本發(fā)明涉及油氣田勘探開發(fā)領(lǐng)域，尤其是一種斷層、裂縫發(fā)育密度、均勻性以及組合樣式評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)：

在野外或室內(nèi)地質(zhì)工作中，當(dāng)斷層/裂縫發(fā)育時(shí)，其發(fā)育密度、均勻性以及組合樣式準(zhǔn)確定量表征是地質(zhì)工作的一大難點(diǎn)。傳統(tǒng)的斷層/裂縫密度、組合樣式評(píng)價(jià)往往通過(guò)簡(jiǎn)單的米尺測(cè)量、統(tǒng)計(jì)計(jì)算，該過(guò)程工作量大、準(zhǔn)確度低，實(shí)際操作中受到很大的限制；并且斷層/裂縫的密度有尺度效應(yīng)，用不同邊長(zhǎng)的計(jì)算單元，得到的某一地區(qū)的裂縫面密度可能有很大的差異。本發(fā)明專利通過(guò)對(duì)斷層/裂縫的數(shù)據(jù)化，在點(diǎn)充填的基礎(chǔ)上，選定合適的網(wǎng)格單元邊長(zhǎng)，設(shè)計(jì)了斷層/裂縫發(fā)育密度、均勻性以及組合樣式的評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)了裂縫、斷層發(fā)育密度、均勻性以及組合樣式的定量計(jì)算。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決上述問(wèn)題，提供了一種斷層、裂縫發(fā)育密度、均勻性以及組合樣式評(píng)價(jià)方法，它解決了斷層/裂縫參數(shù)計(jì)算過(guò)程中采用人工手段工作量大、費(fèi)時(shí)費(fèi)力且計(jì)算的裂縫、斷層參數(shù)不準(zhǔn)確的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種斷層、裂縫發(fā)育密度、均勻性以及組合樣式評(píng)價(jià)方法，具體步驟如下：

第一步通過(guò)野外觀測(cè)、遙感監(jiān)測(cè)、地震解釋、薄片觀測(cè)、油田動(dòng)態(tài)開發(fā)以及小層對(duì)比等技術(shù)方法，獲取斷層/裂縫的平面展布圖。

第二步斷層/裂縫線數(shù)據(jù)化以及點(diǎn)充填

在識(shí)別每條裂縫、斷層的基礎(chǔ)上，如圖2所示，將每條斷層/裂縫沿著走向線依次取點(diǎn)，斷層/裂縫取點(diǎn)依次標(biāo)記為(a_i0、a_i1、a_i2...a_in-1、a_in)，其中，i表示第i條斷層或裂縫，n為該條斷層或裂縫的取點(diǎn)數(shù)目。設(shè)置斷層/裂縫的充填間距b，間距b太大達(dá)不到斷層/裂縫的計(jì)算精度要求；間距b太小，程序運(yùn)算時(shí)間太長(zhǎng)，因此合適的間距b對(duì)斷層/裂縫參數(shù)準(zhǔn)確、快速計(jì)算至關(guān)重要。對(duì)于斷層，一般間距b在1～100m便能達(dá)到良好的計(jì)算精度；對(duì)于野外觀測(cè)裂縫，一般間距b在1～10cm便能達(dá)到良好的計(jì)算精度；對(duì)于薄片觀測(cè)裂縫，一般間距b在1～100nm便能達(dá)到良好的計(jì)算精度，充填后得到的斷層/裂縫數(shù)據(jù)體為Ω_D(X，Y，Q)。其中X，Y為充填點(diǎn)的坐標(biāo)，Q為該充填點(diǎn)的屬性值，即該充填點(diǎn)為第幾條裂縫/斷層。

第三步合適斷層/裂縫參數(shù)計(jì)算單元邊長(zhǎng)r確定

斷層/裂縫的密度等參數(shù)有尺度效應(yīng)，用不同的計(jì)算單元邊長(zhǎng)r，得到的工區(qū)的斷層/裂縫參數(shù)可能有很大的差異，通過(guò)計(jì)算不同的r平均面密度ρr_aver，擬合公式得到乘冪函數(shù)：

ρr_aver＝a·r^b (1)

公式(1)中，ρr_aver為不同單元邊長(zhǎng)r對(duì)應(yīng)的工區(qū)斷層/裂縫平均面密度，單位：km/km²；r為不同的計(jì)算單元邊長(zhǎng)，單位：km；a、b為擬合系數(shù)，無(wú)量綱。

計(jì)算整個(gè)工區(qū)斷層/裂縫的平均面密度ρ_aver：

公式(2)中，L為工區(qū)內(nèi)斷層/裂縫的總長(zhǎng)度；S為工區(qū)面積。

公式(3)中r_opt為ρr_aver＝ρ_aver時(shí)對(duì)應(yīng)的單元邊長(zhǎng)，單位：km；a、b為擬合系數(shù)，無(wú)量綱。

合適的斷層/裂縫參數(shù)計(jì)算單元邊長(zhǎng)r介于1.8×r_opt～2.2×r_opt，結(jié)合公式(1)-(3)即可確定計(jì)算單元邊長(zhǎng)r。

第四步斷層/裂縫的線密度評(píng)價(jià)模型

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)體Ω_D(X，Y，Q)中落入單元E_k的數(shù)據(jù)體T_D(X，Y，Q)，數(shù)目為node，如圖3所示，對(duì)于任意一個(gè)單元(邊長(zhǎng)r)E_k，在單元邊界依次布置間距為b的m條測(cè)線，第i條測(cè)線計(jì)算斷層/裂縫充填點(diǎn)的篩選條件：

X_k+b·(k-1)＜T_DX≤X_k+b·k (4)

公式(4)中，X_k為單元E_k的左下底角坐標(biāo)，單位：km；b為充填步長(zhǎng)，單位：km；k為單元邊界依次布置的第k條測(cè)線；T_DX為數(shù)據(jù)體T_D充填點(diǎn)的X坐標(biāo)，單位：km。

對(duì)于第i條測(cè)線，記錄數(shù)據(jù)體T_D中充填點(diǎn)X坐標(biāo)滿足公式(4)的點(diǎn)數(shù)n_i，從這n_i個(gè)點(diǎn)中篩選出屬性值Q不同的點(diǎn)數(shù)num_i(即在這n_i個(gè)點(diǎn)中，有num_i條斷層/裂縫穿過(guò)該測(cè)線)。該計(jì)算單元的線密度計(jì)算公式為：

公式(5)中，ρ_l為單元內(nèi)斷層/裂縫線密度，單位：條/km；m為該單元的測(cè)線數(shù)目；r為單元的邊長(zhǎng)，單位：km；num_i為每條測(cè)線經(jīng)過(guò)的斷層/裂縫條數(shù)。

第五步斷層/裂縫的面密度評(píng)價(jià)模型

落入單元E_k的數(shù)據(jù)體T_D(X，Y，Q)，其充值點(diǎn)的數(shù)目為node，該單元的面密度計(jì)算公式為：

公式(6)中，ρ_a為斷層/裂縫的面密度，單位：km/km²；node為落入該單元的斷層/裂縫充填點(diǎn)數(shù)目；b為充填間距，單位：km；r為單元的邊長(zhǎng)，單位：km。

第六步斷層/裂縫的均勻性評(píng)價(jià)模型

如圖4將單元E_k劃分為25個(gè)小柵格，斷層/裂縫分布均勻性采用評(píng)價(jià)指數(shù)G表示為：

公式(7)中，p_i為數(shù)據(jù)體T_D中的數(shù)據(jù)落入第i個(gè)柵格的概率。

第七步斷層/裂縫的組合樣式評(píng)價(jià)模型

如圖5所示，依據(jù)斷層/裂縫的平面形態(tài)、組合關(guān)系，在單個(gè)計(jì)算單元內(nèi)，對(duì)每條斷層/裂縫走向變化大于10°的斷層/裂縫做分段處理，分別計(jì)算分段后斷層/裂縫間的夾角δ_i。定義斷層/裂縫的組合樣式評(píng)價(jià)指數(shù)W為：

公式(8)中，u為計(jì)算單元內(nèi)，將走向變化大于10°的斷層分段處理后，不同“斷層段”走向間夾角的總數(shù)目；δ_i為任意兩條“斷層段”走向之間的夾角，單位：°。

第八步利用公式(1)-(8)編寫相應(yīng)的程序，定量計(jì)算斷層/裂縫的線密度、面密度、均勻性以及組合樣式。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過(guò)對(duì)斷層/裂縫的數(shù)據(jù)化，在點(diǎn)充填的基礎(chǔ)上，選定合適的網(wǎng)格單元邊長(zhǎng)，設(shè)計(jì)了斷層/裂縫發(fā)育密度、均勻性以及組合樣式的評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)了裂縫、斷層發(fā)育密度、均勻性以及組合樣式的定量計(jì)算。本發(fā)明對(duì)于斷層/裂縫參數(shù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算、野外地質(zhì)素描圖的處理等多個(gè)方面具有較高的實(shí)用價(jià)值，并且預(yù)測(cè)成本低廉、可操作性強(qiáng)，能大量減少人力的支出。

附圖說(shuō)明

圖1為一種斷層、裂縫發(fā)育密度、均勻性以及組合樣式評(píng)價(jià)方法的流程圖。

圖2為斷層/裂縫點(diǎn)充填示意圖。

圖3為斷層/裂縫線密度計(jì)算示意圖。

圖4為斷層/裂縫分布均勻性評(píng)價(jià)示意圖。

圖5為斷層/裂縫組合樣式評(píng)價(jià)示意圖。

圖6為金湖凹陷阜二段斷層系統(tǒng)圖。

圖7為計(jì)算單元邊長(zhǎng)確定示意圖。

圖8為金湖凹陷阜二段斷層線密度分布圖。

圖9為金湖凹陷阜二段斷層面密度分布圖。

圖10為金湖凹陷阜二段斷層分布均勻性評(píng)價(jià)圖。

圖11為金湖凹陷阜二段斷層組合樣式評(píng)價(jià)圖

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式：

金湖凹陷在構(gòu)造上位于蘇北盆地東臺(tái)坳陷的西部，是晚白堊世發(fā)育起來(lái)的斷陷盆地。北起建湖隆起，南至天長(zhǎng)凸起，西鄰張八嶺隆起，東為菱塘橋和柳堡兩個(gè)低凸起，地理上跨越江蘇、安徽兩省，面積約5000km²，是蘇北盆地中最大的一個(gè)沉積凹陷(圖6)。在北東向建湖隆起、天長(zhǎng)凸起的控制下，受北東向柳堡低凸起、菱塘橋低凸起及邊界楊村斷裂的制約，阜寧組沉積時(shí)期形成南斷北超、南陡北緩的箕狀凹陷，并呈北東向展布。

金湖凹陷結(jié)構(gòu)為單斷斷超式即簡(jiǎn)單的半地塹，總體表現(xiàn)為東斷西超，邊界斷層為楊村斷層。吳堡事件后，北東向斷裂發(fā)育，單一箕狀凹陷在三垛期分為南北兩個(gè)箕狀斷陷，北為北東向三河次凹為中心，東為石港斷裂帶，西為劉莊西北斜坡的東陡西緩的北東向展布的凹陷結(jié)構(gòu)，南為以龍崗次凹為中心，東、西、北三面為斜坡的南陡北緩的箕狀凹陷結(jié)構(gòu)，凹陷內(nèi)自東向西主要發(fā)育西部斜坡帶、石港斷裂帶、漢澗斜坡帶、卞閔楊構(gòu)造帶、唐灣構(gòu)造帶、寶應(yīng)斜坡帶等正向構(gòu)造單元和三河次凹、漢澗次凹、龍崗次凹、汜水次凹等四個(gè)負(fù)向構(gòu)造單元。

金湖凹陷經(jīng)歷了儀征、吳堡、真武、三垛和鹽城等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成了凹陷內(nèi)部復(fù)雜的斷裂系統(tǒng)(圖6)。金湖凹陷內(nèi)部發(fā)育了不同走向與不同級(jí)別的斷層。南部的楊村斷層作為凹陷主邊界斷層控制了箕狀凹陷的形態(tài)，石港斷層與楊村斷層作為凹陷內(nèi)二級(jí)斷層控制了凹陷內(nèi)次凹的分布。

第1步通過(guò)地震解釋，解釋各類斷裂826條，獲取斷層的平面展布圖(圖6)。

第2步如圖2所示，將每條斷層沿著走向線依次取點(diǎn)，斷層取點(diǎn)依次標(biāo)記為(a_i0、a_i1、a_i2...a_in-1、a_in)，其中，i表示第i條斷層或裂縫，n為該條斷層或裂縫的取點(diǎn)數(shù)目。設(shè)置斷層充填間距b為10m，進(jìn)行點(diǎn)充填后得到充填點(diǎn)6756359個(gè)。

第3步如圖7所示，斷層/裂縫的密度等參數(shù)有尺度效應(yīng)，結(jié)合公式(1)-(3)確定r_opt大小，依據(jù)r_opt大小確定計(jì)算單元邊長(zhǎng)r為7km。

第4步統(tǒng)計(jì)落入每個(gè)數(shù)據(jù)體T_D(X，Y，Q)的數(shù)據(jù)，利用公式(4)-(5)編制程序計(jì)算金湖凹陷的斷層線密度(圖8)。

第5步統(tǒng)計(jì)落入每個(gè)單元的充值點(diǎn)的數(shù)目，利用公式(6)編制程序計(jì)算金湖凹陷的斷層面密度(圖9)。

第6步利用公式(7)編制程序計(jì)算金湖凹陷斷層分布均勻性(圖10)。

第7步利用公式(8)編制程序計(jì)算金湖凹陷斷層構(gòu)造樣式(圖11)。

通過(guò)上述計(jì)算例，金湖凹陷阜二段儲(chǔ)層斷層分布極為復(fù)雜，但通過(guò)設(shè)計(jì)的程序計(jì)算，評(píng)價(jià)了斷層的密度、分布均勻性、組合樣式，認(rèn)為本發(fā)明專利提出的方法準(zhǔn)確可行性，并且運(yùn)算效率高，能夠有效的評(píng)價(jià)斷層/裂縫參數(shù)，為研究的裂縫分布、斷層活動(dòng)、油氣運(yùn)聚與斷層分布的關(guān)系提供基礎(chǔ)資料。

上面以舉例方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限于上述具體實(shí)施例，凡基于本發(fā)明所做的任何改動(dòng)或變型均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。