（计算数学专业论文）构造裂缝的评价与软件设计.pdf

摘要 裂缝评价是油气勘探开发的重要组成部分，也是一个重要的地质问题。裂 缝的发育受岩性因素和构造因素控制，是一个比较复杂的问题。 本文应用主曲率分析技术、平面应力分析技术、构造滤波技术，从地质形 态、力学角度、信号处理的角度给出了地质构造的裂缝发育评价。本文改进了 均匀理想介质的构造应力场模拟，采用变力学参数进行构造应力场的模拟，并 取得了良好的效果。本文运用拉格朗日插值、主曲率、曲面拟合、滤波等数学 方法。对地质构造进行了定量的分析，最后对裂缝的发育做了评价。 在地质模型和数学模型的基础上，本文利用v c 开发工具在w i n d o w s 平台 下开发了构造裂缝评价的可视化软件，软件提供了友好的用户界面，而且操作 方便，同时软件集成了s u r f e r 的等值线成图功能。利用此软件对曙光油田长6 2 顶面构造进行了分析，最后对裂缝发育做了综合评价，其效果令人满意，并达 到了预期的目标。 【关键词】拉格朗日插值主曲率平面应力构造滤波裂缝评价 a b s t r a c t f r a c t u r ee v a l u a t i o ni sav e r yi m p o r t a n tp a r to fo i lg a se x p l o r a t i o n ，a n di ti sa n i m p o r t a n tg e o l o g yp r o b l e m t h ed e v e l o p m e n to ff r a c t u r ei sc o n t r o l l e db yt h ef a c to f r o c kc h a r a c t e ra n ds t r u c t u r ec h a r a c t e r , a n di ti sac o m p l e xp r o b l e m t h i sp a p e ru s e sp r i n c i p a lc u r v a t u r e ，p l a n es t r e s sa n ds t r u c t u r ef i l t e r i n gt oe v a l u a t e t h ed e v e l o p m e n to ff r a c t u r ea tg e o l o g ys h a p e ，m e c h a n i c a la n ds i g n a lh a n d l ef a c e t t 1 1 i sp a p e ri m p r o v e st h em e t h o do fs i m u l a t i n gs t r u c t u r es t r e s sf i e l d a n dg e t sa g o o d r e s u l t a tt h es a m et i m e ，t h i sp a p e ru s e sl a g r a n g ei n t e r p o l a t i o n ，p r i n c i p a lc u r v a t u r e a n ds t r u c t u r e f i l t e r i n gt oa n a l y s i s t h eg e o l o g ys t r u c t u r e ，t h e ne v a l u a t e st h e d e v e l o p m e n to f f r a c t u r e b a s e do ng e o l o g ym o d e la n dm a t h e m a t i c sm o d e l ，t h i sp a p e ru s e sv ct od e v e l o p t h es o f t w a r ew h i c hc a ne v a l u a t et h ed e v e l o p m e n to ff r a c t u r e ，t 1 1 i ss o f t w a r ep r o v i d e s ag o o ds u r f a c e ，a n di se a s yt oo p e r a t e ，a n di n t e g r a t es u r f e rt od i s p l a yi s o l i n e a tl a s t t h i sp a p e ru s e st h i ss o f t w a r ea n a l y s i st h es h u g u a n go i lf i e l d ，a n ds y n t h e t i c a l l y e v a l u a t e st h ed e v e l o p m e n to ff r a c t u r e t h er e s u ri ss a t i s f i e d ，a n dr e a c h e st h e a n t i c i p a t i v eg o a l k e y w o r d s ：l a g r a n g ei n t e r p o l a t i o np r i n c i p a l c u r v a t u r e p l a n e s t r e s s s t r u c t u r ef i l t e r i n gf r a c t u r ee v a l u a t i o n 第l 章绪论 第1 章绪论 1 1 裂缝研究意义 六十年代以来，碳酸盐岩中油气储量已接近世界总储量的一半，产量则达 到总产量的6 0 以上。我国碳酸盐岩油气田的勘探开发有着长远悠久的历史。 而碳酸盐岩油气的主要形式之一是裂缝。在碳酸盐岩中，由于裂缝的广泛发育， 使致密的碳酸盐岩成为油气运移的良好通道和储集空间，以至形成具有相当规 模的油气田。此外，对于岩浆岩、变质岩、粘土岩等，若裂缝发育，也可成为 储油气岩层。因此，对裂缝的研究，具有十分重要的实际意义。对裂缝评价的 研究也就有了同样重要的实际意义。研究裂缝的目的就是要阐明裂缝的成因、 性质、分布规律，以及它们与油气富集的关系，使勘探工作有预见性，把井位 尽可能部署在裂缝发育的密集带，达到预期的钻探目的，多快好省的找到油气 田。 近年来大量油气勘探实践表明，裂缝性低渗透油气储层是我国陆相沉积盆 地中的一种主要类型，其资源量约占全国石油资源总量的三分之，目前在各 含油气盆地中均发现有较大比例的低渗透储层分布。随着各盆地勘探程度的不 断提高，估计这类储层所占比例还将大幅度增加。在低渗透储层中，由于裂缝 分布的复杂性，给勘探开发带来很大的困难，因此定量研究和预测裂缝参数及 其在纵向和横向上的发育规律，对指导裂缝性油气藏的勘探具有重要的现实意 义。( 参见文献1 9 ) 从运用的角度看，裂缝研究的重要意义，一方面在于能够提供有效的渗漏 通道、储集空间，并大大增加油井的泄油面积，从而极大的改善储集层的渗透 性；另一方面还在于它往往直接控制着裂缝性油气藏的形成与分布。因此搞清 楚裂缝分布是油气勘探的一个重要环节。 1 2 构造裂缝研究及其软件开发的现状 近年来，裂缝性油气田的比重日趋增长，在对裂缝形成机制和分布规律认 识的基础上，选择一些参数( 如裂缝的方位、产状、力学性质、组系、密度或间 距、切层深度、延伸长度、开度、充填性、裂缝孔隙度和渗透率等) 对地下储层 构造裂缝进行定量描述和预测，成为裂缝性储层研究的关键问题之一。但是， 地下储层构造裂缝的定量描述和预测，在国内外都还是一个肖未完全解决的难 题，正处于探索阶段。( 参见文献1 3 ) 储层裂缝是指由于构造变形作用或物理成岩作用在岩石中形成的没有明显 位移的面状不连续体。裂缝研究有着悠久的历史，但储层裂缝研究是上世纪中 成都理上大学硕士学位论文 叶开始的。至今形成了许多富有特色的研究方法。早在2 0 世纪6 0 年代，以 m u r r a y 等为代表从构造本身的结构特征出发，探讨了构造形变主曲率与裂缝发 育的关系，井提出裂缝性岩体的力学模型。2 0 世纪7 0 年代末和8 0 年代初，国 内以王仁、曾锦光等为代表从构造应力场入手，根据岩石破裂准则开展定量预 测裂缝分布规律的数值模拟方法探讨；9 0 年代，该领域研究有了较大的进展， 丁中一、文世鹏、宋慧珍等将构造应力场数值模拟和地质基础工作紧密结合， 形成和发展了一套以有限元数值模拟为基础的，应用岩石破裂准则进行裂缝定 量预测的研究方法。该方法既严格考虑了裂缝成因机制；又能较好地与油气生 产实际和应用相结合。近年来，裂缝识别技术和岩心定向技术在定量研究覆盖 区裂缝展布、裂缝有效性和油气运移规律上己取得了长足的进展。但在构造裂 缝的定量描述方面，由于其难度比较大，所以国内和国际上这方面的研究有一 定的成果但还不够成熟。 目前有关构造裂缝分析的软件还不多也不成熟，有的甚至还停留在操作很 不方便的控制台命令程序的阶段，而且与解决的实际问题不是完全配套，同时 有一些问题现有的软件没有解决，例如在非均匀介质条件下变力学参数的平面 应力分析。同时现有的软件不能和现成的提供自动化接口的结果成图软件集成， 使得操作很不方便。为此有必要根据实际需要在w i n d o w s 操作系统下编写可视 化的应用软件。 1 3 技术路线 本文主要利用主曲率分析技术、平面应力分析技术、构造滤波分析技术这 三个技术进行构造裂缝评价。曲率分析是从地质构造形态的角度来评价裂缝的 发育程度，平面应力分析是从力学的角度来评价裂缝的发育程度，而构造滤波 是从信号处理的角度来分析处理地质构造，研究了不同方向状态下的地质构造 变形，使得不同方向不同期次的地质构造形态展现出来，从而评价裂缝的发育。 这三项技术相辅相成，既弥补了单项技术的片面性，又可以起到互相验证的作 用，使对裂缝的评价更加真实可靠。在平面应力分析过程中，本文对理想均匀 介质和非均匀介质都给出了相应的计算模型，使得平面应力分析更加灵活，特 别是非均匀介质的计算模型，改变了传统的均匀介质模型，使得结果更加可靠， 精度有了很大的提高。 1 4 本文的主要工作 本文的主要工作是在前人研究的基础上，采用非均匀介质的应力计算模型， 改进了构造裂缝评价方法中的平面应力分析方法；并根据目前常用的构造裂缝 第1 章绪论 评价方法，编制出构造裂缝评价可视化软件。这几个方法具体包括： ( 1 ) 在建立地层变力学参数计算模型的基础上，应用平板变形模型开展构 造变形应力模拟： ( 2 ) m u r r a y 构造曲率裂缝评价技术； ( 3 ) 构造滤波裂缝评价技术。 本文工作的难点： ( 1 ) 在利用构造滤波技术进行构造裂缝的评价时，方向滤波算子的选取； ( 2 ) 如何利用现有的软件技术设计和开发出方便可靠的构造裂缝评价软 件，以及在如何利用s u r f e r 的自动化接口自动生成结果的等值线图。 成都理工大学硕士学位论文 第2 章构造裂缝评价技术 2 1 构造裂缝基础 岩石在断裂变形阶段产生的构造统称为断裂构造。凡断裂两侧的岩石沿断 裂面没有发生明显的位移，或仅有微量位移的断裂，称为裂缝。 裂缝在地壳中的分布是相当普遍的，除了疏松柔韧性的岩石以外，在各时 代的岩层中，都可以见到裂缝。因此裂缝的分布具有普遍性。 裂缝发育不均匀性，是裂缝的另一重要特点。裂缝的大小相差悬殊，可达 数十倍，大的裂缝延伸很远，张开程度较宽，穿过上下岩层，连通情况较好； 小的裂缝，延伸距离及张开程度均小，有的甚至肉眼不能分辨，局限于一个岩 层之内。 裂缝分布的普遍性和发育不均匀性是客观的地质现象，充分认识裂缝发育 不均匀的特性，从中找出裂缝分布的普遍规律，对于指导油气勘探，具有十分 重要的意义。 任何裂缝都是在一定的条件下受了力的作用而产生的。从应力角度考察， 直接形成裂缝的应力只有两种，一是剪应力：一是张应力。因此，裂缝的力学 成因类型就有剪裂缝与张裂缝之分。 剪裂缝是由剪应力所形成的一种裂缝，这个剪切应力，可以从张力或挤压 力诱导而来，也可以是剪切作用而产生的扭应力。不管是哪种力的作用，剪裂 缝面是与最大剪切应力作用方向一致，也就是说，剪裂缝面与变形椭球体的圆 切面方位大体一致。剪裂缝具有以下主要特征： ( 1 ) 剪裂缝产状较稳定，沿走向和倾向延伸较远，但穿过岩性差别显著的不 同岩层时，其产状可能发生改变，反映岩石性质对剪裂缝方位有一定程 度的控制作用。 ( 2 ) 剪裂缝面平直光滑，这是由于剪裂缝是剪破岩层而不是拉破岩层。 ( 3 ) 在剪裂缝面上，常有剪切滑动的擦痕和镜面。擦痕可用来判断剪裂缝两 侧岩石相对位移方向。 ( 4 ) 剪裂缝一般发育较密，即相邻裂缝之间的距离较小，常密集成带。但裂 缝间距的大小又同岩性与岩层厚度有密切的关系，硬雨厚的岩层中的裂 缝间距大于软而薄的岩层，同时，剪裂缝发育的疏密还与应力作用情况 有关。 ( 5 ) 剪裂缝常呈羽列现象，往往一条剪裂缝经仔细观察并非单一的一条裂缝， 而是若干条方向相同首尾相近的小裂缝呈羽状排列而成a ( 6 ) 剪裂缝两壁之间的距离较小，常呈闭合状。但由于后来的风化或地下水 4 第2 章构造裂缝评价技术 的溶蚀作用，可以扩大剪裂缝的壁距；当应力性质由剪性转化为张性后， 闭合状态的剪裂缝也就转化为张裂缝。 ( 7 ) 根据马宗晋等研究，剪裂缝的尾端变化有三种形式：折尾、菱形结环、 裂缝叉。这三种尾端变化均反映了两组共轭剪裂缝不同的结合方式，它 们往往可以同时出现在同一露头上。 张裂缝是由张应力所形成的裂缝，其张应力可以是引张力、挤压力或剪切 力诱导而来，无论何种应力所产生的张裂缝，它的裂缝面总是与变形椭球体最 大变形轴垂直，而与最小变形轴平行。张裂缝具有以下主要特征： ( 1 ) 张裂缝产状不甚稳定，而且往往延伸不远即行消失，单个裂缝短而弯曲， 若干张裂缝则常以侧列关系出现。 ( 2 ) 张裂缝面粗糙不平，发育在砾岩中的张裂缝往往绕砾石而过。平面观察 张裂缝，虽可看出总的走向，但却明显呈不规则的弯曲状或规则的锯齿 状，后者乃追踪先已形成的两组共轭剪切面而成，故又可称追踪张裂缝。 ( 3 ) 张裂缝面没有擦痕。 ( 4 ) 张裂缝一般发育稀疏，裂缝间距较大，即使局部地段发育较多，但也稀 密不均，很少密集成带。 ( 5 ) 张裂缝两壁之间的距离较大，呈开口状或呈楔形，并常被矿脉充填。张 裂缝在裂缝性油气中，常是油气运移的通道和储集的空间。 ( 6 ) 张裂缝的尾端变化形式有两种：树枝状交叉及杏仁结环。树枝状交叉的 小裂缝没有明显的方向性，可与剪裂缝尾端的裂缝叉区别开来；杏仁状 结环成椭圆状，棱角不明显，亦可与剪裂缝尾端的菱形区别开来。 不同构造类型上的裂缝分布规律： ( 1 ) 在长轴背斜构造上，裂缝沿长轴成带分布，在高点最发育，裂缝以张性裂 缝为主，高点部位尚有张性横缝和层间脱空；两翼不对称，张性横缝发 育偏于缓翼和轴线扭曲处的外侧。 ( 2 ) 在短轴背斜上，裂缝沿轴部分布，在高点最发育。裂缝的组系和发育程度 与褶曲强度有关，平缓的低丘状，以一对共轭的斜裂缝为主，裂缝发育 程度相对较差；高丘状者，既有斜裂缝，又有张性裂缝，发育程度较高。 这类背斜在被断层复杂化时，裂缝的分布也随之变化。 ( 3 ) 箱状背斜上，裂缝在顶部最发育，其次在肩部。在肩部既有张性缝，又 有剪性缝，还有层间脱空；在平缓的顶部，一两组斜裂缝为主，若弯曲 增大时，则发育纵缝和横缝。 ( 4 ) 穹窿背斜上，裂缝集中发育在顶部，裂缝组系以一对斜交缝为主，并发 育有纵缝和横缝，组成放射状，向顶部集中。 成都理工大学硕士学位论文 ( 5 ) 向斜地带裂缝的分布，与褶曲强度有关，这是同背斜地带的相似处。但 是，背斜与向斜中应力的分布不一样，裂缝的类型和性质也不同。 ( 6 ) 断层带上裂缝的分布：在断层发育过程中，由于位移滑动引起的应力， 会促使老裂缝进一步发育，形成一些新裂缝。 2 2 主曲率分析 当岩石受构造应力挤压时，会沿某一方向发生弯曲( 初始情况是无弯曲的岩 层) ，中性面以上部位承受拉张应力而形成张裂缝( 图卜1 ) 。中性面以下则承受 挤压力，不能形成张裂缝。 圈1 4 中性面图 曲率法是根据岩层发生形变与曲率的关系来预测张裂缝的分布，一般曲率 越大，张应力也应越大，张裂缝也越发育，曲率值可间接反映张性裂缝的多少 ( 相对值) 。 从数学的观点来看，裂缝分布主要可由构造面的主曲率来反映。通俗地说， 曲面的构造主曲率越大，就越弯曲，越弯曲就越容易有裂缝，所以我们认为由 构造主曲率来反映裂缝分布是合理的。本文采用主曲率法求解构造主曲率，主 曲率平均值相对较高的区域裂缝相对较发育，反之亦然。 构造层面的曲率值反映岩层弯曲程度的大小，因此利用岩层弯曲面的曲率 值分布，可以用于评价因构造弯曲作用而产生的纵张裂缝的发育情况，计算岩 层弯曲的方法很多，本文则采用主曲率法。首先对构造图进行网格化，对构造面 顶界进行构造趋势面拟合，当拟合度达到8 5 以上时，求得趋势面方程： f ( x ，y ) = a x + 印3 + c x 2 y + d x y 2 + e 咿+ f x 2 + 2 + h x + 咖+ j 【z 1 ) 由上述构造面趋势方程按下述方法计算主蓝率值： 胁b + 蹶 6 ( 2 2 ) 第2 章构造裂缝评价技术 舯f 1 = 掣，= 学，。d x ，咖 一! 。( x ，_ y ) z y 。缸却 根据计算结果，将平面上某点处的最大主啦率值进行作图，得到曲率分布图， 进行裂缝分布评价。一般来讲如果地层因受力变形越严重，其破裂程度可能越 大，曲率值也应越大。在进行裂缝发育区判断时，要确定研究区的临界曲率大 小。 临界曲率值采用下式进行计算： 旷巨剧z ( 1 + h d ：) ( 2 _ 3 ) 式中：盯，一岩石的抗张强度，m p a ； 五，一岩石的杨氏模量，m p a ； 日一地层( 破裂层) 厚度一半值，m ； d 7 幺：一地层破裂的临界曲率值，1 k m a 根据上面的计算公式可以得出可用构造面上一点的最大主曲率值作为该点裂缝 发育程度的判据，而以最小主曲率方向指示可能出现的张性缝走向。 根据上面的理论绘制的曲率等值线图反映的是变形层纵向变形情况。一般 来讲曲率值越高，构造裂缝越发育，油气井的产能越高。当然这对于相对结构 均一的岩层来讲是较合理的，但对于碳酸岩( 主要指灰岩) 来讲，如果是不均 一的溶蚀孔洞型储层，则衄率法对构造裂缝的预测与实际情况可能有较大偏差， 评价时和一般相对均一结构的岩层有区别。 曲率法用于评价裂缝作用的前提和假设( 参见文献2 ) ： ( 1 ) 研究的地层必须是变形弯曲层，而不是非应力变形层。 ( 2 ) 曲率值只能反映弯曲岩层面上由于弯曲派生的拉张应力而形成的拉张裂 缝情况，对于构造剪破裂缝，扩张裂缝则不能反映。 ( 3 )该方法假设与弯曲有关的裂缝将产生于曲率相对高值区，但未考虑岩层 的塑性变形，即将岩层看作一个完整的弹性体。 2 3 平面应力分析 构造应力场是含油气系统整个作用过程的主要动力，对油气的生成、运移、 聚集和保存都有十分重要的影响。构造应力场的发展、演化不仅控制了含油气 盆地的形成与分布，而且还控制了盆地内沉积微相与油气圈闭构造的分布以及 成都理工大学硕士学位论文 有利的生储盖组合。因此，通过构造应力场的研究，可以对油气的分布进行评 价和预测。 本文的平面应力分析是基于弹性力学的屈曲薄板模型，薄板模型在解决许 多地质问题时被认为是可靠的模型。本文在通过趋势面分析给出平面的应力分 布的基础上，给定了变力学参数条件下的平面应力分布的计算模型。 屈曲薄板模型是曾锦光等将变形层作为屈曲薄板，采用弹性应力应变方程 模拟其从水平状态变形到具有一定挠度后的变形应力场特征。从应力场的分布 来评价构造裂缝的分布。另外还给出最小主应力方向图，按照破裂原理，最小 主应力场方向即为张性裂缝的理论破裂方向，用于评价张裂缝的走向。当然对 于挤压环境这些张裂缝是地层小度挠曲下的扩( 拉) 张破裂。对于拉张环境， 则最小主应力方向为拉张破裂方向。 用平面应力模型计算背斜、断背斜、一般褶曲构造的应力场可以获得较好 的效果。特别是对碳酸盐岩储层或一般脆性岩层张裂缝系发育程度和方向的预 测，具有实际应用价值。( 参见文献2 8 ) 平面应力分析是在地质模型的基础上建立力学，其中地质模型就是为模拟 计算提供有关地质构造方面的必要认识和相关资料，力学模型就是根据地质模 型提供的构造形态、地层岩性、断层分布来建立。应力场模拟需要的力学参数 包括杨氏模量、地层厚度、泊松比。 2 3 1 理想均匀介质应力场模拟 假定区域应力作用产生的地层构造变形为一曲面，可以采用下y j - - 元幂函 数多项式近似拟合构造曲面的几何形态： 形= c 0 0 + c t o x + c0 l j ，+ c 2 。x 2 + c i i x y + c 。2 y2 + ( 2 4 ) 据构造图上各点的纵、横坐标和埋深数据建立正规方程组如下： 矽 x 矽 e y w ( 2 5 ) 式中，x 和y 分别为构造图上某点的横坐标和纵坐标，w 为构造曲面上对应坐 蹦蹦墨掣娶言 功脚函蹦功；乳珊 第2 章构造裂缝评价技术 标( x ，y ) 的点的埋深，n 为节点的总和。据式( 2 5 ) ，解出c o 。，c 1 。，c 叭，c ：。 等系数，代入式( 2 - 4 ) ，获得古构造曲面的近似表达式： = w ( x ，y )( 2 - 6 ) 式( 2 - 6 ) 称为构造曲面的数学模型，它近似表示由某一期区域应力场作用产生的 构造曲面。 公式( 2 - 6 ) 给出了构造图的数学描述。从已知的变形反求应力分布，必须建 立适当的力学模型。一般来说，发生褶曲的地层，其长度和宽度比厚度大得多， 用薄板模型能够较好地模拟构造曲面附近的应力场状态。对于具有小挠度的薄 板，力学上可做出附加假定： ( 1 ) 薄板变形前垂直于中面的直线，变形后仍为直线，且长度不变，并仍然 垂直于中面： ( 2 ) 平行于中面的各层之间的正应力可以省略( 别茹霍夫，1 9 5 6 ) 。 第一个假定等价于省略了剪应变和，但对应的剪应力f 。和r 。却不能 省略。在近似理论中，这种次要的应力和变形间的矛盾现象是允许存在的。另 一方面，法线的长度不变，表示! 兰= 0 ，即挠度w 与变量z 无关。假定( 2 5 ) 出 是忽略了应力分量盯，对于变形的影响，略去次要的变形分量，即 占：= o ，y 。= 0 ，= 0 。由此薄板的弯曲问题，简化为平面应力问题。另一方面， 对于纯弯曲薄板小挠度问题的几何方程为： e x 2 k x z ，v _ j ，：一1 0 2 w 缸2 ( 2 7 ) ( 2 8 ) 式中：k ：，k y 和七。分别为曲率和扭率c 将( 2 5 ) 代入( 2 4 ) 再代入平面应 力方程，则有 吒一f 丁( 万萨) 髓，a 2 0 2 肜、 q f 了( 矿可) e z0 2 i f - 2 一f 了面 ( 2 9 ) ：塑劬 纠 一 抽 | | = 卢 一 七 y l l 七 成都理工大学硕士学位论文 式中，e 和v 分别为岩石的弹性模量和泊松比。方程( 2 - 9 ) 指出，对于薄板 模型影响应力的是褶曲地层的曲率和扭率。方程( 2 - 9 ) 与方程( 2 - 6 ) 构成储层构 造变形曲面的数学一力学模型。 2 3 2 变力学参数的应力场模拟 在地质构造平面上，假设力学参数为常数不符合实际，同时也造成了计算 的误差增大，为此很有必要在变力学参数的条件下进行应力分析。 首先，在构造平面图上根据不同的地质构造划分不同的区域，然后给定各 个区域的力学参数；其次，根据各个区域得到各个网格化数据点的力学参数。 但是，如何划定区域使得提取力学参数更为方便是有待考虑的，因为区域 的划分方法将直接影响到地质工作者操作的方便性，阻及所取得的力学参数的 合理性。本文采用三角划分的方法给定各个网格节点的力学参数( 详见第四章) 。 在此基础上将提取的变力学参数代入( 2 9 ) ，即可得到变力学参数的计算 模型。同时也可以看出变力学参数的提取将直接影响最后的计算结果。 2 3 3 应力分析评价 以构造图为已知的基础资料，应用上述平面应力分析模型，可以求出构造 上任一点的最大主应力，最小主应力口：，以及最大剪应力f 。= 。一口：) 2 等量的值，同时也能求出个量的取向，将所得结果绘制成等值线图，据此即可 分析构造面上可能的裂缝发育区。 应力场分布与裂缝分布评价： ( 1 ) 最大主应力的正值区( o ) ，是拉应力区，有可能产生张性破裂。的 高值区就反映了理论上可能的张性发育带，而张性裂缝的延伸方向应该 和拉应力相垂直，即平行于a ，的方向，因此根据的方向图，可判 明张性裂缝的方向。 ( 2 ) 如果存在最小主应力口，的正值区( 口， o ) ，则也可能产生张性裂缝，此 类张性裂缝应和产生的张性裂缝垂直，其延伸方向为最大主应力口，的 方向。 ( 3 ) 在通常情况下，是拉应力位。 0 ) ，而口2 是压应力( 口： e 时，则拒绝矾，接受h 1 ，认为趋势方程效果显著。 如果f o 1 k m ，主应力 2 m p a 且构造滤波叠和次数不小于2 次；区域性裂 缝发育一般区：0k m 。1 构造曲率 0 1k m ，0 5 m p a 主应力 2 m p a 且构造滤 波叠和次数不小于1 次；除上述两类区域以外的区域为裂缝发育较差区。从图 上我们可以看出，该段裂缝总体分布在工区的东北角及西南角区域，而在其间 位置裂缝总体不发育。 5 6 断层在计算中的影响 在断层尤其是在断层带上，曲率的值和主应力的值都很大，和非断层的值 不在一个数量级，因而在进行主曲率分析、平面应力分析及构造滤波分析时应 该去除断层构造数据。本文对四川大邑地区的地质构造进行了主曲率分析、平 面应力分析、构造滤波分析，下面分别是大邑地区的主曲率分布图( 图5 1 0 ) 、 应力分布图( 图5 - 1 1 ) 、东方向的滤波结果图( 图5 - 1 2 ) 。 第5 章成果分析 图5 1 0 大邑地区主曲率分布图 图5 1 1 大邑地区主应力分布图 成都理工人学硕士学位论文 圈5 - 1 2 太邑地区东向构造滤波分析 从图5 1 0 和图5 1 1 中可以看出，主曲率和主应力的高值分布在断层带上， 而且远远大于其它地段的值，从而湮灭了其它地段的值。从图5 1 2 中可以看出 由于断层的影响，导致对断层带及其附近的地段进行方向滤波的结果都是高程 点，根本没有方向特征，也正是由于断层带高程点的影响致使其它地段的滤波 结果被湮灭了。从而在利用主曲率分析、平面应力分析、构造滤波分析时，去 除断层的构造数据是很有必要的。 第6 章总结 第6 章总结 本课题是科学技术研究开发项目镇泾区块构造反转与中生界油气运移、 聚集成藏机制研究的一部分。本文利用主曲率分析法、平面应力分析法、构 造滤波分析法对曙光油田长6 - 2 顶面构造进行了分析，分别从地质形态、力学 角度、信号处理的角度评价了该地区的裂缝发育程度，其结果令人满意，达到 了预期的目标和效果。 对本文的总体认识如下： ( 1 ) 在平面应力分析法中，本文给出了变力学参数条件的构造应力场的模拟， 使得计算结果更加真实可靠，从而对裂缝发育的评价的精度有了进一步 的提高。 ( 2 ) 在构造滤波分析法中，选用的滤波算子符合地质构造的要求，其分析的 结果构造叠加地带也正是裂缝发育比较好的地方，而且很容易分辨出潜 藏的构造高程的位置，在评价裂缝发育的同时，也可为井位的选择提供 有力的依据。 ( 3 ) 本文的三个方法相辅相成，起到了相互验证的作用，其分析的结果总体 上是一致的，也进一步说明分析的结果是真实可靠的。 ( 4 ) 在软件的设计与开发方面，本文提供了w i n d o w s 平台下操作方便的可视 化软件，在软件中集成了s u r f e r 的等值线成图功能，从而为地质工作者 提供了方便的构造裂缝评价工具。 成都理工大学硕士学位论文 致谢 三年的硕士学习生活即将结束，在此期间得到了许多老师和同学及亲友的 支持和帮助，使我在学习、工作和个人素质等诸多方面均取得了较大进步，值 此论文完成之际，特此表示深深的谢意。 首先，衷心感谢卢玉蓉、龚灏两位导师，他们以博大精深的学问、严谨的 学术态度、精益求精的工作作风、宽厚而严肃的为人处事态度，深深的影响了 我，对我的学习生活有很大帮助和启发，同时使我在为人处事上有了很大的进 步，他们的教导将影响我的一生。 其次，感谢论文指导老师周文教授，他知识渊博、为人宽厚，从论文的选 题到完成，周老师给予我很大帮助，特别是在课题研究的理论和方法上都给我 细心指导，给了我很大的启发。 同时感谢郭科、曹金文、胡远来、王茂芝等任课老师，他们丰富了我们的 知识，开拓了我们的视野。 同样还要感谢张尹德、储朝奎等同学在论文完成过程中对我的帮助，他们 不厌其烦地给我讲解地质原理，并为我提供了许多地质资料。 最后向家人致以真心的谢意，他们在我的求学道路上给了我精神上的鼓舞 和慰藉以及生活上的关心和支持。 成都理工大学硕士学位论文 参考文献 1 周文，由构造变形历史评价中坝构造须二段有效裂缝分布 j 天然气工业，1 9 9 3 ，1 3 ( 4 ) ：2 3 - 2 8 【2 】周文，裂缝油气储集层评价方法【m 】成都：四川科学技术出版社，1 9 9 8 3 】曾铺光、罗元华、陈太源，应用构造面主曲率研究油气藏裂缝问题 j 】，力学学报，1 9 8 2 ， 2 ：2 0 2 2 0 6 4 黄毅，多方向线性特征提取的模板构造及处理方法 j 合肥工业大学学报( 自然科学 版) ，1 9 9 8 ，2 1 ( 2 ) ：1 4 3 1 4 7 5 周新桂、操成杰、袁嘉音，储层构造裂缝定量预测与油气渗流规律研究现状和进展 j 地球科学进展，2 0 0 3 ，1 8 ( 3 ) ：3 9 8 4 0 4 6 尹志军、彭仕必、高荣杰，裂缝性油气储层定量综合评价 j 石油与天然气地质，2 0 0 1 ， 2 2 ( 3 ) ：2 4 0 2 4 4 7 】宋惠珍，脆性岩储层裂缝定量预测的尝试 j 地质力学学报，1 9 9 9 ，5 ( 1 ) ：7 6 8 4 8 宋惠珍、曾海容、孙君秀、兰印刚，储层构造裂缝预测方法及其应用 j 地震地质， 1 9 9 9 ，2 1 ( 3 ) ：2 0 5 2 1 3 9 寒惠珍、欧阻健、孙君秀、黄辅骧，裂缝性储集层定量研究的一套新方法 j ，地震地 质，1 9 9 4 ，1 6 ( 3 ) 1 0 1 包强、徐世琦、刘仲宣、夏绍文。资阳地区震旦系裂缝特征及控制因素初探 j 天然 气工业，1 9 9 6 ，9 ：2 8 3 2 n 】丁中一、钱祥麟、霍红，构造裂缝定量预测的一种新方法二元法【j 石油与 天然气地质，1 9 9 8 ，1 9 ( 1 ) ：1 - 1 7 1 2 】郭科、胥泽银、倪根生，用主曲率法研究裂缝性油气藏【j 物探化探计算技 术，1 9 9 8 ，2 0 ( 4 ) ：3 3 5 3 3 7 1 3 李德同、文世鹏，储层构造裂缝的定量描述和预测方法 j 石油大学学报( 自然科学 版) ，1 9 9 6 ，2 0 ( 4 ) ：6 - 1 0 1 4 卢颖忠、黄智辉、管志宁、高合明，储层裂缝特征测井解释方法综述 j 1 9 9 8 ，1 7 ( 1 ) ：8 5 9 0 1 5 蔡正旗、郑超、张荣义、刘宏、朱轶、周基爽，构造裂缝预测的曲率法改进及效果评 价 j ，西部探矿工程，1 9 9 5 ，2 ：7 8 8 0 1 6 李志勇、曾佐勋、罗文强，裂缝预测主曲率法的新探索 j 石油勘探与开 发，2 0 0 3 ，3 0 ( 6 ) ：8 3 8 5 1 7 梁官忠、王群超、夏欣，阿北安山岩油藏裂缝发育特征对开发的影响 j 石油勘探与 开发，2 0 0 1 ，2 8 ( 2 ) ：6 4 6 6 3 9 成都理工大学硕士学位论文 1 8 乔治宏、吴晴、乔雨峰，基于方向滤波的指纹图像增强算法研究 j 计算机工程与应 用，2 0 0 4 ，3 5 ：8 7 8 9 1 9 曾联波、田崇鲁，构造应力场在隐蔽性油气藏勘探中的应用 j 现代地质，1 9 9 8 ，1 2 ( 3 ) ：4 0 1 4 0 5 2 0 项希勇、张树林、程本合、穆星，沾化凹陷东部地区构造应力场分析及其应用 j 油 气地质与采收率，2 0 0 1 ，8 ( 3 ) ：卜5 2 t 】王连捷、张利容、袁嘉音，地应力与油气运移 j 月地质力学学报，1 9 9 6 ，2 ( 2 ) ： 3 1 0 2 2 】孙焕泉、王加澄，地下构造裂缝分布规律及其预测 j 大庆石油学院学报，2 0 0 0 ， 2 4 ( 3 ) ：8 3 - 8 5 2 3 武红岭、王小风、马寅生，油田构造应力场驱动油气运移的理论和方法研究 j 石油 学报，1 9 9 9 ，2 0 ( 5 ) ：7 - 1 2 2 4 纳尔逊ra 天然裂缝性储集层地质分析 m 柳广第、朱筱敏译北京：石油工业出版 社，1 9 9 1 2 5 康义连、朱用斌、任文清、翟香花，构造滤波分析技术在预测裂缝发育带中的应用 j 西部探矿工程，2 0 0 1 增刊：1 4 1 1 4 2 2 6 曾海容、宋惠珍、贾承造，塔中地区新生代构造应力场模拟及油气运聚 j 石油勘 探与开发，1 9 9 6 ，2 3 ( 1 ) ：1 7 2 2 2 7 张达尊、杜文健，构造地质学 m 石油工业出版社，1 9 8 7 2 8 宋惠珍、曾海容、孙君秀、刘洁，储层古应力场的数值模拟 j 地震地质，1 9 9 9 ， 2 l ( 3 ) ：1 9 3 2 0 3 2 9 m u r r a ygh q u a n t i t a t i v ef r a c t u r es t u d y s a n i s hp o o lm c k e n z i ec o u n t r yn o r t h d a k o t a j l t t p gb u l l e t i n ，1 9 6 8 ，5 2 ( 1 ) ：5 7 8 5 3 0 b a i ti s m a l lo z k a y a q u a d r o - ap r o g r a mt o e s t i m a t ep r i n c i p a lc u r v a t u r e so ff o l d s j c o m p u t e r s g e o s c i e n c e s ，2 0 0 2 ，2 8 ：4 6 7 - 4 7 2 31 s a