一种基于水动力学的沉积相预测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于水动力学的沉积相预测方法。它包括确定主要控砂地质因素；运用地层埋藏史，对盆地进行恢复；按照颗粒搬运方式的不同，将沉积物分为二类；根据沉积组分的模拟表征计算沉积物的沉积量，重复模拟直至模拟结束；选取1‑4400时刻中的平面数据，同时选取一条剖面进行分析，确定剖面沉积相；顺物源方向或垂直于物源方向任选取一条剖面，将剖面的数据筛选提取出来，结合图件的特征确定剖面的沉积相；确定剖面各个组分比例关系与沉积相的对应关系：根据选取的剖面和确定的剖面沉积相分析剖面中砂泥比例与沉积相之间的对应关系；确定平面沉积相。具有能对沉积区沉积相进行定量描述的优点。

A prediction method of sedimentary facies based on hydrodynamics

The invention discloses a method for predicting a sedimentary facies based on hydrodynamics. It includes the main geological factors controlling sand; using the burial history of basin restoration; according to the different ways of handling particles, the sediments are divided into two categories; calculation of sediment deposition amount according to the simulation and characterization of sedimentary components, repeat the simulation until the end of the simulation; data from 1 to 4400 plane moment, at the same time selection a profile analysis, determine the profile of sedimentary facies; source direction along or perpendicular to the direction of source select a profile, the profile data were extracted to determine the profile of sedimentary facies maps with characteristics; to determine the relation between the profile of each component proportion and sedimentary facies: according to the selected profile and to determine the relationship between sedimentary facies analysis and sedimentary section of sand shale ratio phase; determine the plane sedimentary facies. It has the advantages of quantitative description of sedimentary facies in sedimentary area.

【技术实现步骤摘要】
一种基于水动力学的沉积相预测方法
本专利技术涉及油气勘探开发
，更具体地说它是一种基于水动力学的沉积相预测方法。
技术介绍
在传统的地质研究中，对于沉积相预测往往采用多种方法相互结合，相互验证，比如地质，地球物理，地球化学，遗迹学方法以及相标志量化分析，从而判断该区沉积相类别；但是这些方法不能孤立进行，否则降低了沉积相分析的精度和准确性。现有技术其成本大，实验过程受人为因素大，不能贴近真实情况。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于水动力学的沉积相预测方法,对沉积区沉积相进行定量的描述，使沉积区沉积相更加符合实际的地质过程，满足地质工作者的需求。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种基于水动力学的沉积相预测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：确定主要控砂地质因素：从沉积砂体的沉积动力学特征出发，开展沉积学调查研究，确定研究区沉积砂体的包括地貌的起伏变化、坡度变化的构造地质特征和包括流量、流速、水平面波动的沉积动力控制因素；步骤2：运用地层埋藏史，对盆地进行恢复；在盆地恢复的基础上，建立盆地沉积砂体体系动力学模拟系统，分析物源、水动力条件参数和构造特征参数对砂体分布演化的影响；首先依据Navier-Stocks方程的并行有限元算法模拟研究区的流场分布，将流场分布数据与地质资料进行对比分析，调整水动力条件参数，符合地质条件；控制方程包括连续性方程、动量方程；Navier-Stocks方程是在连续性和动量方程的基础上对包括粘度、密度、重力加速度的水动力学影响因素的表征；连续性方程公式如下：其中，ζ：自由表面到基准面的距离，m；D：基准面以下的水深，m；U、V：平均速度，m/s；Q：流量，m3/s；动量方程公式如下：其中：ζ：自由表面到基准面的距离，m；D：基准面以下的水深，m；U、V：平均速度，m/s；ρ：流体密度，kg/m3；P：压强，Pa；H：总共的水深H＝d+ζ，m；E：系统的蒸发量，mm；vV：垂直涡流粘度，m2/s；fv、fu：垂直、水平方向的摩擦系数；步骤3：按照颗粒搬运方式的不同，将沉积物分为粘性泥沙和非粘性泥沙二类，对于粘性泥沙采用扩散方程进行沉积模拟，扩散方程公式如下：其中：c：沉积组分的浓度，kg/m3；u,v,ω：水流的速度分量，m/s；εs,x，εs,y，εs,z：沉积组分的扩散系数，m2/s；ωs：沉积组分的沉降速度，m/s；对于非粘性泥沙采用VanRijn的沉积物的沉降函数进行沉积模拟，VanRijn的沉积物的沉降函数公式如下：其中：s：沉积组分的相对密度ρs/ρw；Ds：沉积组分代表粒径，μm；υ：水体的运动粘度，m2/s；将粘性泥沙设定为一固定值，只对粘性泥沙的沉积和剥蚀条件加以约束(这个粘性的泥沙的沉积剥蚀学术界没有确定的值，使用时根据地质工作者的经验进行设定)；步骤4：根据上述步骤3中沉积组分的模拟表征，在分析沉积物的沉积、剥蚀、路过不留三种沉积条件的判断，计算沉积物的沉积量，运用岩石的密度公式ρ＝m/v(ρ为密度、m为质量、v为体积)计算沉积物的体积，根据计算沉积区的大小从而计算沉积物的沉积厚度，将沉积厚度叠加到初始底形上，作为下一时刻的沉积底形；重复上述步骤2至步骤4，直至模拟结束，实现对沉积盆地的定量表征；步骤5：选取1-4400时刻中的的平面数据，同时选取一条剖面进行分析，确定剖面沉积相；顺物源方向或垂直于物源方向任选取一条剖面，将剖面的数据筛选提取出来，做出剖面的含泥量折线图，含砂量折线图，地貌特征分布图，两时刻的厚度差折线图，结合图件的曲线起伏变化，同一距离所对应的含泥量，含砂量，地貌高程，厚度差数值变化特征确定剖面的沉积相；步骤6：确定剖面各个(砂泥)组分比例关系与沉积相的对应关系：根据选取的剖面和确定的剖面沉积相分析剖面中砂泥比例与沉积相之间的对应关系，得出剖面中砂泥与沉积相之间的对应关系；步骤7：确定平面沉积相：将选取的上述步骤5中的时刻的平面数据中做出含泥量的分布图，再根据上述步骤6中得出的剖面砂泥比例关系与沉积相的对应关系及各图件所反映出的特征预测平面沉积相。在上述技术方案中，所述步骤1中，从沉积砂体的沉积动力学特征出发，开展沉积学调查研究，确定研究区沉积砂体的包括地貌的起伏变化、坡度变化的构造地质特征和包括流量、流速、水平面波动的沉积动力控制因素，得到研究区的地貌图、沉积物的沉积模式、水动力的流量、流速、研究区沉积时间。在上述技术方案中，在步骤3中，在对研究区进行网格化的基础上，根据单井的分层数据、单井沉积相分析成果数据、单井储层结构参数、单井的储层旋回性分析数据、单井的沉积物组分分析数据、单井的沉积演化史数据、单井的古构造恢复数据，运用差值的方法，得到模拟研究区的地形数据、河床的组分数据、河床的糙度数据以及基准面的变化数据。在上述技术方案中，步骤3中，给定模型的边界条件，选择合适的边界条件，模拟水动力条件并与单井的岩相数据、组分分析数据进行验证调整，最终获取合适的水动力条件。在上述技术方案中，步骤3中，根据单井的岩层的分析数据，计算每个坐标点位置的泥沙的含量，对边界中沉积物的供给比例进行约束，运用沉积传输方程、沉降方程模拟再现沉积物的沉积。本专利技术所述的一种基于水动力学的沉积相预测方法中包括水动力模型和沉积模型以及地貌模型三个模型，水动力模型是根据对流扩散方程(N-S方程)模拟水流的扩散与沉积物的扩散传输，在水动力学的基础上对沉积物进行传输搬运，沉积物传输主要是根据泥沙的不同情况，针对粘性泥沙和非粘性泥沙的不同分别用扩散方程和沉降方程来模拟沉积物的沉降；确定沉积相的类型是在考虑水动力的基础上，判断基准面与沉积表面的相对位置，来判断沉积物的沉积与否，达到地质上的模拟效果。本专利技术具有如下优点：(1)对沉积区沉积相进行定量的描述，使沉积区沉积相更加符合实际的地质过程，满足地质工作者的需求；(2)可以对不同的沉积环境进行模拟分析；(3)在模拟过程中不受空间的限制，在模拟过程中受人为因素少；(4)模拟的结果均为量化的参数，可以很好的进行后期的处理分析；(5)模拟的成本低、结果可以反复调试。附图说明图1为本专利技术实施例T＝3500时刻模拟区含泥量折线图。图2为本专利技术实施例T＝3500时刻模拟区含砂1量折线图。图3为本专利技术实施例T＝3500时刻模拟区含砂2量折线图。图4为本专利技术实施例T＝3500时刻模拟区剖面地貌特征分布图。图5为本专利技术实施例顺物源方向选取的剖面图。图6为本专利技术实施例T＝3500时刻模拟区平面含泥量分布图。图7为本专利技术方法工艺流程图。图8为本专利技术实施例T＝3500时刻与T＝4000时刻砂体厚度之差图。图1中，横坐标表示距离，单位为km；纵坐标表示T＝3500时刻模拟区的泥所占的百分比；图2中，横坐标表示距离，单位为km；纵坐标表示T＝3500时刻模拟区的砂1所占的百分比；图3中，横坐标表示距离，单位为km；纵坐标表示T＝3500时刻模拟区的砂2所占的百分比；图4中，横坐标表示距离，单位为km；纵坐标表示高程，单位为m；图5中，横坐标表示距离，单位为km；纵坐标表示距离，单位为km；图6中，横坐标表示距离，单位为m；纵坐标表示距离，单位为m；图8中，横坐标表示距离，单位为km；纵坐标表示距离，单位为m。具体实施方式下面结合附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于水动力学的沉积相预测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：确定主要控砂地质因素：从沉积砂体的沉积动力学特征出发，开展沉积学调查研究，确定研究区沉积砂体的包括地貌的起伏变化、坡度变化的构造地质特征和包括流量、流速、水平面波动的沉积动力控制因素；步骤2：运用地层埋藏史，对盆地进行恢复；在盆地恢复的基础上，建立盆地沉积砂体体系动力学模拟系统，分析物源、水动力条件参数和构造特征参数对砂体分布演化的影响；首先依据Navier‑Stocks方程的并行有限元算法模拟研究区的流场分布，将流场分布数据与地质资料进行对比分析，调整水动力条件参数，符合地质条件；控制方程包括连续性方程、动量方程；Navier‑Stocks方程是在连续性和动量方程的基础上对包括粘度、密度、重力加速度的水动力学影响因素的表征；连续性方程公式如下：

【技术特征摘要】
1.一种基于水动力学的沉积相预测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：确定主要控砂地质因素：从沉积砂体的沉积动力学特征出发，开展沉积学调查研究，确定研究区沉积砂体的包括地貌的起伏变化、坡度变化的构造地质特征和包括流量、流速、水平面波动的沉积动力控制因素；步骤2：运用地层埋藏史，对盆地进行恢复；在盆地恢复的基础上，建立盆地沉积砂体体系动力学模拟系统，分析物源、水动力条件参数和构造特征参数对砂体分布演化的影响；首先依据Navier-Stocks方程的并行有限元算法模拟研究区的流场分布，将流场分布数据与地质资料进行对比分析，调整水动力条件参数，符合地质条件；控制方程包括连续性方程、动量方程；Navier-Stocks方程是在连续性和动量方程的基础上对包括粘度、密度、重力加速度的水动力学影响因素的表征；连续性方程公式如下：其中，ζ：自由表面到基准面的距离，m；D：基准面以下的水深，m；U、V：平均速度，m/s；Q：流量，m3/s；动量方程公式如下：其中：ζ：自由表面到基准面的距离，m；D：基准面以下的水深，m；U、V：平均速度，m/s；ρ：流体密度，kg/m3；P：压强，Pa；H：总共的水深H＝d+ζ，m；E：系统的蒸发量，mm；vV：垂直涡流粘度，m2/s；fv、fu：垂直、水平方向的摩擦系数；步骤3：按照颗粒搬运方式的不同，将沉积物分为粘性泥沙和非粘性泥沙二类，对于粘性泥沙采用扩散方程进行沉积模拟，扩散方程公式如下：其中：c：沉积组分的浓度，kg/m3；u,v,ω：水流的速度分量，m/s；εs,x，εs,y，εs,z：沉积组分的扩散系数，m2/s；ωs：沉积组分的沉降速度，m/s；对于非粘性泥沙采用VanRijn的沉积物的沉降函数进行沉积模拟，VanRijn的沉积物的沉降函数公式如下：其中：s：沉积组分的相对密度ρs/ρw；Ds：沉积组分代表粒径，μm；υ：水体的运动粘度，m2/s；将粘性泥沙设定为一固定值，只对粘性泥沙的沉积和剥蚀条件加以约束；步骤4：根据上述步骤3中沉积组分的模拟表征，在分析沉积物的沉积、剥蚀、路过不留三种沉积条件的判断，计算沉积物的沉积量，运用岩石的密度公式ρ＝m/v计算沉积物的体积，根据计算沉积区的大小从而计算沉积物的沉积厚度，将沉积厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：严秀瑾，尹太举，宋亚开，曾灿，严韵润，王浩，王萌萌，王冬冬，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42