基于PFC数值模拟技术的隐性走滑断层判定方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于PFC数值模拟技术的隐性走滑断层判定方法及系统，属于构造地质学和数值模拟领域。方法包括：通过平行采样的方式对研究区域进行取样，并将岩样进行室内三轴压缩试验，获得宏观岩石力学参数；根据模拟试样的几何尺寸，将宏观岩石力学参数通过三轴压缩数值模拟技术转换为细观岩石力学参数；根据断层的几何学特征参数、地层岩性特征参数以及细观岩石力学参数构建模拟试样的PFC3D数值模型；根据断层的运动学参数加载边界条件至所述PFC3D数值模型，开展数值模拟试验，待模拟结束后得到模拟结果状态图；根据模拟结果状态图判定隐性走滑断层是否存在以及是否形成连接。采用本发明专利技术方法能够准确判定隐性走滑断层是否存在以及是否形成连接。存在以及是否形成连接。存在以及是否形成连接。

【技术实现步骤摘要】
基于PFC数值模拟技术的隐性走滑断层判定方法及系统


[0001]本专利技术涉及构造地质学和数值模拟
，特别是涉及一种基于PFC数值模拟技术的隐性走滑断层判定方法及系统。

技术介绍

[0002]走滑断层与油气资源的关系十分密切，其既可以作为油气运移的重要通道，又可以作为油气聚集的遮挡物，形成与断层相关的油气藏。勘探实践表明，单位面积产、储量丰富的含油气盆地几乎都与走滑断层的活动相关，因此走滑断层的形成演化主控因素的研究对油气资源勘探具有非常重要的指导意义。对于大型走滑断裂的识别，大多以地震资料为主，结合露头、重磁电资料进行联合识别，但是对于与显性走滑伴生的、具有走滑断层特征的隐性走滑断层的识别却很难，然而在走滑断层的生长演化过程中常常会伴生隐性走滑断层。隐性走滑断层的活动较弱，位移不明显，地震资料不易识别，常出现实际钻井显示和地震资料的解释相矛盾的现象；前人也曾提出运用位移梯度法来判断隐性断层的存在，但是地应力是动态变化的，如果所研究断层是经多期不同方向应力作用所形成的，则该方法所预测的结果将与实际严重不符，且此方法过于单一，不易找出相关佐证依据。因此，该方法只适合作为判断隐性走滑断层是否存在的一个辅助方法，而不能作为判断隐性走滑断层是否存在的主流方式。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种基于PFC数值模拟技术的隐性走滑断层判定方法及系统，以解决现有技术中无法准确判定隐性走滑断层是否存在的技术难题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种基于PFC数值模拟技术的隐性走滑断层判定方法，包括：
[0006]根据所研究断层所在研究区域的相关地质资料，获取断层的几何学特征参数、地层岩性特征参数和运动学参数，以及研究区域所对应模拟试样的几何尺寸；所述相关地质资料包括构造图、地震剖面图以及断层面形态三维立体图；所述断层的几何学特征参数包括断层倾角、断层走向、断层倾向；所述断层的地层岩性特征参数包括断层所在研究区域的地层厚度及岩性差异；所述断层的运动学参数包括断层所在研究区域的构造演化特征、断裂活动期次及演化历史；
[0007]通过平行采样的方式对研究区域进行取样，并将岩石样品进行室内三轴压缩试验，获得宏观岩石力学参数；
[0008]根据所述模拟试样的几何尺寸，将所述宏观岩石力学参数通过三轴压缩数值模拟技术转换为细观岩石力学参数；
[0009]根据所述断层的几何学特征参数、地层岩性特征参数以及所述细观岩石力学参数构建模拟试样的PFC3D数值模型；
[0010]根据所述断层的运动学参数加载边界条件至所述PFC3D数值模型，开展数值模拟
试验，待模拟结束后得到模拟结果状态图；
[0011]根据所述模拟结果状态图判定隐性走滑断层是否存在以及是否形成连接。
[0012]可选地，所述通过平行采样的方式对研究区域进行取样，并将岩石样品进行室内三轴压缩试验，获得宏观岩石力学参数，具体包括：
[0013]对研究区域的每个层位进行平行采样，得到具有研究区域每个岩层性质代表性的岩石样品；
[0014]将所有岩石样品进行室内三轴压缩试验，得到代表每个岩层岩石力学的宏观岩石力学参数；所述宏观岩石力学参数包括杨氏模量、泊松比、抗拉强度、抗压强度、峰值强度、摩擦系数。
[0015]可选地，所述根据所述模拟试样的几何尺寸，将所述宏观岩石力学参数通过三轴压缩数值模拟技术转换为细观岩石力学参数，具体包括：
[0016]根据所述模拟试样的几何尺寸以及用以模拟试验的计算机的运算能力，计算得出构建PFC3D三轴压缩数值模型的颗粒粒径，并构建出PFC3D三轴压缩数值模型；
[0017]基于所述PFC3D三轴压缩数值模型进行PFC3D三轴压缩数值模拟试验，同时运用试错法以及线性回归法，得到该颗粒粒径体系下研究区域岩石力学参数对应的宏
‑
细观参数转换关系；
[0018]根据所述宏
‑
细观参数转换关系将所述宏观岩石力学参数转换为对应的细观岩石力学参数；所述细观岩石力学参数包括刚度比、平行粘结强度、有效弹性模量。
[0019]可选地，所述根据所述模拟结果状态图判定隐性走滑断层是否存在以及是否形成连接，具体包括：
[0020]根据所述模拟结果状态图直观判定隐性走滑断层是否存在，并借助位移梯度法和/或勘探实际来辅助判定隐性走滑断层是否形成连接。
[0021]可选地，所述借助位移梯度法来辅助判定隐性走滑断层是否形成连接，具体包括：
[0022]借助位移梯度法，通过公式DL＝R/G计算断层的延伸长度DL；其中R表示地震垂向分辨率；G表示断层端部位移曲线的斜率；
[0023]根据所述断层的延伸长度DL结合所述模拟结果状态图来判定隐性走滑断层是否形成连接。
[0024]一种基于PFC数值模拟技术的隐性走滑断层判定系统，包括：
[0025]参数获取模块，用于根据所研究断层所在研究区域的相关地质资料，获取断层的几何学特征参数、地层岩性特征参数和运动学参数，以及研究区域所对应模拟试样的几何尺寸；所述相关地质资料包括构造图、地震剖面图以及断层面形态三维立体图；所述断层的几何学特征参数包括断层倾角、断层走向、断层倾向；所述断层的地层岩性特征参数包括断层所在研究区域的地层厚度及岩性差异；所述断层的运动学参数包括断层所在研究区域的构造演化特征、断裂活动期次及演化历史；
[0026]三轴压缩试验模块，用于通过平行采样的方式对研究区域进行取样，并将岩石样品进行室内三轴压缩试验，获得宏观岩石力学参数；
[0027]三轴压缩数值模拟模块，用于根据所述模拟试样的几何尺寸，将所述宏观岩石力学参数通过三轴压缩数值模拟技术转换为细观岩石力学参数；
[0028]数值模型构建模块，用于根据所述断层的几何学特征参数、地层岩性特征参数以
及所述细观岩石力学参数构建模拟试样的PFC3D数值模型；
[0029]数值模拟试验模块，用于根据所述断层的运动学参数加载边界条件至所述PFC3D数值模型，开展数值模拟试验，待模拟结束后得到模拟结果状态图；
[0030]隐性走滑断层判定模块，用于根据所述模拟结果状态图判定隐性走滑断层是否存在以及是否形成连接。
[0031]可选地，所述三轴压缩试验模块具体包括：
[0032]平行采样单元，用于对研究区域的每个层位进行平行采样，得到具有研究区域每个岩层性质代表性的岩石样品；
[0033]三轴压缩试验单元，用于将所有岩石样品进行室内三轴压缩试验，得到代表每个岩层岩石力学的宏观岩石力学参数；所述宏观岩石力学参数包括杨氏模量、泊松比、抗拉强度、抗压强度、峰值强度、摩擦系数。
[0034]可选地，所述三轴压缩数值模拟模块具体包括：
[0035]颗粒粒径计算单元，用于根据所述模拟试样的几何尺寸以及用以模拟试验的计算机的运算能力，计算得出构建PFC3D三轴压缩数值模型的颗粒粒径，并构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于PFC数值模拟技术的隐性走滑断层判定方法，其特征在于，包括：根据所研究断层所在研究区域的相关地质资料，获取断层的几何学特征参数、地层岩性特征参数和运动学参数，以及研究区域所对应模拟试样的几何尺寸；所述相关地质资料包括构造图、地震剖面图以及断层面形态三维立体图；所述断层的几何学特征参数包括断层倾角、断层走向、断层倾向；所述断层的地层岩性特征参数包括断层所在研究区域的地层厚度及岩性差异；所述断层的运动学参数包括断层所在研究区域的构造演化特征、断裂活动期次及演化历史；通过平行采样的方式对研究区域进行取样，并将岩石样品进行室内三轴压缩试验，获得宏观岩石力学参数；根据所述模拟试样的几何尺寸，将所述宏观岩石力学参数通过三轴压缩数值模拟技术转换为细观岩石力学参数；根据所述断层的几何学特征参数、地层岩性特征参数以及所述细观岩石力学参数构建模拟试样的PFC3D数值模型；根据所述断层的运动学参数加载边界条件至所述PFC3D数值模型，开展数值模拟试验，待模拟结束后得到模拟结果状态图；根据所述模拟结果状态图判定隐性走滑断层是否存在以及是否形成连接。2.根据权利要求1所述的隐性走滑断层判定方法，其特征在于，所述通过平行采样的方式对研究区域进行取样，并将岩石样品进行室内三轴压缩试验，获得宏观岩石力学参数，具体包括：对研究区域的每个层位进行平行采样，得到具有研究区域每个岩层性质代表性的岩石样品；将所有岩石样品进行室内三轴压缩试验，得到代表每个岩层岩石力学的宏观岩石力学参数；所述宏观岩石力学参数包括杨氏模量、泊松比、抗拉强度、抗压强度、峰值强度、摩擦系数。3.根据权利要求2所述的隐性走滑断层判定方法，其特征在于，所述根据所述模拟试样的几何尺寸，将所述宏观岩石力学参数通过三轴压缩数值模拟技术转换为细观岩石力学参数，具体包括：根据所述模拟试样的几何尺寸以及用以模拟试验的计算机的运算能力，计算得出构建PFC3D三轴压缩数值模型的颗粒粒径，并构建出PFC3D三轴压缩数值模型；基于所述PFC3D三轴压缩数值模型进行PFC3D三轴压缩数值模拟试验，同时运用试错法以及线性回归法，得到所述颗粒粒径对应的宏
‑
细观参数转换关系；根据所述宏
‑
细观参数转换关系将所述宏观岩石力学参数转换为对应的细观岩石力学参数；所述细观岩石力学参数包括刚度比、平行粘结强度、有效弹性模量。4.根据权利要求3所述的隐性走滑断层判定方法，其特征在于，所述根据所述模拟结果状态图判定隐性走滑断层是否存在以及是否形成连接，具体包括：根据所述模拟结果状态图直观判定隐性走滑断层是否存在，并借助位移梯度法和/或勘探实际来辅助判定隐性走滑断层是否形成连接。5.根据权利要求4所述的隐性走滑断层判定方法，其特征在于，所述借助位移梯度法来辅助判定隐性走滑断层是否形成连接，具体包括：
借助位移梯度法，通过公式DL＝R/G计算断层的延伸长度DL；其中R表示地震垂向分辨率；G表示断层端部位移曲线的斜率；根据所述断层的延伸长度DL结合所述模拟结果状态图来判定隐性走滑断层是否形成连接。6.一种基于PFC数值模拟技术的隐性走滑断层判定系统，其特征在于，包括：参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，姜振学，徐旭辉，
申请(专利权)人：中海石油中国有限公司湛江分公司，
类型：发明
国别省市：