一种不同尺度裂缝面密度预测方法技术

本发明专利技术涉及油气田勘探开发领域，尤其是一种不同尺度裂缝面密度预测方法。本发明专利技术在断裂带数据化后，通过分析断层、裂缝的相似性，选择合适的分形以及密度计算单元的边长，推导设计相应的算法，实现不同尺度的裂缝面密度表征。本发明专利技术对于不同尺度裂缝面密度预测等方面具有较高的实用价值，并且预测成本低廉、可操作性强，评价结果对预测油气勘探重点区域、裂缝优势分布区域以及后期裂缝孔渗参数的表征等多个方面有一定的指导意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油气田勘探开发领域，尤其是一种不同尺度裂缝面密度预测方法。
技术介绍
在储层裂缝研究中，研究人员已经逐渐认识到不同尺度的裂缝在油气渗流中的作用不同，如何实现不同尺度的裂缝面密度预测已经成为制约裂缝预测的瓶颈。目前，裂缝的面密度预测主要集中在单一尺度的裂缝面密度预测，将不同尺度的裂缝面密度混淆一谈，往往影响裂缝参数的准确评价。在断裂分析过程中，人们逐渐认识到断层、裂缝是同一应力场下作用下不同尺度的产物，在几何学、运动学以及动力学特征上具有统计意义的自相似性。岩石破碎过程具有自相似性，这种自相似性可以用分维定量表征，根据计算维数的定义，提出了不同尺度的裂缝面密度计算模型，开发相应的软件，实现了不同尺度的裂缝面密度定量预测。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述问题，提供了一种不同尺度裂缝面密度预测方法，它解决了裂缝的面密度预测主要集中在单一尺度的裂缝面密度预测，将不同尺度的裂缝面密度混淆一谈的问题。本专利技术的技术方案为：一种不同尺度裂缝面密度预测方法，具体步骤如下：第一步通过地震解释、油田动态开发以及小层对比，获取断裂平面展布图利用相关地震解释软件，通过精心地震解释获得工区的断裂平面展布图，通过油田动态开发以及小层对比确定工区次级断层的展布，形成研究区的断裂平面展布图。第二步工区断层-构造裂缝相似性分析通过统计断层、裂缝的空间展布，裂缝、断层的规模、尺度分析，确定工区断层、裂缝的相似性，初步分析研究区断裂系统的相似性，论证基于相似性理论预测不同尺度的裂缝面密度的可行性。第三步断裂数据化以及点充填在识别每条裂缝、断层的基础上，如图2所示，将每条断层沿着走向线依次取点，断层取点依次标记为(ai0、ai1、ai2...ain-1、ain)，其中，i表示第i条断层或裂缝，n为该条断层的取点数目。设置断层的充填间距b，充填后得到的断层数据体为ΩD(X，Y)；其中X，Y为充填点的坐标。第四步分形统计单元边长r以及裂缝面密度计算单元边长L确定在断层分形评价中，断层在一定的尺度范围内存在自相似性，因此合理的设定分形统计单元边长r是断裂自相似性评价的关键，但诸多学者并未给出明确的网格单元边长的选取原则，这也影响断裂分形理论的推广影响；通过不断地变换分形统计单元的边长r，并分别用边长为r/3、r/4、r/5、r/6、r/7、r/8(不同ε)的栅格覆盖，得到工区断层体系单元边长r与信息维、自相似性参数R2、D的分布关系。统计单元边长r越大，断裂信息维D总体呈增大趋势，相关系数R2越大，但不同统计单元间的差异也越小；因此选取信息维D、相关系数R2在趋于稳定后的最小值，在此边长下，一方面断裂具有较高的自相似性，另一方面，单元间同样有较大的差异性。断层、裂缝的密度等参数有尺度效应，用不同的计算单元边长L，得到的工区的裂缝参数可能有很大的差异，本专利技术专利通过不断地变换密度计算单元边长L，并求取对应的平均面密度ρLaver，拟合公式得到乘幂函数：ρLaver=a·Lb---(1)]]>公式(1)中，ρLaver为不同单元边长L对应的工区平均面密度，单位：km/km2；L为不同的计算单元边长，单位：km；a、b为拟合系数，无量纲。计算整个工区断裂的平均面密度ρaver：ρaver=LsumS---(2)]]>公式(2)中，Lsum为工区内断层的总长度；S为工区面积。Lopt=ρaver/ab---(3)]]>公式(3)中Lopt为ρLaver＝ρaver时，对应的边长，单位：km。合适的断裂面密度计算单元边长L介于1.8×ropt～2.2×ropt，从而确定断裂面密度计算单元边长L。第五步分统计单元断裂参数C、D确定在断裂构造的研究过程中，人们已逐渐认识到断裂系统在几何形态、构造演化以及成因动力上具有统计意义的自相似性；断裂分维D是断裂相似性的综合量化指标，其计算原理为：D(F)=-limϵ→0I(ϵ)ln(ϵ)---(4)]]>公式(4)中，Pi是每个信息点落入第i个小栅格的概率；ε为栅格的边长，m。I(r)＝-Dln(r)+C(5)公式(5)中，r为分形统计单元边长，m；D为断裂信息维，无量纲；C为断裂相似性拟合系数。断裂插值充填后，在特定统计单元，统计落入其中的总点数Tsum，将统计单元划分为N(ε)个边长ε的栅格，计落入第i个栅格的点数为Ti，进而可以求取信息点落入不同栅格的概率Pi，I(ε)可以表示为：I(ϵ)=Σi=1N(ϵ)TiTsumln(TsumTi)---(6)]]>通过不断地变换栅格的边长ε，得到不同ε对应的变量I(ε)；对变量ln(ε)、I(ε)线性拟合后，可以得到断裂信息维以及对应的相关系数R2，通过编写程序，移动统计单元，可以计算得到统计单元内的信息维值D。在分形统计区间内，利用公式(1)，通过拟合得到裂缝在分形统计区间内的信息维D以及截距C。第六步不同尺度的裂缝面密度计算模型如图3所示，对于特定的面密度计算单元Ek，将其分为10×10网格，计算断层充填点在不同的小栅格内的概率δij：δij=nijnsum×100%---(7)]]>落入该计算单元Ek尺度为d的裂缝点数Nk可以表示为：Nk＝e-Dln(d)+C(8)单元Ek内，不同的栅格内尺度为d的裂缝面密度ρs可以表示为：ρs=d·Nk·δijL2---(9)]]>公式(9)中，d为裂缝的尺度，m。第七步循环迭代，实现不同单元的不同尺度裂缝面密度预测，并进行模拟结果的对比验证。利用上述算法，编制相应的程序，实现不同单元内栅格面密度的计算，依据岩心观测、薄片观测或者测井解释、地震反演，实现模拟结果验证。本专利技术的有益效果是：本专利技术在断裂带数据化后，在确定断层、裂缝相似性的基础上，选择合适的分形以及密度计算单元的边长，推导设计相应的算法，实现不同尺度的裂缝面密度表征。本专利技术对于不同尺度裂缝面密度预测等方面具有较高的实用价值，并且预测成本低廉、可操作性强，评价结果对预测油气勘探重点区域、裂缝优势分布区域以及后期裂缝孔渗参数的表征等多个方面有一定的指导意义。附图说明图1为一种不同尺度裂缝面密度预测方法的流程图。图2为断裂带数据化取点次序示意图。图3为某一单元内不同栅格的断层充填点概率分布图。图4金湖凹陷阜二段构造简图。图5金湖凹陷阜二段断裂分布图。图6金湖凹陷阜二段断层、裂缝走向展布相似性。图7金湖凹陷阜二段断层长度与裂缝规模相似性。图8金湖凹陷阜二段断层分形统计边长确定示意图。图9金湖凹陷阜二段断裂密度统计边长确定示意图。图10金湖凹陷阜二段断裂信息维D分布图。图11金湖凹陷阜二段薄片尺度裂缝面密度分布图。图12金湖凹陷阜二段岩心尺度裂缝面密度分布图。具体实施方式下面结合附图说明本专利技术的具体实施方式：金湖凹陷在构造上位于苏北盆地东台坳陷的西部，是晚白垩世发育起来的断陷盆地。北起建湖隆起，南至天长凸起，西邻张八岭隆起，东为菱塘桥和柳堡两个低凸起，地理上跨越江苏、安徽两省，面积约5000km2，是苏北盆地中最大的一个沉积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不同尺度裂缝面密度预测方法，预测的步骤如下：1)通过地震解释、油田动态开发以及小层对比，获取断裂平面展布图；2)通过统计断层、裂缝的空间展布，裂缝、断层的规模、尺度分析，确定工区断层、裂缝的相似性，初步分析研究区断裂系统的相似性，论证基于相似性理论预测不同尺度的裂缝面密度的可行性；3)在识别每条裂缝、断层的基础上，将每条断层沿着走向线依次取点，断层取点依次标记为(ai0、ai1、ai2...ain‑1、ain)，其中，i表示第i条断层，n为该条断层的取点数目；设置断层的充填间距b，充填后得到的断层数据体为ΩD(X，Y)；其中X，Y为充填点的坐标；4)确定分形统计单元边长r以及裂缝面密度计算单元边长L，通过不断地变换分形统计单元的边长r，并分别用边长为r/3、r/4、r/5、r/6、r/7、r/8的栅格覆盖，得到工区断层体系单元边长与r信息维、自相似性参数R2、D的分布关系，选取信息维D、相关系数R2在趋于稳定后的最小值作为断裂分形统计单元边长r；用不同的计算单元边长L，得到的工区的裂缝参数可能有很大的差异，通过不断地变换密度计算单元边长L，并求取对应的平均面密度ρLaver，拟合公式得到乘幂函数：上式中，ρLaver为不同单元边长L对应的工区平均面密度，单位：km/km2；L为不同的计算单元边长，单位：km；a、b为拟合系数，无量纲；同时计算整个工区断裂的平均面密度ρaver：上式中，Lsum为工区内断层的总长度；S为工区面积；上式中，Lopt为ρLaver＝ρaver时，对应的边长，单位：km；合适的断裂面密度计算单元边长L介于1.8×ropt～2.2×ropt，从而确定断裂面密度计算单元边长L；5)确定分统计单元断裂参数C、D，断裂分维D是断裂相似性的综合量化指标，其计算原理为：上式中，Pi是每个信息点落入第i个小栅格的概率；ε为栅格的边长，m；I(r)＝‑Dln(r)+C   (5)上式中，r为分形统计单元边长，m；D为断裂信息维，无量纲；C为断裂相似性拟合系数；统计落入其中的总点数Tsum，将统计单元划分为N(ε)个边长ε的栅格，计落入第i个栅格的点数为Ti，进而可以求取信息点落入不同栅格的概率Pi，I(ε)可以表示为：通过不断地变换栅格的边长ε，得到不同ε对应的变量I(ε)；对变量ln(ε)、I(ε)线性拟合后，可以得到断裂信息维以及对应的相关系数R2，可以计算得到统计单元内的信息维值D；在分形统计区间内，利用公式(1)，通过拟合得到裂缝在分形统计区间内的信息维D以及截距C；6)对于特定的面密度计算单元Ek，为了提高计算精度，将其分为10×10网格，计算断层充填点在不同的小栅格内的概率δij：落入该计算单元Ek内尺度为d的裂缝点数Nk可以表示为： Nk＝e‑Dln(d)+C   (8)单元Ek内，不同的栅格内尺度为d的裂缝面密度ρs可以表示为：公式(9)中，d为裂缝的尺度，m，利用公式(7)‑(9)计算不同尺度的裂缝面密度；7)通过不同单元的循环迭代，实现不同单元的不同尺度裂缝面密度预测，并进行模拟结果的对比验证。...

【技术特征摘要】
1.一种不同尺度裂缝面密度预测方法，预测的步骤如下：1)通过地震解释、油田动态开发以及小层对比，获取断裂平面展布图；2)通过统计断层、裂缝的空间展布，裂缝、断层的规模、尺度分析，确定工区断层、裂缝的相似性，初步分析研究区断裂系统的相似性，论证基于相似性理论预测不同尺度的裂缝面密度的可行性；3)在识别每条裂缝、断层的基础上，将每条断层沿着走向线依次取点，断层取点依次标记为(ai0、ai1、ai2...ain-1、ain)，其中，i表示第i条断层，n为该条断层的取点数目；设置断层的充填间距b，充填后得到的断层数据体为ΩD(X，Y)；其中X，Y为充填点的坐标；4)确定分形统计单元边长r以及裂缝面密度计算单元边长L，通过不断地变换分形统计单元的边长r，并分别用边长为r/3、r/4、r/5、r/6、r/7、r/8的栅格覆盖，得到工区断层体系单元边长与r信息维、自相似性参数R2、D的分布关系，选取信息维D、相关系数R2在趋于稳定后的最小值作为断裂分形统计单元边长r；用不同的计算单元边长L，得到的工区的裂缝参数可能有很大的差异，通过不断地变换密度计算单元边长L，并求取对应的平均面密度ρLaver，拟合公式得到乘幂函数：上式中，ρLaver为不同单元边长L对应的工区平均面密度，单位：km/km2；L为不同的计算单元边长，单位：km；a、b为拟合系数，无量纲；同时计算整个工区断裂的平均面密度ρaver：上式中，Lsum为工区内断层的总长度；S为工区面积；上式中，Lopt为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘敬寿，丁文龙，肖子亢，谷阳，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11