三级断层，其余均为四级断层。故本次研究中格架断层模型除了选取二、三级断层外，另加上区域稳定发育的四级断层作为格架断层组成，结合地震构造解释成果，快速搭建含9条断层的格架断层模型(图 2，不同颜色分属不同断层)。在格架断层的控制下，利用单砂层平面微构造和单井钻遇断点数据，搭建剩余所有四级断层形成全区断层模型(图 3，不同颜色分属不同断层)，并通过单井断点、构造解释成果与断层模型交互验证，既保证模型与构造解释断层归属一致，又保证单井对比断点与模型断面位置匹配。准确可靠的断层模型建立后，在此基础上，选取一些标准(关键)层作为层面模拟的框架模型。

图2(Fig. 2)

图2 主要断层格架模型 Fig. 2 The main framework fault model

图3(Fig. 3)

图3 全区所有断层模型 Fig. 3 Fault model of the whole area

标准(关键)层选取的依据是：(1) 区域发育稳定且厚度变化不大的层^[5]，如本区馆陶组顶部的块状砂岩，沉积厚度约12 m左右；(2) 在测井上具有独特电性特征而且能明显区别上下相邻地层^[6]，如馆三底部砾岩，岩电特征清楚，为灰色砾岩，电测表现为高阻，是馆陶组和东营组分界线标志层；(3) 地震反射特征明显，便于全区追踪的层，如明一、明二油组顶部一套分布广泛的泛滥平原泥岩沉积。参照这些原则，从76个单砂层中选取明一、明二、明三、馆一、馆二顶和馆三底6个层面作为标准(关键)层，建立层面框架模型(图 4)。在框架模型和断层模型控制下，利用单井精细地层对比和沉积旋回细分单砂层成果，选取合适的插值方法，逐次建立76个单砂层层面模型，并以井点厚度分布来校验其合理性^[7]，与断层模型整合形成全区构造模型(图 5)。据此建立的构造模型提高了构造面分辨率，准确地做到断点、断层的空间归位，大大提高建模精度^[8]。

图4(Fig. 4)

图4 标准(关键)层层面模型 Fig. 4 Surface model of standard (key) layers

图5(Fig. 5)

图5 全区构造模型 Fig. 5 Structural model of the whole area

针对老油田二次开发要求，高精度三维地质模型能提高油气藏研究速度和准确性，将为油藏数值模拟、油气藏整体评价以及油田开发方案设计提供依据^[9]。老油田二次开发，研究精度已达几米厚的单砂层级别，建模人员需要尽可能的将精细地质研究成果，通过计算机手段把储层三维空间分布特征展现出来。模型的精度通过网格体现，包括网格类型和网格大小。网格类型决定了是否能准确表征储层形态，如地质体、断面等；网格大小决定了研究精度，如岩性隔夹层等。利用帕拉代姆最新研发的SKUA软件，相较其它建模软件在网格刻画上有其独特优势。

选用地质网格系统表征储层形态。常规网格选取都是基于pillar(柱状)网格系统，其网格原理必须满足2个原则：与断层平行和与地层顶底连接。在发育简单、垂直断裂和千层饼状地层情况下，pillar网格能表征储层的形态，但是遇到复杂断块油气藏，像港西五区二复杂断裂系统，包括“Y”型、“X”型等断层样式，pillar网格就显得力不从心，pillar网格化就只能简化和臆造模型，显然满足不了真实地质情况表达。SKUA引进了地质网格系统，目的是模拟储层地质和岩石物理组成，在这种新型网格内，网格单元不必与断层平行，一个网格单元是一个简单的立方体沉积物颗粒，因此可以被断层所截切，并且可以被断距所补偿。

地质网格系统体现的优点是：可以模拟任何地质构造，能忠实于复杂地层；使精准地质统计得以实现，避免出现网格畸变；保全了体积和距离的信息，不会出现网格扭曲。图 6为港西五区二实例网格系统划分，直观准确的反映地下构造发育情况，精确保留了断层、地层发育样式。

图6(Fig. 6)

图6 地质网格系统示例(地层切片显示) Fig. 6 Demonstration of geological grid system(Stratigraphic sections show)

精细模型的另一个体现就是网格大小划分。在模拟计算中，网格密度与计算量成反比，网格密度越细，则计算量越大^[10]，理论上模型精度越高。但是必须考虑硬件运行环境要求，网格划分太细，则网格数太多硬件无法运行，太粗体现不了储层非均质性，现有技术条件下只能权衡硬件运行环境匹配模型精度要求。SKUA结合了GPU加速和多核并行运算技术，充分利用限有资源提高运算速率，尽可能提高网格精度。GPU通用计算在处理能力和存储器带宽上相当CPU有明显优势^[11]，目前主要用于地球物理数据处理中，建模应用很少。结合多核并行运算优势，可以最大限度利用硬件资源，缩短计算时间。为满足地质研究成果和老油田二次开发要求，网格精度选取30.0 m×30.0 m×0.5 m，局部含油重点单砂层选取10.0 m×10.0 m×0.2 m网格精度。通过远程服务器调用GPU加速和多核并行对比常规运算，建模速度平均提高30%。

储层地质建模实际上就是用模型来表征储层结构及储层参数的空间分布和变化特征^[12]，储层地质建模的最终目的是在构造模型的基础上，建立能准确反映地下储层属性(岩相、孔隙度、渗透率、饱和度等)空间参数模型，界定有利储集空间位置及其分布范围，从而直接为油田开发方案的制定和调整提供依据^[13]。依靠传统的地质统计学插值随机模拟方法，显然不能达到逼近地质真实储层属性的目的。研究表明，砂体展布规律直接影响着地下流体流动特征，不同的岩相带具有不同的储层物性变异^[14]。碎屑岩储层中，物性的分布也并非孤立存在，如通常孔隙度的分布直接影响渗透率好坏。鉴于此，研究中采取多条件控制、嵌套约束模拟方法建立属性模型。即采取先建立岩相模型，在岩相模型控制下建立孔隙度模型，再分析孔-渗相关性，在相关性好的情况下，渗透率模拟除了利用岩相控制外，还以孔隙度模型作为约束拟合，形成分层次嵌套约束模拟的方法。

在岩相模拟过程中，对泥质含量曲线标准化处理，提取单井垂向概率曲线，加上平面砂体展布成果控制，井间变差函数插值三约束建立岩相模型，保证地质思维指导岩相模型，而并非简单的计算机插值运算，达到逼近地质真实的属性模拟。岩相在很大程度上控制着储层物性的分布，针对不同相类型分别变差分析，同时利用岩相模型控制约束，弥补井点数据不足的缺陷，保证物性参数模拟结果的合理性。

港西油田五区二连片砂体发育较少，测井资料参差不齐，加之开发年限长，资料差异性大，仅依赖测井手段进行属性模拟，很难达到理想效果。在岩相模拟过程中，借助岩芯、动态、地质认识等资料，特别将地质人员认识的单砂层砂体分布图应用到岩相模拟中，增大了模型可靠性。物性模拟中，除了用岩相模型作为约束手段外，渗透率的模拟还考虑与孔隙度的相关性。对区域的孔渗数据进行相关性分析，通过半对数交汇关系分析两者之间相关系数达到0.9，具有明显的正相关性，说明渗透率的变化主要受孔隙度发育程度的控制^[15]，它们具有良好的相关性，因此在渗透率模拟中，采取协同克里金方式，加上孔隙度模型约束，保证物性模拟的优相关性。从模拟结果来看，属性模拟效果明显(图 7)，达到精细储层参数预测的目的。

图7(Fig. 7)

图7 属性模拟效果验证 Fig. 7 Properties simulation results confirmation

(1) 逐级控制、分步模拟的构造建模思路，能有效针对复杂断块老油田地质特点，克服断层多、配置复杂、层多而薄的难点，准确、快速、便捷地建立基础的构造模型。

(2) 发挥SKUA独有的地质网格系统优势，利用GPU加速和多核并行运算技术，在既有硬件资源上建立30.0 m×30.0 m×0.5 m网格精度，重点区域局部多级加密，充分表征储层非均质性，最大限度满足老油田二次开发要求。

(3) 使用多条件控制、嵌套约束模拟属性建模方法，在充分吸收地质认识基础上，保证物性模拟参数优相关性，参数模拟结果合理可靠。