[发明专利]一种分层伸展的离散元模拟方法

说明书

本发明提供的一种分层伸展的离散元模拟方法，包括：基于实际地层的地层岩石力学属性与基底断层位置，构建离散元数值模拟地层，所述离散元数值模拟地层包括模拟地层，所述模拟地层具有中间韧性层的分层伸展叠加变形构造；所述模拟地层通过对充填材料属性、构造和/或结构的调整以准确模拟所述实际地层的岩石力学属性。本发明的分层伸展的离散元模拟方法，模型构建方式简单，模拟方式易于实现，模拟结果准确性好。

技术领域

本发明涉及物理模拟技术，更具体地，涉及一种分层伸展的离散元模拟方法。

背景技术

两期裂陷沉积建造之间存在泥岩层、超高压页岩层、膏岩层等韧性岩层，会促使形成垂向上不同产状断层以中间韧性岩层为界面分隔叠置的现象，即地震剖面上所见到的上下两套不同样式的伸展断层被中间韧性滑脱层分隔的现象，可称之谓分层伸展叠加变形作用。

由于不同的地质条件以及变化状态，均会影响断层的发育样式。目前，通过建立模型以模拟实际地质条件及其变化，是断层的形成机理研究中采用的主要手段之一。而离散元方法作为一种基于分子动力学的数值模拟方法，利用中心差分法进行动态松弛求解，计算简便快捷，是可以从细、微观角度研究介质力学特征和运动特征的工具，基于离散颗粒自由运动的特点使其在非连续介质破裂问题、大变形问题领域具有特别优势，已广泛应用于构造地质研究。

对分层伸展的模拟研究，目前仍然主要体现在对不同力学属性的地层中断层发育状况的分析的阶段。例如，Morley等人对泰国彭世洛府盆地韧性地层对断层发育的影响作用做了定性分析；Roche等人对法国南东盆地灰岩夹泥岩地层中断层产状发育的差异性做了定量分析。

但是，目前在对分层伸展的建模及分析过程中，关于分层伸展的演化过程的主要控制因素及其间的相互关系没有具体的分析方法，关于分层伸展叠加变形的成因机制需要更深入的研究。并且，在构建模拟模型时，构建过程通常较复杂，模拟模型难以准确反映实际地质条件的岩石力学属性，使得理论分析结果与实际情况的匹配度难以得到准确的判断。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的分层伸展的离散元模拟方法，以解决模拟模型难以准确反映实际地质条件的岩石力学属性、理论分析结果与实际情况的匹配度不高的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种分层伸展的离散元模拟方法，包括：基于实际地层的地层岩石力学属性与基底断层位置，构建包括模拟地层的离散元数值模拟模型，所述模拟地层具有中间韧性层的分层伸展叠加变形构造；

基于所述模拟地层，通过对充填材料属性、构造和/或结构的调整，模拟所述实际地层的岩石力学属性。

进一步地，还包括：获取所述离散元数值模拟模型的模拟结果，基于所述模拟结果，分析分层伸展叠加变形的成因机制。

进一步地，所述模拟地层包括模拟所述实际地层的模拟盖层、模拟基底和侧向边界，所述模拟盖层位于所述模拟基底和侧向边界之内，且所述模拟盖层与所述侧向边界具有符合岩石力学性质的接触关系。

进一步地，所述模拟盖层由不同颗粒粒径的数量符合高斯分布的离散元颗粒构成，所述颗粒粒径为0.225-0.375m；且所述模拟盖层的充填密度为2550-2650kg/m³，所述模拟盖层的孔隙度为14-18％。

进一步地，所述模拟基底的上侧铺设模拟盖层；所述模拟盖层包括由下而上依次铺设的第一脆性地层、中间韧性层和第二脆性地层；且所述第一脆性地层/第二脆性地层的离散元颗粒的弹性模量与所述中间韧性层的离散元颗粒的弹性模量之比为900:1-1100:1。

进一步地，所述第一脆性地层/第二脆性地层的离散元颗粒的弹性模量为2×10⁹-4×10⁹pa，所述中间韧性层的离散元颗粒的弹性模量为2×10⁶-4×10⁶pa。