CN104730596B - 一种基于多尺度因素约束的离散裂缝建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于多尺度因素约束的离散裂缝建模方法，步骤如下：单井裂缝参数精细识别和描述；基于统计的裂缝参数，建立断层‑褶皱‑裂缝共生演化系统，确定关键造缝期；定量计算基于精细构造应力场模拟的裂缝参数；裂缝发育主控因素优选；熵权法优选裂缝主控因素权重；多因素约束的多尺度裂缝DFN模型建立；双孔双渗储层地质模型建立。本发明通过基于CT扫描的单井裂缝精细描述，分析多尺度裂缝之间的相互控制影响作用，分析构造、沉积等多地质因素控制裂缝发育，采用熵权法优选裂缝发育主控因素，建立大尺度、中尺度、小尺度裂缝离散模型，形成一套裂缝精细地质模型建立的思路和方法，为裂缝性油气藏的高效开发和方案优化提供重要依据。

Description

一种基于多尺度因素约束的离散裂缝建模方法

技术领域

本发明涉及裂缝建模领域，具体涉及一种基于多尺度因素约束的离散裂缝建模方法。

背景技术

储层裂缝是油气田生产开发重要研究内容，对储层裂缝的识别和建模已经做了大量的研究。传统的地质分析估算法对露头、岩心、薄片进行描述，由于人为的因素影响，局限于岩石表面现象。基于测井识别和地震识别的地球物理研究方法虽然信息丰富，识别的精度受资料影响较大。褶皱曲率法和分形法只对脆性褶皱地层使用。目前应用相对较广泛的断裂力学模拟方法，通过建立力学模型进行应力场模拟，由于所采用的地质模型和力学模型都是基于均质体建立的，没有过多的考虑早期裂缝和岩石强度非均质性影响，因此也具有一定局限性。，对于裂缝性储层建模来说，由于影响裂缝空间分布的因素很多，只从某一侧面研究裂缝都具有局限性。

发明内容

本发明的主要目的之一在于解决现有技术局限性大，精度差的问题，提供一种全面的基于多尺度因素约束的离散裂缝建模方法。

本发明提供一种基于多尺度因素约束的离散裂缝建模方法，具体实施步骤为：

S1、单井裂缝参数精细识别和描述，并得出大中尺度裂缝的三维空间特征参数及中小尺度裂缝的特征参数，结合构造演化史，划分裂缝发育期次；

S2、根据所述步骤S1所得出的参数，建立断层-褶皱-裂缝共生演化系统，确定关键造缝期；

S3、进行岩石力学测试、地应力测试及古构造恢复，定量计算基于精细构造应力场模拟的裂缝参数，包括：裂缝体密度、面密度、开度，初步确定裂缝发育带；

S4、根据所述步骤S3中得到的所述裂缝参数进行裂缝发育主控因素优选；

S5、采用熵权法优选所述主控因素的权重，并获得各主控因素的熵权值；

S6、根据所述主控因素熵权值结合建模方法建立裂缝离散网络模型；

S7、结合储层基质属性、裂缝属性参数地质模型，根据等效渗透理论，构建双孔双渗地质模型。

所述步骤S1具体包括：

将已有地震资料结合优势频带分析、方向性边界滤波、蚂蚁追踪断层、倾角测井模式以及精细地层对比得到大中尺度裂缝地质模型；

将已有地震资料结合野外识别裂缝、成相测井识别裂缝、岩心识别裂缝、CT扫描裂缝以及镜下识别裂缝得到所述中小尺度裂缝地质参数；

所述裂缝地质参数，包括：产状、开度、密度、力学性质及充填程度。

所述已有地震资料具体包括：地震资料、测井资料、钻井资料、钻井分层资料、相似露头资料、钻井岩心资料、储层相渗资料以及开发动态资料。

所述步骤S2具体包括：

分析大尺度裂缝对中小尺度裂缝的控制作用；

分析褶皱变形过程中构造曲率对褶皱核部裂缝发育的控制作用；

分析断层、褶皱对裂缝发育的耦合控制影响作用；

进行多期构造变形物理模拟相结合，恢复研究区不同期次构造运动及褶皱隆升背景下裂缝伴生、派生及叠加的演化过程以及古构造形态；

建立断层-褶皱-裂缝共生演化系统，确定关键造缝期。

所述步骤S3具体包括：

所述岩石力学测试步骤包括：综合岩石单轴压缩试验、三轴压缩试验、测井解释，获得单井岩石力学参数，通过地震数据体反演，获得三维空间岩石力学参数分布；

所述地应力测试步骤包括：动静态校正，通过构造行迹法、声发射法、井壁崩落法确定裂缝形成时等效古应力和现今地应力大小及方向；

所述古构造恢复步骤包括：基于弹性应变能理论和实验测试结果，建立应力、应变、应变能与裂缝体密度、开度之间的关系表达式，基于有限元模拟平台计算改期古构造运动下裂缝开度、线密度及面密度；

所述裂缝形成期次划分步骤包括：根据地震资料解释、测井解释、野外露头观察、钻井岩心观察、CT岩心扫描，识别断层、裂缝体系，统计裂缝产状、密度、开度、充填程度和力学性质，分析断层和褶皱与裂缝关系，结合构造演化史及流体包裹体测试得出。

所述步骤S4中所述裂缝发育主控因素优选，具体包括：进行裂缝成因及尺度分类；得出断层与裂缝关系、褶皱与裂缝关系、夹层与裂缝关系、岩性与裂缝关系以及物性与裂缝关系；建立关系图版。

所述步骤S6中所述裂缝离散网络模型建立，具体包括：

以单井裂缝发育强度曲线为点约束，以裂缝主控因素三维地质模型为空间约束，构建三维裂缝发育强度地质模型；

优选幂分布模型表征气藏裂缝参数特征，优选Bingham模型表征裂缝组系空间分布规律，采用确定建模法建立大尺度缝离散模型，采用序贯高斯模拟法插值建立中小尺度缝离散模型。

发明的有益效果在于：能够更好地反映裂缝性储层的空间非均质性，同时能够把各种地质信息、力学原型和数学关系有机地结合起来，这种离散裂缝模型具有覆盖不同大小尺度规模的能力。本发明不仅考虑了各种尺度的裂缝系统，同时考虑了裂缝生长、裂缝的相互作用、应力场等概念模型使得所建立的模型更具有灵活性，并形成更能反映实际的裂缝网络。解决了裂缝性储层中多尺度的复杂性。

附图说明

图1所示为本发明实施例方法流程图。

具体实施方式

下文将结合附图详细描述本发明的实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。

图1所示为本发明实施例方法流程图。

如图1所示，本发明提供一种基于多尺度因素约束的离散裂缝建模方法，

图1所示步骤1包括：

S1、单井裂缝参数精细识别和描述，并得出大中尺度裂缝的三维空间特征参数及中小尺度裂缝的特征参数，结合构造演化史，划分裂缝发育期次；

S2、根据所述步骤S1所得出的参数，建立断层-褶皱-裂缝共生演化系统，确定关键造缝期；

S3、进行岩石力学测试、地应力测试及古构造恢复，定量计算基于精细构造应力场模拟的裂缝参数，包括：裂缝体密度、面密度、开度，初步确定裂缝发育带；

图1所示步骤2包括：

S4、根据所述步骤S3中得到的所述裂缝参数进行裂缝发育主控因素优选；

S5、采用熵权法优选所述主控因素的权重，并获得各主控因素的熵权值；

图1所示步骤3包括：

S6、根据所述主控因素熵权值结合建模方法建立裂缝离散网络模型；

S7、结合储层基质属性、裂缝属性参数地质模型，根据等效渗透理论，构建双孔双渗地质模型。

所述步骤S1具体包括：

将已有地震资料结合优势频带分析、方向性边界滤波、蚂蚁追踪断层、倾角测井模式以及精细地层对比得到大中尺度裂缝地质模型；

将已有地震资料结合野外识别裂缝、成相测井识别裂缝、岩心识别裂缝、CT扫描裂缝以及镜下识别裂缝得到所述中小尺度裂缝地质参数；

所述裂缝地质参数，包括：产状、开度、密度、力学性质及充填程度。

所述已有地震资料具体包括：地震资料、测井资料、钻井资料、钻井分层资料、相似露头资料、钻井岩心资料、储层相渗资料以及开发动态资料。

所述步骤S2具体包括：

分析大尺度裂缝对中小尺度裂缝的控制作用；

分析褶皱变形过程中构造曲率对褶皱核部裂缝发育的控制作用；

分析断层、褶皱对裂缝发育的耦合控制影响作用；

进行多期构造变形物理模拟相结合，恢复研究区不同期次构造运动及褶皱隆升背景下裂缝伴生、派生及叠加的演化过程以及古构造形态；

建立断层-褶皱-裂缝共生演化系统，确定关键造缝期。

所述步骤S3具体包括：

所述岩石力学测试步骤包括：综合岩石单轴压缩试验、三轴压缩试验、测井解释，获得单井岩石力学参数，通过地震数据体反演，获得三维空间岩石力学参数分布；

所述地应力测试步骤包括：动静态校正，通过构造行迹法、声发射法、井壁崩落法确定裂缝形成时等效古应力和现今地应力大小及方向；

所述古构造恢复步骤包括：基于弹性应变能理论和实验测试结果，建立应力、应变、应变能与裂缝体密度、开度之间的关系表达式，基于有限元模拟平台计算改期古构造运动下裂缝开度、线密度及面密度；

所述裂缝形成期次划分步骤包括：根据地震资料解释、测井解释、野外露头观察、钻井岩心观察、CT岩心扫描，识别断层、裂缝体系，统计裂缝产状、密度、开度、充填程度和力学性质，分析断层和褶皱与裂缝关系，结合构造演化史及流体包裹体测试得出。

所述步骤S4中所述裂缝发育主控因素优选，具体包括：进行裂缝成因及尺度分类；得出断层与裂缝关系、褶皱与裂缝关系、夹层与裂缝关系、岩性与裂缝关系以及物性与裂缝关系；建立关系图版。

所述步骤S6中所述裂缝离散网络模型建立，具体包括：

以单井裂缝发育强度曲线为点约束，以裂缝主控因素三维地质模型为空间约束，构建三维裂缝发育强度地质模型；

优选幂分布模型表征气藏裂缝参数特征，优选Bingham模型表征裂缝组系空间分布规律，采用确定建模法建立大尺度缝离散模型，采用序贯高斯模拟法插值建立中小尺度缝离散模型。

实施例：

本发明拟以库车坳陷KX气田为例，对精细的储层裂缝建模展开设计，首先以野外露头、钻井岩心、CT扫描和镜下观察多种手段获取细致的裂缝空间参数；其次，采用改进的索贝尔算子为基础的方向性边界滤波技术，获得低级序断层和横向调节断层，采用确定法建立大、中尺度裂缝模型，分析断层、褶皱、岩性、厚度、储层物性、夹层频率对裂缝发育的控制作用，建立断层、褶皱耦合控制裂缝发育模式，基于岩石力学法、褶皱曲率法预测裂缝分布范围，采用熵权法优选主控因素，并获得相应权重，建立裂缝发育强度体；最终整合多尺度信息，采用序贯高斯模拟方法，建立井间中、小尺度裂缝模型，并优选裂缝属性表征方法与大尺度缝相结合赋予属性参数；最后根据裂缝、基质渗流等效因子建立储层基质与裂缝网络相结合的双孔双渗地质模型，建立气井见水预警机制。

(1)根据地震资料解释、测井解释、野外露头观察、钻井岩心观察、CT岩心扫描，识别断层、裂缝体系，统计裂缝产状、密度、开度、充填程度和力学性质，分析断层和褶皱与裂缝关系，结合构造演化史及流体包裹体测试，划分裂缝发育期次，寻找裂缝优势充填方向，评价有效裂缝发育区带，建立裂缝地质发育模式及断层-褶皱-裂缝共生演化系统。

根据(1)所述的通过各种资料和方法建立裂缝地质发育模式和断层-褶皱-裂缝共生演化系统，具体包括以下6个步骤：

第一步，分析研究区地震资料品质及频带较宽，通过降噪、剔除非断层因素，主要采用改进的方向性边界保持滤波技术，对叠后地震资料进行分频相位处理，其中第一主频带5Hz/1.4--15Hz×1.4和第二主频带20Hz/1.4--35Hz×1.4，进行频带正态分布处理以减小吉布斯现象，即对生成的目的层段在短窗内进行离散傅氏变换，生成调谐体，获得能够反映10m断距以下断层的优势频带，以索贝尔算子为基础，对处理地震体先做加权平均，再微分，有一定的噪声抑制能力，按照对不同走向断层的凸显程度，将索贝尔算子的X、Y因子进行滤波相关叠加运算，以检测X方向、Y方向、X-45°-Y、X-22.5°-Y、X-67.5°-Y、X-11.25°-Y、X-78.75°-Y、Y-315°-X、Y-337.5°-X、Y-292.5°-X、Y-281.25°-X、Y-348.75°-X...等各个方向的模板图像边缘，并优选模板梯度值最高输出作为边缘像素强度梯度，最终凸出横向调节断层的优势方向(NNW320°)：

△_xG(x,Y)＝[G(x-1,y+1)+2G(x,y+1)+G(x+1,y+1)]-[G(x-1,y-1)+2G(x,y-1)+G(x+1,y-1)]＝ΔGx

△_yG(x,Y)＝[G(x-1,y-1)+2G(x-1,y)+G(x-1,y+1)]-[G(x+1,y-1)+2G(x+1,y)+G(x+1,y+1)]

＝ΔGy

Δ_x+yG(Y-315°-X)＝ΔGx+ΔGy

Δ_x-yG(X-45°-Y)＝ΔGx-ΔGy

Δ_x+yG(Y-337.5°-X)＝ΔGx+2ΔGy

Δ_x-yG(X-22.5°-Y)＝2ΔGx-ΔGy

Δ_x+yG(Y-292.5°-X)＝2ΔGx+ΔGy

Δ_x-yG(X-67.5°-Y)＝ΔGx-2ΔGy

Δ_x+yG(Y-m°-X)＝aΔGx+bΔGy

Δ_x-yG(X-n°-Y)＝bΔGx-aΔGy

式中：其中G(x,y)表示地震数据体(x,y)点的幅度数据值，Δ_xG(x,y)及Δ_yG(x,y)分别为经横向及纵向边缘检测的数据差异或为两组3×3的矩阵，Δ_x-yG(X-45°-Y)及Δ_x+yG(Y-315°-X)分别为NE45°和NW315°边缘检测的数据差异或为两组5×5的矩阵，Δ_x+yG(Y-m°-X)及Δ_x-yG(X-n°-Y)为任意方向边缘检测的数据差异，m、n为任意角度，a、b为叠加系数，G为数据的每一个点的横向及纵向梯度近似值，θ为梯度方向。

第二步，采用蚂蚁追踪技术对不同方向滤波处理后的地震数据体进行属性提取，对于初始边界一般设置为10-12，路线偏移度一般为2，搜索步长一般为4-6，非合法范围一般为2，合法范围一般为2，终止值一般为25左右，可以消除高角度地层带来的干扰，获得不同走向断层的痕迹及三维断片系统，采用倾角测井模式和精细地层对比方法验证过井断点的可靠性，重点落实低级序断层和横向调节断层系统/大、中尺度缝。

第三步，对研究区古近系野外地质露头进行观察，统计裂缝产状、开度、充填度、力学性质、长度以及发育的岩相、相序、泥质夹层频率、构造部位等多个参数，重点分析断层、褶皱对裂缝发育的控制程度或范围，建立宏观裂缝发育地质模式。

第四步，基于野外观察统计结果，围绕气藏开发及防水的实际需求，对构造裂缝进行成因分类和尺度分类，首先根据裂缝产生的序次和相互控制关系，划分为区域缝、局部缝和复合裂缝三种主要类型，局部缝又可进一步分为局部伴生缝、局部派生缝，其次考虑裂缝延伸长度及对油气渗流的影响，将裂缝划分为三个级别，即：开度>1.0mm而且延伸距离一般大于1000m的大裂缝、开度为0.5-1.0mm而且延伸距离一般位于10-1000m之间的中裂缝、开度<0.5mm而且延伸距离一般小于10m的小裂缝。

第五步，对研究区钻井岩心裂缝进行观察，统计上述裂缝多参数，同时针对不同岩性、不同裂缝密度、不同深度段的岩心进行全直径取样，进行工业CT扫描，寻找裂缝优势充填方向，定量获得裂缝精细参数，与成像测井、岩心观察、野外观察结果想对比验证，采用分段趋势法校正成像测井裂缝数据，建立微观裂缝发育地质模式。

第六步，对裂缝内方解石充填晶体进行取样，进行流体包裹体测试，获取流体均一温度，结合构造演化历史划分裂缝发育期次，结合宏观和微观裂缝发育地质模式，建立不同尺度断层-褶皱-裂缝同生演化系统，直观展示裂缝发育的序列性和有利部位。

(2)综合岩石单轴压缩试验、三轴压缩试验、测井解释，获得单井岩石力学参数，通过地震数据体反演，获得三维空间岩石力学参数分布，并进行动静态校正，通过构造行迹法、声发射法、井壁崩落法确定裂缝形成时等效古应力和现今地应力大小及方向，确定关键造缝期，基于弹性应变能理论和实验测试结果，建立应力、应变、应变能与裂缝体密度、开度之间的关系表达式，基于有限元模拟平台计算改期古构造运动下裂缝开度、线密度、面密度等古参数，基于裂缝叠加算法获得现今应力条件下裂缝参数分布特征。

根据(2)所述的岩石力学方法求取裂缝分布范围，具体包括以下4个步骤：

第一步，收集研究区关于岩石力学实验和地应力测试的数据，结合构造行迹法、节理位错密度法推断古构造应力的期次和方向，恢复关键造缝期构造运动的力学边界条件。

第二步，结合地震构造解释结果，基于断层相关褶皱理论中的运动学恢复算法进行古构造形态恢复，建立古构造地质模型，收集地震反演参数结果，获得现今地层岩石力学参数，通过建立水平挤压构造应力场、垂向重力压实应力场与储层减孔率关系图版，恢复关键造缝构造期的地质力学参数，建立精细力学参数约束下的古构造地质力学模型。

第三步，设置构造力学模型的边界条件，以Ansys有限元模拟平台为基础，进行多次弹塑性古构造应力场模拟，获得主应力和剪应力的大小及方向，直到与测试古应力值接近，构造形态与现今构造形态接近为止，然后根据Ansys有限元模拟结果和岩石破裂准则判别岩石破裂与否，判别准则为库仑—莫尔和格里菲斯综合应用准则，即用库仑—莫尔准则判断是否发生剪切和压剪性破裂，用格里菲斯准则判别是否发生张性和张剪性破裂，然后，采用应力、应变、应变能与裂缝体密度之间的定量表达式，以宏指令的方式输入软件，计算得到三维裂缝古参数：

①三向挤压应力状态下的裂缝参数计算公式：

其中：σ₁、σ₃分别为最大和最小主应力，都为压应力，单位Pa，C₀和称作粘聚力和内摩擦角，可以通过做莫尔包络线求出，而C₀在概念上等于岩石直接剪切强度τ₀，故也可以用剪切试验求取；J₀为零围压时裂缝表面能，单位J/m²；ε₀为最大弹性张应变，E₀为比例系数，与岩性有关，其他参数w、w_f、w_e、σ_p、D_vf、D_lf、ε₃、b、E、C₀、μ、J、θ分别代表应变能密度、裂缝应变能密度、新增单位裂缝表面积必须克服的应变能、岩石破裂应力、裂缝体积密度、最小张应变、裂缝开度、弹性模量、内聚力、内摩擦角、泊松比、裂缝表面能和破裂角。

②有张应力存在时，根据格里菲斯准则，即：

其中J₀为零围压时裂缝表面能，单位J/m²；ε₀为最大弹性张应变；E为零围压时弹性模量，单位Pa；其他参数w、w_f、w_e、D_vf、D_lf、ε₃、b、J、θ同压缩时情况。

若(σ₁+3σ₃)>0，则

那么取进行计算，

若(σ₁+3σ₃)≤0，则θ＝0，那么裂缝体积密度和裂缝线密度相等D_lf＝D_vf。

第四步，由于现今应力场不产生新裂缝，裂缝密度与古应力场情况相同，但原有裂缝受压缩闭合，裂缝开度受现今应力场影响较大，考虑裂缝充填程度计算得到现今裂缝开度：

b_fe＝(1-c)b_f

其中：为不考虑充填的现今裂缝开度；σ_nref代表使裂缝开度降低90％的有效正应力，是一与岩性有关的系数，一般为26－50MPa；残余隙宽b_res就目前的技术还无法确定，因其很小，在模拟计算中取值为零；c为裂缝充填系数，设置为(0、0.25、0.5、0.75、1)。

依据以上计算结果，由于弹塑性变形过程中能定量模拟KX背斜的变形和隆升过程，实际上背斜顶部的埋藏深度仍在4000m以下，故最大主应力方向在此发生转换，偏移到近垂直方向，这种情况下完全可以形成张性缝，正好反映了构造曲率对裂缝的控制影响，以此划分裂缝空间分布范围，为后面的离散裂缝建模打好基础。

(3)由前面得到的结果，分析断层、褶皱、岩相、厚度、隔夹层、储层物性等地质因素与裂缝参数之间的相关性，基于实际开发经验，结合熵权法确定每种因素的权重。

所述熵权法优选裂缝主控因素权重步骤如下：

假设裂缝受多种因素的控制，每种因素出现概率为p_i(i＝1,2,……,m)时，则该裂缝体系的熵就定义为：

显然，当p_i＝1/m(i＝1,2,……,m)时，即各种状态出现的概率相同时，熵取最大值，为：e_max＝ln m

现有m个控制因素，n个评价指标，形成原始评价矩阵R＝(r_ij)_m×n对于某个指标r_j有信息熵

其中

从信息熵的公式可以看出：如果控制裂缝的某个指标的熵值e_j越小，说明其指标值的变异程度越大，提供的信息量越多，这种因素控制裂缝发育的作用越大，其权重应该越大；相反，如果某个控制因素指标的熵值e_j越大，说明其指标值的变异程度越小，提供的信息量越少，控制裂缝作用越小，其权重也应越小。

综合指标的重要性和指标提供的信息量这两方面来确定各指标的最终权重。

现有m个待评影响因素，n个评价指标，形成原始数据矩阵R＝(r_ij)_m×n

其中r_ij为第j个指标下第i个因素的评价值。求各指标值权重的过程为：

①计算第j个指标下第i个因素的指标值的比重p_ij：

②计算第j个印象因素的熵值e_j：

其中，k＝1/ln m

③计算第j个影响因素的熵权w_j：

④确定某影响因素的综合权数β_j：假设评估者根据自己的目的和要求将指标重要性的权重确定为α_j,j＝1,2,…,n，结合指标的熵权w_j就可以得到某影响因素j的综合权数：

根据裂缝生成的各影响因素熵权值β_j，其值越大，说明该因素对裂缝的影响越重要，在建模过程中应该着重考虑；值越小，说明该因素几乎不影响裂缝的发育。

对各种因素进行排序，优选出裂缝的主控因素，熵权值越大，则该因素对裂缝发育的影响越大；熵权值小于0.1，则该因素几乎不影响裂缝的发育，可以忽略，为多尺度裂缝离散网络模型的准确建立提供基础。

(4)基质地质模型是离散裂缝模型构建基础，这里采用经典的三步建模法。首先，基于地震断层识别结果，综合考虑断穿层位、距井距离、断距大小及对气井动态影响的四个断层保留原则，构建KX气田断层模型，即大、中尺度裂缝模型。然后，针对研究区目的层扇三角洲前缘沉积体系中砂体几何形态复杂，空间分布随机性强的地质特点，对比序贯指示、截断高斯、基于目标模拟方法和多点地质统计学方法4种主要离散相模拟方法适应条件，选取多点地质统计学构建研究区岩相、沉积微相地质模型。最后，考虑沉积微相、地震反演横向约束，采用算法稳健的序贯高斯方法，构建研究区储集层属性参数地质模型，包括孔隙度、渗透率、含水饱和度等。

(5)以单井裂缝发育强度曲线为点约束，以裂缝主控因素三维地质模型为空间约束，构建三维裂缝发育强度地质模型，再优选裂缝产状、分布模型进行多尺度离散裂缝模型的建立，并赋予属性。

根据(5)所述的离散裂缝模型建立过程，具体包括以下4个步骤：

第一步，以地质资料、岩心资料、测井资料、地震资料为基础，将中小尺度的裂缝识别数据加载到建模软件中，按照裂缝走向进行组系划分，研究区裂缝分成NNW-SSE向裂缝组和NEE-SWW向裂缝组。

第二步，基于裂缝发育受控因素地质研究认识，综合地应力、断层、构造曲率、岩相等多属性参数，在单井裂缝发育强度分组分析基础上，构建KX气田裂缝发育强度地质模型。

第三步，对比评价裂缝特征参数分布模型—指数分布、幂分布、正态分布和对数正态分布模型，优选幂分布模型能表征KX地区裂缝参数特征；对比评价裂缝产状分布模型—Fisher分布、Bingham分布和Kent分布模型特点，Bingham模型双峰分布特征能较好描述KX气田裂缝组系空间分布规律，采用确定建模法建立大中尺度缝离散模型，采用序贯高斯模拟法插值建立中小尺度缝离散模型。

第四步，裂缝属性模型是裂缝性油气藏流动模拟的基础，优选裂缝属性模拟方法—Oda-Block算法，构建KX井区裂缝孔隙度、渗透率及形状因子等属性参数模型，为数值模拟提供基础参数。

(6)双孔双渗地质模型建立及对气藏实际开发的意义

根据基质和裂缝渗流交换理论给出裂缝等效渗透率和双重介质等效渗透率模型，建立双孔双渗储层地质模型。在单井裂缝分组及分析的基础上，根据成像测井、岩心观察等裂缝发育参数以及录井、生产资料等动态结果，验证模型的可靠性，为开发方案的调整和气藏防水提供依据。

根据(6)所述的可靠性双孔双渗地质模型建立及对开发的意义，具体包括以下3个步骤：

第一步，地质模型的可靠性验证，在KX气藏离散裂缝建模基础上，求取纵向38个小层裂缝发育强度，各砂层裂缝强度值与岩心统计及测井解释值相对误差＜10％，与CT扫描结果相对误差＜8％；气井无阻流量与生产井段裂缝发育密度呈现较好的正相关。

第二步，基于断层距离及封闭性、裂缝发育程度、初期距边底水距离、固井质量、单井氯根浓度跟踪及跟踪数值模拟预测，判别建立了单井见水模式；基于双孔双渗地质模型，按照目前气井工作制度预测重点6口井开发指标，定量预测气井在维持产气水平下见水时间，初步探讨不同构造部位及储层类型气井见水预警机制；最终，综合考虑避水高度、气井配产，应用数值模拟预测KX2-5、KX2-16、KX 2-17、KX 2-23、KX 2-24等单井的见水时间分别为5.2年、5.1年、3.8年、2.1年、3.6年，为气井下一步开采技术政策界限优化和调整提供决策依据。

发明的有益效果在于：能够更好地反映裂缝性储层的空间非均质性，同时能够把各种地质信息、力学原型和数学关系有机地结合起来，这种离散裂缝模型具有覆盖不同大小尺度规模的能力。本发明不仅考虑了各种尺度的裂缝系统，同时考虑了裂缝生长、裂缝的相互作用、应力场等概念模型使得所建立的模型更具有灵活性，并形成更能反映实际的裂缝网络。解决了裂缝性储层中多尺度的复杂性。

本文虽然已经给出了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (7)

1.一种基于多尺度因素约束的离散裂缝建模方法，其特征在于，具体实施步骤为：

S1、单井裂缝参数精细识别和描述，并得出大中尺度裂缝的三维空间特征参数及中小尺度裂缝的特征参数，结合构造演化史，划分裂缝发育期次；

S2、根据所述步骤S1所得出的参数，建立断层-褶皱-裂缝共生演化系统，确定关键造缝期；

S3、进行岩石力学测试、地应力测试及古构造恢复，定量计算基于精细构造应力场模拟的裂缝参数，包括：裂缝体密度、面密度、开度，初步确定裂缝发育带；

S4、根据所述步骤S3中得到的所述裂缝参数进行裂缝发育主控因素优选；

S5、采用熵权法优选所述主控因素的权重，并获得各主控因素的熵权值；

S6、根据所述主控因素熵权值结合建模方法建立裂缝离散网络模型；

S7、结合储层基质属性、裂缝属性参数地质模型，根据等效渗透理论，构建双孔双渗地质模型。

2.如权利要求1所述的一种基于多尺度因素约束的离散裂缝建模方法，其特征在于，步骤S1具体包括：

将已有地震资料结合优势频带分析、方向性边界滤波、蚂蚁追踪断层、倾角测井模式以及精细地层对比得到大中尺度裂缝地质模型；

将已有地震资料结合野外识别裂缝、成相测井识别裂缝、岩心识别裂缝、CT扫描裂缝以及镜下识别裂缝得到所述中小尺度裂缝地质参数；

所述裂缝地质参数，包括：产状、开度、密度、力学性质及充填程度。

3.如权利要求2所述的一种基于多尺度因素约束的离散裂缝建模方法，其特征在于，所述已有地震资料具体包括：地震资料、测井资料、钻井资料、钻井分层资料、相似露头资料、钻井岩心资料、储层相渗资料以及开发动态资料。

4.如权利要求1所述的一种基于多尺度因素约束的离散裂缝建模方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

分析大尺度裂缝对中小尺度裂缝的控制作用；

分析褶皱变形过程中构造曲率对褶皱核部裂缝发育的控制作用；

分析断层、褶皱对裂缝发育的耦合控制影响作用；

进行多期构造变形物理模拟相结合，恢复研究区不同期次构造运动及褶皱隆升背景下裂缝伴生、派生及叠加的演化过程以及古构造形态；

建立断层-褶皱-裂缝共生演化系统，确定关键造缝期。

5.如权利要求1所述的一种基于多尺度因素约束的离散裂缝建模方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

所述岩石力学测试步骤包括：综合岩石单轴压缩试验、三轴压缩试验、测井解释，获得单井岩石力学参数，通过地震数据体反演，获得三维空间岩石力学参数分布；

所述地应力测试步骤包括：动静态校正，通过构造行迹法、声发射法、井壁崩落法确定裂缝形成时等效古应力和现今地应力大小及方向；

所述古构造恢复步骤包括：基于弹性应变能理论和实验测试结果，建立应力、应变、应变能与裂缝体密度、开度之间的关系表达式，基于有限元模拟平台计算该期古构造运动下裂缝开度、线密度及面密度；

所述步骤S1进一步包括：所述划分裂缝发育期次步骤包括：根据地震资料解释、测井解释、野外露头观察、钻井岩心观察、CT岩心扫描，识别断层、裂缝体系，统计裂缝产状、密度、开度、充填程度和力学性质，分析断层和褶皱与裂缝关系，结合构造演化史及流体包裹体测试得出。

6.如权利要求1所述的一种基于多尺度因素约束的离散裂缝建模方法，其特征在于，所述步骤S4中所述裂缝发育主控因素优选，具体包括：进行裂缝成因及尺度分类；得出断层与裂缝关系、褶皱与裂缝关系、夹层与裂缝关系、岩性与裂缝关系以及物性与裂缝关系；建立关系图版。

7.如权利要求1所述的一种基于多尺度因素约束的离散裂缝建模方法，其特征在于，所述步骤S6中所述裂缝离散网络模型建立，具体包括：

以单井裂缝发育强度曲线为点约束，以裂缝主控因素三维地质模型为空间约束，构建三维裂缝发育强度地质模型；

优选幂分布模型表征气藏裂缝参数特征，优选Bingham模型表征裂缝组系空间分布规律，采用确定建模法建立大尺度缝离散模型，采用序贯高斯模拟法插值建立中小尺度缝离散模型。