断裂分形理论的应用.pdfVIP

维普资讯 第 23卷 第6期 大庆石油地质与开发 P．G．0．D．D． 2004年 l2月 ll 文章编号 ：1000—3754 (2004)06-001l-02 断裂分形理论的应用 胡春明 ，周海强 ，李 红。，李贤丽 (1．大庆油田有限责任公司第二采油厂，黑龙汀 大庆 163414；2．胜利油 田有限公司滨南采油厂，山东滨州 256600；3．大庆石油管理局．黑 龙江 大庆 163400；4．大庆石油学院 ，黑龙江 大庆 163318) 摘要：断裂分布和结构形态具有明显的分形结构特征。详细阐述 了断裂分维理论在断裂分布和结构形 态方面的应用。结果表明断裂分维理论能够正确分析断裂分布特征 ，预测断层面的粗糙程度、断裂面 结构力学性质 ，研究断裂的活动规律 ，预测油气的分布。应加强多重分维研究，对正确解决有关断裂 形成、分布、断裂结构面及断裂填充物特征具有重要的意义。 关 键 词：断裂；分形；应用 中图分类号：TEl21．2 文献标识码 ：A 断裂作为 自然界中的一种非常普遍的地质现象， 据。谢和平教授指出_4J：断层面是分形 的，它具有 具有明显的分形结构特征。越来越多的研究表明，断 良好的统计 自相似性的分形特征。断层表面的粗糙形 裂破碎过程具有随机 自相似性 ，断裂的分布和几何形 态与岩石本身的岩性 、形成时的构造地质应力特征等 态具有明显的分形结构 。将分形几何学理论应用 因素有关。因此通过分形插值可以预测断裂带表面的 于断裂系统的研究，不仅有助于了解断裂带本身的性 粗糙的程度 。 质，而且也可以对受断裂控制的油气的分布预测起到 孙洪泉运用分形插值曲面的理论 J，对物探 中 一 定的作用。本文在分析断裂分形理论基础上 ，全面 的地震手段获得的部分断层面标高的数据 ，进行分形 总结了分形理论在断裂体系研究中的应用 ，为进一步 插值研究，模拟出断层面的粗糙形态，提出了纵向压 研究提供参考依据。 缩 比和局部邻域划分的思想和计算步骤，改进了自仿 射分形插值的方法，从而得到了精度较高的断层表面 1 预测断裂体系分布的复杂程度 的粗糙形态 。对进一步提高采矿工程、土木工程的稳 定性和可靠性 ，提供了一种全新的方法。同时对预测 断裂体系空间分布分维值的大小是断层数量、规 断层对流体的封闭与通道作用具有重要的意义。 模、组合方式及动力学机制的综合体现 ，是一项综合 性指标 ，它可以作为断层构造复杂程度的一个定量参 3 预测断裂结构面力学性质 数 。影响断裂构造分维值的因素有介质 的物化性 不同力学性质 的断裂面其分形特征有 明显的不 质、构造应力场及区域构造活动强度等。一般说来 ， 同，分维数能定量地刻画节理及破裂面的粗糙程度， 发育于构造活动强烈 的较浅部 的脆性 、张扭性断裂 带 ，断裂长度较大 ，小断层及分支断层繁多 ，带内破 谢和平等 提出了根据统计参数 和 h (其中 和h 分别为节理粗糙度的平均基长和平均高度)计算节 碎程度高，断层构造愈复杂 ，从而具有较大的分维 理粗糙系数 (JRC)及分维数 ，J的公式。通过计算粗 值 ；反之，发育于构造活动较弱地 区的深部的韧性 、 糙系数 (JRC)及分维数 ，J，可以判断断裂的力学性 剪切断裂带 ，断层较为稀少 ，小断层及分