一种地质三维构造演化恢复和裂缝预测方法技术

一种地质三维构造演化恢复和裂缝预测方法，包括：S1、对区域构造进行应力演化分析，确定在三维构造演化恢复过程中的应力边界约束条件；S2、建立三维地质模型，包括三维面模型和三维体模型；S3、依据所述S2中三维体模型，建立力学模型；S4、在所述S1中确定的应力边界约束条件下，结合所述S3所建立的力学模型，遵循最小应变原则进行三维构造演化恢复；S5、利用所述S4中的三维构造演化恢复情况，对裂缝发育带进行预测。进行预测。进行预测。

【技术实现步骤摘要】
一种地质三维构造演化恢复和裂缝预测方法


[0001]本专利技术涉及地质探测
，具体为一种地质三维构造演化恢复和裂缝预测方法。

技术介绍

[0002]自然界中，无论是地上还是地下的地质现象都是以三维状态存在的。对地上的大规模的地质现象可能不容易看清其空间上的变化规律，对地下的地质现象用肉眼根本无法看见，因此有时需要借助三维地质建模软件来帮助我们分析和解决实际地质问题。三维构造建模就是基于己知的地质数据(如地层、断层解释数据)，利用地质建模软件以及相关的原理和方法对地质体或地质现象的构造几何形态和拓扑关系进行模拟，是三维地质建模的基础和核心内容。通过建立地层面模型、断层面模型和地质体模型来反映地质构造的空间几何形态和各地质要素(断层与地层、地层与地层、断层与断层)之间的宏观接触关系。结合构造精细解释地震反射剖面、钻井、测井数据以及地质、地震资料建立的精细三维地质模型，对地质解译、地震反演、构造恢复等工作起到核心作用；同时也能更加清晰、准确的展示地下地质体的空间展布规律，帮助我们更加准确、直观地认识地下构造。随着三维构造建模技术在油气资源勘探、水文、城市地质等领域取得的巨大成功，越来越多地质工作者对三维建模重视起来，对三维构造建模技术也提出了更高的要求。
[0003]断层和褶皱的恢复方法一直是构造地质学研究的重点，通过构造恢复可以检验地震反射剖面解释的合理性，确定褶皱和断层的运动学过程，计算构造运动变形的缩短量等。二维平衡剖面构造恢复技术是目前构造恢复应用中最广泛、最成熟的技术手段，而三维构造恢复技术发展相对较慢，最近数十年才发展了一些定量的方法。
[0004]不难看出，现有技术中还存在诸多问题。

技术实现思路

[0005]为此，为了解决现有技术中的上述问题，本专利技术提出一种地质三维构造演化恢复和裂缝预测方法。
[0006]本专利技术通过以下技术手段解决上述问题：
[0007]一种地质三维构造演化恢复和裂缝预测方法，包括：
[0008]S1、对区域构造进行应力演化分析，确定在三维构造演化恢复过程中的应力边界约束条件；
[0009]S2、建立三维地质模型，包括三维面模型和三维体模型；
[0010]S3、依据所述S2中三维体模型，建立力学模型；
[0011]S4、在所述S1中确定的应力边界约束条件下，结合所述S3所建立的力学模型，遵循最小应变原则进行三维构造演化恢复；
[0012]S5、利用所述S4中的三维构造演化恢复情况，对裂缝发育带进行预测。
[0013]进一步的，所述S1具体为：
[0014]对区域构造进行应力演化分析采用公式法，
[0015]当为空间问题时，应力边界约束条件的公式是：
[0016][0017]其中l、m、n是边界面外法线方向与x、y、z轴正向夹角的方向余弦，为面力在x、y、z轴上的投影；
[0018]当为平面问题时，公式为：
[0019][0020]当边界面与坐标轴成一般角度时，先求出边界面的外法线方向与坐标轴正向的夹角的余弦，再代公式。
[0021]进一步的，所述S2具体为：
[0022]所述三维面模型用于确定褶皱和断层在三维空间的延伸状态及交切关系，包括：
[0023]S211、将高精度解释的目的层面数据和断层数据逐层逐个输入；
[0024]S212、加载工区的边界；
[0025]S213、建立断面模型和层面模型；
[0026]S214、建立断层
‑
断层交切模型；
[0027]S215、建立断层
‑
层位交切模型；
[0028]S216、合并所述S211
‑
S2115，形成所述三维面模型；
[0029]S217、以所述S216所建立的三维面模型为基础，设定模型的边界，建立边界与边界、边界与层面、边界与断层以及断层与层面之间的约束链接，以封闭模型内的所有区域，再根据层面的网格，将封闭空间网格化，形成三维体模型。
[0030]进一步的，所述S3具体为：
[0031]在所述S217中所形成的三维体模型的三维域中设置密度和弹性参数,建立力学模型,用于反映实际地层结构的各项力学指标。
[0032]进一步的，所述弹性参数包括：
[0033]杨氏模量、剪切模量、压缩模量、泊松比和拉梅常数；所述杨氏模量、剪切模量和压缩模量为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标,拉梅常数为反映储层变化的标志。
[0034]进一步的，所述S4具体包括：
[0035]S41、在所述S1中确定的应力边界约束条件下，根据断层位移的方向，在上盘和下盘截层线之间建立矢量链接，将大地坐标网格转换为U
‑
V坐标网格,参数化三维空间内的变形曲面，沿着变形曲面最大的矢量方向进行三维构造演化恢复；
[0036]S42、结合所述S217所形成的三维体模型内部各个三维域的力学结构和强度对比，遵循最小应变原则达到三维构造演化恢复前后的体积守恒。
[0037]进一步的，所述S5具体为：
[0038]对所述三维面模型和三维体模型作三维构造演化恢复后，可在层面和实体内部显示恢复应变；所述恢复应变用以度量层面三角网络面积和形状在恢复过程中的变化，若变化值为正，则表示恢复过程中三角网格面积增大，即为拉张变形区；若变化值为负，则表示恢复过程中三角网格面积减小，即为挤压变形区；从而裂缝发育带进行预测。
[0039]本专利技术提供的一种地质三维构造演化恢复和裂缝预测方法，通过对构造建模过程中发生形变的地层和断层面通过计算方法来达到去褶皱和去断层的过程，不仅可以验证构造解释在三维空间的一致性，也可用于计算构造内部的应变状态，确定构造位移变化路径及地层力学结构对构造生长过程的影响。通过这种空间的平衡恢复手段，可使古构造活动恢复到发生初期沉积时期的地层，并展示该时期地层的变形特征，帮助地质工作者了解地层最初时期的受力分布情况和应力发生状况。三维构造恢复应变可以预测构造裂缝的分布、性质、方位以及其他小尺度的构造变形。
附图说明
[0040]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0041]图1是按本专利技术所述的方法建立的三维地质模型的示意图；
[0042]图2是按本专利技术所述的方法建立的三维力学模型的示意图；
[0043]图3是按本专利技术所述的方法进行三维构造演化恢复的示意图。
具体实施方式
[0044]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。需要指出的是，所描述的实施例子仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地质三维构造演化恢复和裂缝预测方法，其特征在于，包括：S1、对区域构造进行应力演化分析，确定在三维构造演化恢复过程中的应力边界约束条件；S2、建立三维地质模型，包括三维面模型和三维体模型；S3、依据所述S2中三维体模型，建立力学模型；S4、在所述S1中确定的应力边界约束条件下，结合所述S3所建立的力学模型，遵循最小应变原则进行三维构造演化恢复；S5、利用所述S4中的三维构造演化恢复情况，对裂缝发育带进行预测。2.根据权利要求1所述的地质三维构造演化恢复和裂缝预测方法，其特征在于，所述S1具体为：对区域构造进行应力演化分析采用公式法，当为空间问题时，应力边界约束条件的公式是：其中l、m、n是边界面外法线方向与x、y、z轴正向夹角的方向余弦，为面力在x、y、z轴上的投影；当为平面问题时，公式为：当边界面与坐标轴成一般角度时，先求出边界面的外法线方向与坐标轴正向的夹角的余弦，再代入上述公式。3.根据权利要求1所述的地质三维构造演化恢复和裂缝预测方法，其特征在于，所述S2具体为：所述三维面模型用于确定褶皱和断层在三维空间的延伸状态及交切关系，包括：S211、将高精度解释的目的层面数据和断层数据逐层逐个输入，对数据进行处理；S212、加载工区的边界；S213、建立断面模型和层面模型；S214、建立断层
‑
断层交切模型；S215、建立断层
‑
层位交切模型；S216、合并所述S211
‑
S2115，形成所述三维面模型；S217、以所述S216所建立的三维面模型为基础，设定模型的边界，建立边界与边界、边界与层面、...

【专利技术属性】
技术研发人员：马瑞伦，
申请(专利权)人：马瑞伦，
类型：发明
国别省市：