基于構造應力分析進行裂縫檢測及有效性驗證的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于裂縫檢測及構造解釋領域，具體涉及一種基于構造應力分析進行裂縫 檢測及有效性驗證的方法，從而進行地層構造特征描述。
【背景技術】
[0002] 自上世紀90年代后，在裂縫的測井識別、地震識別上取得了長足的進步。測井方 面新方法和新設備主要體現(xiàn)在：電磁測向儀、CT掃描儀、微Lambda測井、環(huán)形聲波測井、成 像測井（FMI)、全井眼地層微電阻率成像（FMI)、DSI偶極橫波成像儀和井下電視儀（BHTV) 等，這些方法和設備能測量出儲層裂縫的傾角、走向、寬度、長度、視孔隙度，以及裂縫的充 填與開啟程度，甚至能識別出微裂縫及亞微觀裂縫。地震裂縫預測方法有很多種，如利用 疊后地震信息進行地震屬性裂縫預測方法，包括三維相干體、突變或分形分維、傾角掃描技 術、三維方差體、譜分解、多尺度邊緣檢測等；利用三維寬方位地震資料開展地震屬性的各 向異性分析和裂縫預測P波方位各向異性裂縫預測方法，包括P波振幅、速度、傳播時間、 AVO的方位各向異性研究等；多波裂縫預測方法，也即多波多分量裂縫檢測、橫波勘探等。
[0003] 地質(zhì)力學模擬、古構造恢復、曲率分析等技術已經(jīng)用于分析儲層中似地震 (subseismic)裂縫的期望分布。但是，這些技術都是基于間接觀察結果或某些假定來進行 裂縫分布預測的。理想的要求是能對整個儲層進行直接采樣來確定裂縫網(wǎng)絡特征的方法。 由廣角、大偏移距P波數(shù)據(jù)導出的方位各向異性參數(shù)能產(chǎn)生這種與井間似地震裂縫的密度 和方位相關的直接測量結果。這類屬性能夠為儲層裂縫模型的開發(fā)提供大量的輸入信息。
[0004] 在現(xiàn)有技術中，基于構造應力分析進行裂縫檢測的技術是有的，但是在基于構造 應力分析進行裂縫檢測的基礎上應用成像測井結果驗證其有效性是沒有的，這也是本應用 發(fā)明中的特點，提高了裂縫檢測結果的有效性說明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術中存在的難題，提供一種基于構造應力分析 進行裂縫檢測及有效性驗證的方法，在時間上而且在空間上研究構造應力的分布規(guī)律，從 而確定地殼上某一點或某一地區(qū)在特定地質(zhì)時代和條件下受力作用所引起的應力方向、性 質(zhì)、大小以及發(fā)展演化等特征。
[0006] 本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：
[0007] -種基于構造應力分析進行裂縫檢測及有效性驗證的方法，包括：
[0008] 第一步：在地震資料中選擇需要研究的目的層作為裂縫檢測的目標層，輸入該目 標層文件；
[0009] 第二步：輸入與目標層對應的速度文件，所述速度文件包括地震資料處理過程中 設定的地震波傳播到該目標層的速度；
[0010] 第三步：將目標層文件及速度文件網(wǎng)格化；
[0011] 第四步：根據(jù)應力場方法原理對目標層進行裂縫檢測，計算裂縫參數(shù)獲得裂縫檢 測結果；
[0012] 第五步：將所述裂縫檢測結果與成像測井結果進行對比，如果兩個結果一致，則表 明基于構造應力分析進行裂縫檢測的結果是正確的，否則，表明結果是不正確的，然后返回 第一步。
[0013] 所述第五步包括：
[0014] (A):結合所述裂縫檢測結果及地震資料確定預測斷裂的構造形態(tài)，包括傾角、方 位角、走向和延伸；
[0015] (B):在成像測井結果中識別同一裂縫的表征信息；
[0016] (C):對比兩結果所表現(xiàn)的裂縫特征，如果兩個結果一致，則表明基于構造應力分 析進行裂縫檢測的結果是正確的，否則，表明結果是不正確的。
[0017] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明綜合應用構造應力特征及成像測 井結果實現(xiàn)了地層中的裂縫檢測及其方法有效性的驗證，發(fā)明中逐步通過條件假設、參數(shù) 定義、方程求解、有效性驗證等完成了地層曲率的計算、地層應力的求取、方法有效性的驗 證。該方法在實際地震工區(qū)的應用中取得了較好的效果。本發(fā)明創(chuàng)新性地提出基于構造應 力進行裂縫檢測并應用成像測井結果進行裂縫檢測有效性驗證的方法，該思維理念具有建 設性、適用性及領先性。
【附圖說明】
[0018] 圖1是薄板模型示意圖。
[0019] 圖2-1是實際工區(qū)地層曲率分布圖。
[0020] 圖2-2是實際工區(qū)地層應變分布圖。
[0021] 圖2-3是實際工區(qū)地層主應力分布圖。
[0022] 圖3-1是Habban8井成像測井結果。
[0023] 圖3-2是目的層應力參數(shù)描述裂縫展布特征。
[0024] 圖4是本發(fā)明方法的步驟框圖。
【具體實施方式】
[0025] 基于構造應力分析進行裂縫檢測的技術是有效圍繞大地構造運動對地層所產(chǎn)生 的斷裂作用從而在空間上研究裂縫展布特征的方法。該方法有效突破了利用地震記錄間的 差異進行裂縫檢測的限制，不僅在時間上而且在空間上研究構造應力的分布規(guī)律，從而確 定地殼上某一點或某一地區(qū)在特定地質(zhì)時代和條件下受力作用所引起的應力方向、性質(zhì)、 大小以及發(fā)展演化等特征。
[0026] 基于構造應力分析進行裂縫檢測及有效性驗證的方法在裂縫檢測及構造解釋方 面屬于創(chuàng)新應用技術，其創(chuàng)新性的將大地構造運動、裂縫檢測、方法的有效性（本發(fā)明中利 用成像測井結果）有效結合起來，最終實現(xiàn)斷裂的描述，具有前瞻性，為相關的儲層預測及 描述提供借鑒。
[0027] 下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述：
[0028] 如圖4所示，本發(fā)明基于構造應力分析進行裂縫檢測部分包括以下步驟：
[0029] 在明確應力場方法原理的基礎上，將該方法應用于實際地震資料中進行裂縫檢 測：
[0030] 第一步：在地震資料中選擇需要研究的目的層（該目的層是由時間域中、在空間 上連續(xù)的點數(shù)據(jù)組成）作為裂縫檢測的目標層，輸入該目標層文件（包括Χ、γ坐標和層位 時間）；
[0031] 第二步：輸入（例如可使用FRS軟件進行輸入）與目標層對應的速度文件（地震 資料處理過程中設定的地震波傳播到該目標層的速度）；
[0032] 第三步：將目標層文件及速度文件網(wǎng)格化（保證目標層控制下的任一點有速度， 且速度是矢量標量，可以在X、y、Z方向產(chǎn)生分量dx、dy、dz，這里的dx、dy、dz對應下面原 理中的的11 )!、1^、《^,7));
[0033] 第四步：根據(jù)應力場方法原理對目標層進行裂縫檢測，計算裂縫參數(shù)；
[0034] 第五步：對比裂縫檢測結果與成像測井結果，結果一致表明應用基于構造應力分 析進行裂縫檢測的結果是正確的，反之，表明結果有誤，返回第一步，檢查作為目標層的原 始層位是否正確以及速度文件的合理性。從而實現(xiàn)了基于構造應力進行裂縫檢測并應用成 像測井結果進行裂縫檢測有效性的驗證。
[0035] 所述應力場方法原理如下：
[0036] (1)假設條件的建立
[0037] 假設所研究的地層是均勻連續(xù)、各向同性、完全彈性的，并認為地層的形成是完全 由構造應力所形成的。在直角坐標系中定義相關參數(shù)如圖1所示，薄板中面定義為z = 0 的坐標面；按右手規(guī)則，以平行于大地坐標為X，y坐標，以向上為正；沿X，y正方向的位移 分別為Ux，U y ;沿z方向的位移為擾度w(X，y)。
[0038] (2)基本參數(shù)的定義
[0039] ①直角坐標系中的變形幾何方程為：
[0049] 因此，結合式（3)、（4)應變分量可寫為：
[0050] εχ = -ζκχ, εγ = -ζκγ, y χγ = -2ζ κ xy (5)
[0051] ②物理本構關系（廣義虎克定律）定義如下：
[0055] 其逆關系為：
[0056] σ x = 2G ε χ+ λ θ， τ xy = G Y xy
[0057] 〇 y = 2G ε y+ λ θ , τ yz = G Y yz
[0058] σ ζ = 2G ε ζ+ λ θ , τ χζ = G Y χζ
[0059] θ = ekk (7)
[0060] 其中λ，G為拉梅（Lame)常數(shù)，G為剪切模量（Shear modulus)，E為楊氏模量 (Yong modulus)。Θ 為體積應變。
[0061] 將式（6)的關系式代入，得到：
L0073」 兇此，根據(jù)該捆導步驟得出右酡得到地層囬的杌度萬桎（wU，y))或具囬上點的 曲率（式（4))，就可以估算其上的應力場（式（9)和式（10))，進而計算由此應力產(chǎn)生的裂 縫。
[0074]