亚地震断层定量预测方法技术

本发明专利技术涉及的是亚地震断层定量预测方法，这种亚地震断层定量预测方法为：通过构造平衡剖面的绘制、断层变形时期分析、断层变形机制分析，确定断层演化规律，进行断层系统划分，建立断层分形生长模型；建立断层长度‑累积频数的幂律关系以及断层长度和最大断距之间的关系，进行亚地震断层延伸长度、最大断距及数量预测；对断层和地层精细解释，计算每一条断层面上断层位移，建立三维地质模型；建立三维力学模型；建立破裂方位和破裂密度的网格；以确定的亚地震断层延伸长度、最大断距及数量、三维地质力学模拟确定的破裂方位、密度网格为约束条件，利用随机模拟的技术来确定亚地震断层的发育位置和方位。本发明专利技术对亚地震断层进行定量预测，准确性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及断层油气藏地质勘探与开发
，具体涉及一种基于分形理论和三维地质力学模拟的亚地震断层定量预测方法。
技术介绍
断裂作用是控制沉积盆地形成、油气运移与聚集以及改善储层质量的重要因素。通过二维或三维地震数据解释，可以清楚地识别出地下大尺度断裂作用，利用一维钻井资料也可以有效识别小尺度断裂作用，但是对于中尺度的断裂作用（断距大约在几分米到20米之间，常称为亚地震断层，包括孤立的小断层以及大断层的端部，它们通常既不能从地震数据上识别，也不能从井资料上识别。然而，这种亚地震断层是控制有效储层形成、油气成藏、注水开发效果和剩余油分布的关键因素。亚地震断层的存在可以大大提高致密储层的渗透率，改善储层渗透性能，甚至可以为储层提供有效的储集空间，成为裂缝性储集层，例如英国布里斯托尔地区的泥岩储层、加拿大帕克兰油田泥盆系的角岩储层以及我国渤海湾盆地东濮凹陷北部的三叠系纯裂缝型致密砂岩油气藏。另外，由于受断裂形成过程岩石碎裂作用、泥岩涂抹作用、砂泥岩对接变化以及后期胶结作用的影响，亚地震断层渗透率急剧下降，对高孔隙性储层流体流动起到屏障的作用，从而分割储层，破坏储层的横向连续性和连通性，阻碍大规模储层的形成，并影响注水开发效果。例如，在渤中地区某油田注水开发过程中，距离注水井较远的开发井注水受效，而距离注水井较近的开发井注水不受效，但根据三维地震资料解释，各井之间砂体连片且均无地震断层存在，证实为亚地震断层起到了阻水作用。这些低于地震分辨率的亚地震断裂作用可以强烈的控制地下流体流动，因此，准确预测亚地震断层的几何形态、发育强度和分布位置可以为油气田开发数值模拟提供更为可靠的地质模型，从而指导油气田的勘探开发和井网部署。但是，这些亚地震断层通常既不能从地震数据上识别，也不能从井资料上识别，因此，要想准确预测地下亚地震断层的分布是十分困难的，尤其是对于亚地震断层发育位置的确定。目前，针对亚地震断层的定量预测研究，还未提出准确确定亚地震断层数量、延伸长度、最大断距、方位和发育位置的有效方法，还主要是从断层的自相似性去半定量的进行预测，而对于地震断层的端部，则采用位移梯度法进行预测。断层自相似性法预测亚地震断层的主要步骤包括：断层几何学分析、断层系统划分、建立断层自相似性模型、确定亚地震断层数量、亚地震断层分布规律预测等步骤。但是该方法至少存在以下问题：1）在进行断层系统划分时，仅考虑了断层的方位，而没有考虑断层的产状、组合模式以及演化规律等特征；2）仅对亚地震断层的数量进行了预测，没有确定每一条断层的延伸长度和最大断距；3）对于亚地震断层方位的预测，仅仅认为是与地震断层相一致，没有考虑地震断层和岩石非均质性造成的应力扰动作用的影响；4）对于亚地震断层发育位置的确定，只是根据地震断层的分布密度去进行推测，不能进行准确定位，因此，这种方法仅是一种近似的、不准确的方法。利用位移梯度法进行地震断层端部亚地震断层预测的主要步骤包括：绘制位移-距离曲线、拟合断层位移梯度、预测亚地震断层长度。该方法虽然能够对断层端部的亚地震断层进行较好的模拟，但是对于孤立的小断层，该方法是无法预测的，而这些孤立小断层又是大量存在的。综合来看，对于亚地震断层数量、延伸长度、最大断距、方位和发育位置的定量预测，还没有有效的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种亚地震断层定量预测方法，这种亚地震断层定量预测方法用于解决现有的对于亚地震断层数量、延伸长度、最大断距、方位和发育位置的定量预测，不够有效的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：这种亚地震断层定量预测方法包括如下步骤：a.利用三维地震资料，对地震上可以识别的地震断层进行几何学特征精细解释，参数包括断层倾角、走向、延伸长度、最大断距、组合模式；b.利用步骤a中获得的各项断层几何学特征参数，通过构造平衡剖面的绘制、断层变形时期分析、断层变形机制分析，确定断层演化规律，并进行断层系统的划分；c.在步骤b断层系统划分的基础上，按断层系统分组进行断层自相似性分析，并建立断层分形生长模型；d.根据步骤c确定的断层分形生长模型，利用最小二乘法，建立断层长度-累积频数的幂律关系以及断层长度和最大断距之间的关系，进行亚地震断层延伸长度、最大断距及数量的预测；e.利用三维地震资料，对断层和地层进行精细解释，并计算每一条断层面上断层位移的确定，利用解释的断层和地层数据建立三维地质模型；f.在研究区内钻井岩心上钻取高温高压岩石力学实验所需要的直径为25mm、长度为50mm的圆柱状样品，利用这些样品进行三轴岩石力学实验，获取岩石的弹性模量、泊松比、抗张强度、内摩擦角、内聚力等力学参数，建立三维力学模型；g.利用traptester软件，对断层活动期断层附近的应力扰动作用进行数值模拟，结合库伦破裂准则，建立破裂方位和破裂密度的网格；h.步骤c中确定的亚地震断层延伸长度、最大断距及数量和步骤f三维地质力学模拟确定的破裂方位和密度网格为约束条件，利用随机模拟的技术来确定亚地震断层的发育位置和方位。上述方案步骤c中断层自相似性分析的方法：对比不同级次断层密度图，如将地震上识别出的断层按尺度分为两类，大尺度断层和小尺度断层，分别绘制其断层密度图，并将它们与岩心和成像测井解释的裂缝密度图进行对比，如果三者具有相类似的等值线图形，则说明断裂和裂缝是分形的。上述方案中步骤c中断层自相似性分析的方法：利用盒计数算法，利用正方形网格覆盖断层分布图，不断改变正方形网格的尺寸，统计不同尺寸下含断层的网格数量，并绘制在双对数坐标中，其中网格尺寸为横坐标，含断层的网格数量为纵坐标，如果图中数据点为一条直线，则说明断裂系统是分形的。上述方案中步骤c中断层自相似性分析的方法：在双对数坐标中，绘制断层长度-累积断层数量关系图或其它断层参数-累积断层数量关系图，如果图中数据点为一条直线，则说明断裂和裂缝是分形的。上述方案步骤d中进行亚地震断层延伸长度、最大断距及数量的预测通过建立断层自相似性模型进行：1）绘制断层延伸长度与最大断距关系图，采用最小二乘法对公式2进行拟合，求出b1、c1的值，建立断层长度和最大断距的关系；2）绘制断层延伸长度-累积频数关系图，在该图中的最大和最小尺度处，往往会出现一些偏离直线的数据点，这是由于地震资料分辨率限制或截断效应引起的，去掉这些点，利用中间直线部分的数据点，采用最小二乘法对公式2进行拟合，求出b2、c2的值，通过外推就可以获得任意尺度下断层的数量，利用公式2的反函数可以求取每一条断层的延伸长度，利用公式1可以求取每一条断层的最大断距；D=b1×LC1（1）式中，D是最大位移，L是断层长度，b1是常数，C1是幂指数，表征双对数坐标中长度和位移线性关系的斜率；NL=b2×S-C2（2）式中：NL为大于S的断层数量，b2为常数，S为长度或最大断距，C2为幂指数，表征双对数坐标中频率和尺寸之间线性关系的斜率。上述方案步骤g的具体方法为：断裂期应力场数值模拟，根据每条断层的长度和断距，运用边界元数值模拟技术，利用Traptest断层分析软件模拟断裂过程中断层附近的应力扰动作用，获得任意网格点的应力大小和方向；基于岩石力学参数和边界条件，计算任意部位岩体周围的扰动应力场，然后与破裂准则相结合，得到预测的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种亚地震断层定量预测方法，其特征在于：这种亚地震断层定量预测方法包括如下步骤：a. 利用三维地震资料，对地震上可以识别的地震断层进行几何学特征精细解释，参数包括断层倾角、走向、延伸长度、最大断距、组合模式；b. 利用步骤a中获得的各项断层几何学特征参数，通过构造平衡剖面的绘制、断层变形时期分析、断层变形机制分析，确定断层演化规律，并进行断层系统的划分；c. 在步骤b断层系统划分的基础上，按断层系统分组进行断层自相似性分析，并建立断层分形生长模型；d. 根据步骤c确定的断层分形生长模型，利用最小二乘法，建立断层长度‑累积频数的幂律关系以及断层长度和最大断距之间的关系，进行亚地震断层延伸长度、最大断距及数量的预测；e. 利用三维地震资料，对断层和地层进行精细解释，并计算每一条断层面上断层位移的确定，利用解释的断层和地层数据建立三维地质模型；f.在研究区内钻井岩心上钻取高温高压岩石力学实验所需要的直径为25mm、长度为50mm的圆柱状样品，利用这些样品进行三轴岩石力学实验，获取力学参数，力学参数包括岩石的弹性模量、泊松比、抗张强度、内摩擦角、内聚力，建立三维力学模型；g. 利用traptester软件，对断层活动期断层附近的应力扰动作用进行数值模拟，结合库伦破裂准则，建立破裂方位和破裂密度的网格；h. 步骤c中确定的亚地震断层延伸长度、最大断距及数量和步骤f三维地质力学模拟确定的破裂方位和密度网格为约束条件，利用随机模拟的技术来确定亚地震断层的发育位置和方位。...

【技术特征摘要】
1.一种亚地震断层定量预测方法，其特征在于：这种亚地震断层定量预测方法包括如下步骤：a.利用三维地震资料，对地震上可以识别的地震断层进行几何学特征精细解释，参数包括断层倾角、走向、延伸长度、最大断距、组合模式；b.利用步骤a中获得的各项断层几何学特征参数，通过构造平衡剖面的绘制、断层变形时期分析、断层变形机制分析，确定断层演化规律，并进行断层系统的划分；c.在步骤b断层系统划分的基础上，按断层系统分组进行断层自相似性分析，并建立断层分形生长模型；d.根据步骤c确定的断层分形生长模型，利用最小二乘法，建立断层长度-累积频数的幂律关系以及断层长度和最大断距之间的关系，进行亚地震断层延伸长度、最大断距及数量的预测；e.利用三维地震资料，对断层和地层进行精细解释，并计算每一条断层面上断层位移的确定，利用解释的断层和地层数据建立三维地质模型；f.在研究区内钻井岩心上钻取高温高压岩石力学实验所需要的直径为25mm、长度为50mm的圆柱状样品，利用这些样品进行三轴岩石力学实验，获取力学参数，力学参数包括岩石的弹性模量、泊松比、抗张强度、内摩擦角、内聚力，建立三维力学模型；g.利用traptester软件，对断层活动期断层附近的应力扰动作用进行数值模拟，结合库伦破裂准则，建立破裂方位和破裂密度的网格；h.步骤c中确定的亚地震断层延伸长度、最大断距及数量和步骤f三维地质力学模拟确定的破裂方位和密度网格为约束条件，利用随机模拟的技术来确定亚地震断层的发育位置和方位。2.根据权利要求1所述的亚地震断层定量预测方法，其特征在于：所述的步骤c中断层自相似性分析的方法：对比不同级次断层密度图，如将地震上识别出的断层按尺度分为两类，大尺度断层和小尺度断层，分别绘制其断层密度图，并将它们与岩心和成像测井解释的裂缝密度图进行对比，如果三者具有相类似的等值线图形，则说明断裂和裂缝是分形的。3.根据权利要求1所述的亚地震断层定量预测方法，其特征在于：所述的步骤c中断层自相似性分析的方法：利用盒计数算法，利用正方形网格覆盖断层分布图，不断改变正方形网格的尺寸，统计不同尺寸下含断层的网格数量，并绘制在双对数坐标中，其中网格尺寸为横坐标，含断层的网格数量为纵坐标，如果图中数据点为一条直线，则说明断裂系统是分形的。4.根据权利要求1所述的亚地震断层定量预测方法，其特征在于：所述的步骤c中断层自相似性分析的方法：在双对数坐标中，绘制断层长度-累积断层数量关系图或其它断层参数-累积断层数量关系图，如果图中数据点为一条直线，则说明断裂和裂缝是分形的。5.根据权利要求2或3或4所述的亚地震断层定量预测方法，其特征在于：所述的步骤d中进行亚地震断层延伸长度、最大断距及数量的预测通过建立断层自相似性模型进行：1）绘制断层...

【专利技术属性】
技术研发人员：巩磊，付晓飞，平贵东，高帅，贾茹，高铭泽，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23