储层构造裂缝定量预测中地质数学模型的建立及应用研究.pdfVIP

第 17卷 4期 天 然 气 地 球 科 学 Vo1．17No．4 2006年 8月 NATURAL GAS GEOSCIENCE Aug． 2006 天然气地质学 储层构造裂缝定量预测中地质数学模型的 建立与应用研究 邓 攀 ，魏国齐 ，杨 泳 (1．中国矿业大学(北京)，北京 100083； 2．中国石油勘探开发研究院廊坊分院，河北 廊坊 065007) 摘 要：储层裂缝的空间分布和裂缝表征参数的定量研究是石油地质学前沿问题，人们常用三雏有 限元数值模拟技术进行构造裂缝的定量预测n]，确定储层裂缝的组系、方位和密度 ，弄清储层裂缝 的三维分布。以辽河欢喜岭地 区为实例进行 了中生界古构造研究与恢复，反演了古区域应力场，建 立了三维地质模型与相应的应力场计算模型，从构造力学和应力场的角度进行 了该区中生界火山 岩储层的裂缝预测l2]。 关键词 ：应力场；裂缝；预测；储层 中图分类号 ：TEl22．2 文献标识码 ：A 文章编号 ：1672—1926(2006)04—0480—05 我国拥有相当数量 的分布于裂缝性储层的油气 参量有最小的计算量 ，从位移又可以方便的计算 出 地质储量，储层中的构造裂缝 占主导地位，故对油气 各节点的应力和应变 。故有限元分析一般采用位移 盆地致密储层构造裂缝空间分布规律的合理预测与 模式。对于三维问题 ，受载的弹性体 ，其变形可 以用 有利区评价 ，对我国油气勘探及开发将起到科学的 体内各点的位移矢量()表示： 指导作用 。 {)一 {uvw} (1) i￡中：U=U(Z，，)，V=V(X，Y，)，W~W(X，，) 1 有限元数值模拟的基本原理 表示该点位移沿 ，Y，方向的分量 ，一般情况下是 三维有限元法是地质学中进行数值模拟 的一种 ， ， 的函数。弹性体的应力状态可用体 内各点的 有效方法，其主要思想是：将一个连续的弹性体用剖 应力矢量 ()表示： 面分成有限个单元，单元之间以节点相联系，通过构 {crj—VaUyUTTT ] (2) 造插值函数和利用节点的平衡条件求得节点上位移 弹性体的应变状态可用体 内各点的应变矢量 的近似值，进而求出单元的应变和应力的近似值 。用 (E)表示 ： 有限元法计算地壳应力场时，第一步就是单元划分 。 {￡)一[￡ y y y ] (3) 单元划分的依据是野外地质调查、地震勘探资料和 处于平衡状态的受载弹性体内，应变与位移、应 钻孔岩心的剖面分析等结果。单元形状一般采用三 力与应变、应力与外力之间存在一定关系，称为弹性 角形单元 。在应力、应变变化剧烈、地质构造复杂的 力学的基本方程，加上边界条件给定，构成求解弹性 区块 ，可设计较小 的单元，应力、应变变化较平缓 的 力学问题的基础。 区块可采用较大的单元 。同时还要考虑介质参数变 I．1 应变一位移关系(几何方程) 化的界面、地质构造迹线、地震活动断层等 。第二步 在弹性体小变形时，应变与位移是线性的，基本 是单元分析 ：对于平面问题 ，每个节点上有 3个可以 方程是 ： 不等的应力分量 、3个可以不等的应变分量 、2个可