[发明专利]一种不同尺度裂缝面密度预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及油气田勘探开发领域，尤其是一种不同尺度裂缝面密度预测方法。

背景技术

在储层裂缝研究中，研究人员已经逐渐认识到不同尺度的裂缝在油气渗流中的作用不同，如何实现不同尺度的裂缝面密度预测已经成为制约裂缝预测的瓶颈。目前，裂缝的面密度预测主要集中在单一尺度的裂缝面密度预测，将不同尺度的裂缝面密度混淆一谈，往往影响裂缝参数的准确评价。

在断裂分析过程中，人们逐渐认识到断层、裂缝是同一应力场下作用下不同尺度的产物，在几何学、运动学以及动力学特征上具有统计意义的自相似性。岩石破碎过程具有自相似性，这种自相似性可以用分维定量表征，根据计算维数的定义，提出了不同尺度的裂缝面密度计算模型，开发相应的软件，实现了不同尺度的裂缝面密度定量预测。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供了一种不同尺度裂缝面密度预测方法，它解决了裂缝的面密度预测主要集中在单一尺度的裂缝面密度预测，将不同尺度的裂缝面密度混淆一谈的问题。

本发明的技术方案为：一种不同尺度裂缝面密度预测方法，具体步骤如下：

第一步 通过地震解释、油田动态开发以及小层对比，获取断裂平面展布图

利用相关地震解释软件，通过精心地震解释获得工区的断裂平面展布图，通过油田动态开发以及小层对比确定工区次级断层的展布，形成研究区的断裂平面展布图。

第二步 工区断层-构造裂缝相似性分析

通过统计断层、裂缝的空间展布，裂缝、断层的规模、尺度分析，确定工区断层、裂缝的相似性，初步分析研究区断裂系统的相似性，论证基于相似性理论预测不同尺度的裂缝面密度的可行性。

第三步 断裂数据化以及点充填

在识别每条裂缝、断层的基础上，如图2所示，将每条断层沿着走向线依次取点，断层取点依次标记为(a_i0、a_i1、a_i2...a_in-1、a_in)，其中，i表示第i条断层或裂缝，n为该条断层的取点数目。设置断层的充填间距b，充填后得到的断层数据体为Ω_D(X，Y)；其中X，Y为充填点的坐标。

第四步 分形统计单元边长r以及裂缝面密度计算单元边长L确定

在断层分形评价中，断层在一定的尺度范围内存在自相似性，因此合理的设定分形统计单元边长r是断裂自相似性评价的关键，但诸多学者并未给出明确的网格单元边长的选取原则，这也影响断裂分形理论的推广影响；通过不断地变换分形统计单元的边长r，并分别用边长为r/3、r/4、r/5、r/6、r/7、r/8(不同ε)的栅格覆盖，得到工区断层体系单元边长r与信息维D、相关系数R²的分布关系。统计单元边长r越大，断裂信息维D总体呈增大趋势，相关系数R²越大，但不同统计单元间的差异也越小；因此选取信息维D、相关系数R²在趋于稳定后的最小值，在此边长下，一方面断裂具有较高的自相似性，另一方面，单元间同样有较大的差异性。

断层、裂缝的密度等参数有尺度效应，用不同的断层、裂缝密度计算单元边长L，得到的工区的裂缝参数有很大的差异，本发明专利通过不断地变换密度计算单元边长L，并求取对应的平均面密度ρ_Laver，拟合公式得到乘幂函数：

公式(1)中，ρ_Laver为不同单元边长L对应的工区平均面密度，单位：km/km²；L为不同的计算单元边长，单位：km；a、b为拟合系数，无量纲。

计算整个工区断裂的平均面密度ρ_aver：

公式(2)中，L_sum为工区内断层的总长度；S为工区面积。

公式(3)中L_opt为ρ_Laver＝ρ_aver时，对应的边长，单位：km。合适的断裂面密度计算单元边长L介于1.8×L_opt～2.2×L_opt，从而确定断层、裂缝面密度计算单元边长L。

第五步 分形统计单元断裂参数C、D确定

在断裂构造的研究过程中，人们已逐渐认识到断裂系统在几何形态、构造演化以及成因动力上具有统计意义的自相似性；断裂分维D是断裂相似性的综合量化指标，其计算原理为：