CN105866835B - 一种基于地应力分布的断层三维封闭性定量评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油勘探领域，具体涉及一种基于地应力模拟的断层三维封闭性定量评价方法，其包括以下步骤：步骤1，测试岩石强度力学参数；步骤2，测试现今地应力大小及方向；步骤3，建立断层构造力学模型；步骤4，计算封闭性评价参数；步骤5，优选断层封闭性指数；步骤6，断层三维封闭性评价。本发明方法能够有效地从地应力角度有效评价断层三维封闭性，有效选取4个对断层封闭性起决定作用的定量评价指标，为研究断块油藏的成藏地质模式建立和剩余油分布预测提供了可靠依据，减少了勘探开发的风险和成本。
Description
技术领域
本发明涉及石油勘探领域，具体涉及一种基于地应力模拟的断层三维封闭性定量评价方法。
背景技术
在油气成藏理论研究与勘探实践中，断层封闭性研究一直是困扰油气地质家们的一道难题。早在20世纪60年代，人们就开始尝试对断层封闭性进行评价，截止目前，已经形成一系列较为成熟的断层封闭性评价方法，总的来说，可以概括为定性和定量或半定量评价方法，具体主要采用现代测试和数学分析方法，实现了单一学科和单一手段向多学科、多角度的转化，基本实现了定量或半定量研究。目前主要有岩性并置分析法、断层泥涂抹系数法和断层胶结物定性分析法等。其中，岩性配置和断层面物质涂抹法的应用已比较成熟。总的来看，上述方法虽然实现了断层多个封闭控制因素的综合，如在断层泥涂抹系数法分析中用实测压力进行校正，但断层封闭性评价方法自身存在不确定性。首先，断层面存在一个三维空间中，该空间中分布的岩性等诸多因素不是一成不变的，需要在每个空间位置上加以评价，即在进行断层封闭性评价的过程中，必须对其不确定性进行分析，以便说明其评价的可信性；其次，以往对地应力与断层封闭性的评价仅限于断面正应力的计算以及两盘储层排替压力之间的关系，未考虑最大主应力、剪应力与断层封闭性的紧密关系，因而制约了断层三维封闭性的合理表征，影响了油气资源量的准确评价。因此，如何准确地模拟计算现今地应力性质、方向、大小与断层的关系对断层的封闭性综合评价至关重要。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于地应力模拟的断层三维封闭性评价方法，考虑断层内部结构、岩石力学强度、地应力状态多地质因素，通过建立数学模型，推导三向地应力状态下断面正应力和剪应力的计算公式，选取断层封闭系数、断层紧闭指数、断层剪切指数和断层活动指数4个参数作为断层封闭性的定量评价指标，并采用熵权法定量评价各个指数对封闭性的贡献率，最终从三维视角综合评价断层封闭性，对于提高勘探开发效果十分有利。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以解决：
步骤1，测试岩石强度力学参数，具体方法如下：
(1)选取要进行封闭性评价的目标断层，查阅钻至断层上盘、下盘及断层带的井号，观察岩心段完整情况，按照不同岩性进行水平间隔采样，岩性包括砂岩、泥岩、砂泥岩、断层岩，采样间隔为45°，先将采集的岩样分成三组，每组包含6块，要求岩样垂直于岩心长轴方向且深度相近，随后将其在实验室内加工成50mm×25mm的标准柱塞样；
(2)每组选取1块岩心在MTS真三轴岩石力学仪上进行单轴加载实验，测试获得岩石的单轴抗压强度、泊松比、弹性模量；
(3)每组选取1块岩心在直剪岩石力学仪上进行直接剪切实验，测试获得岩石的单轴抗剪强度；
(4)每组选取1块岩心在进行巴西劈裂实验，测试获得岩石的单轴抗张强度；
(5)首先根据地层经历的构造演化史，确定岩样的历史古埋深，计算上覆地层围压范围，每隔5-10Mpa设置围压等级，每组选取3块岩心在MTS真三轴岩石力学仪上进行真三轴加载实验，测试获得岩石的三轴抗压强度、屈服强度、内摩擦角、内聚力；
(6)选择测井解释模型，对杨氏模量、泊松比、密度动态岩石力学参数进行测井解释，并对岩石力学实验结果进行动静态校正，以获得实际状况的地层力学强度参数；
步骤2，测试现今地应力大小及方向，具体方法如下：
(1)首先对钻井岩心按照不同层位进行采样，每个层位对应1组岩石样品，每组包含4块，要求岩样平行于岩心长轴方向且深度相近，随后在实验室内将其加工成50mm×25mm的标准柱塞样；
(2)选取标准柱塞样，通过岩石破裂声发射法测试凯赛尔点，获得最大主应力值及范围；
(3)选取标准柱塞样，测试岩心声波速度的各向异性，确定最大水平主应力σH、垂向主应力σv、最小水平主应力σh的方位，并测试不同方位的应变；
(4)收集油田现场井壁崩落资料、储层压裂改造资料，进一步分析获得最大水平主应力σH、垂向主应力σv、最小水平主应力σh的大小及方位；
(5)选取每口井的标准柱塞样，在实验室中进行粘滞剩余磁性测量，提取地理北方向的信息，用于岩心裂缝定向和岩心声速定位，并校正以上测试分析获得的地应力方位；
步骤3，建立断层构造力学模型，具体方法如下：
(1)收集三维地震解释深度域的断层、地层数据，在有限元平台中，建立三维构造地质模型；
(2)采用断层带的地震资料、测井资料、岩心资料分析断层带内部结构，精细建立断层带内部地质模型；
(3)根据岩石力学实验结果，分砂岩、泥岩、砂泥岩、断层和上覆岩层五部分赋予力学参数，划分网格；
(4)对划分完网格的力学模型设置力学边界，进行作用力的加载以及弹塑性有限元计算，模拟三维地应力分布特征，直到各个井点处应力值与测试结果吻合度达到80％以上为止，而且保证力学模型不能发生明显变形；
步骤4，计算封闭性评价参数，具体方法如下：
(1)在步骤3的有限元数值模拟结果的基础上，提取断面或断裂带内各个位置的水平最大主应力、水平最小主应力、平面剪应力值，每个位置之间间距为20m；
(2)断层封闭系数If系指断层面所受正应力与流体压力的比值，式中f为异常压力系数，ρw为水的密度，其单位是1g/cm3，当If>1时，断层呈紧闭状态，当If<1时，断层呈开启状态；
(3)断层紧闭指数Ift为断层面正应力与断层带岩石抗压强度的比值，σp为断层带抗压强度，其单位是MPa，σp可由以下公式求得：σp＝RSGσCM+(1-RSG)σCS，其中σCM为泥岩抗压强度，其单位是MPa，σCS为砂岩抗压强度，其单位是MPa，RSG为泥岩削刮比，可用以下公式求得：其中，Hi为第i小层的厚度，其单位是m，Vish为第i小层的泥岩含量，％，L为断层断距，其单位是m，当Ift>1时，泥岩发生变形，断层呈封闭状态，当Ift<1或＝1时，断面正应力不引起断层带物质变形，断层开启；
(4)断层剪切指数Ic为断面剪应力与断层带岩石抗剪强度的比值，σC为断层带内岩石内聚力与断层面所受摩擦力之和，即σC＝C+μσ，其中C为岩石内聚力，其单位是MPa，μ为内摩擦系数，当Ic>1时，断层有滑动趋势，且不封闭，当Ic<1时，断层面剪应力不足以引起滑动，断层封闭；
(5)断层活动指数Ia为水平最大主应力与断层面走向之间的夹角比上45°，其中β为水平最大主应力与断层面走向之间的夹角，θ为断层带岩石的剪裂角， 为测试获得的岩石内摩擦角，当Ia>1时，断层面正应力分量偏大，断层封闭，当Ia>1时，断层面正应力分量偏大，断层封闭；
步骤5，优选断层封闭性指数，具体方法如下：
(1)由前面计算得到的一系列断层面封闭性指数，分析断层封闭系数、断层紧闭指数、断层剪切指数和断层活动指数4个参数与断层封闭性之间的相关性，选取断层封闭系数、断层紧闭指数、断层剪切指数和断层活动指数4个参数作为断层封闭性的定量评价指标，并采用熵权法定量评价各个指数对封闭性的贡献率，基于实际开发经验，先对四个参数分别赋予初始权重0.4,0.25,0.15,0.2，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＝(rij)m×n
其中rij为第j个指标下第i个因素的评价值；
(2)计算第j个指标下第i个因素的指标值的比重pij：
(3)计算第j个指标的熵值ej：
其中k＝1/ln m
(4)计算第j个指标的熵权wj：
(5)确定某个指标j的综合权数βj：将指标重要性的权重确定为αj，其中j＝1,2,…,n，结合指标的熵权wj，得到指标j的综合权数：
(6)根据计算得到的断层封闭性的各指标的综合权数βj的大小，对指标进行排序，优选出断层封闭性的主控参数，综合权数越大，则该参数对封闭性影响越大，综合权数小于0.1，则该参数几乎不影响裂缝的发育，更够忽略；
步骤6，断层三维封闭性评价，具体方法如下：
(1)采用前面收集的三维地震解释数据，在地质建模中，建立储层精细地质模型，包括断层、断层带、地层、岩性、孔隙度、渗透率和含油饱和度；
(2)采用随机性—确定性混合建模法建立断裂带储层地质模型，即将有限元模拟的地应力结果，包括水平最大主应力、水平最小主应力、垂直主应力和剪应力导入到地质建模平台中，结合岩石力学参数测试结果计算断层封闭性指数，最终乘以以熵权法获得的各主控参数的综合权数，得到三维断层面上各点的封闭性值:
IN＝β1jIf+β2jIft+β3jIC+β4jIa，N＝1,2,3......，且β1j+β2j+β3j+β4j＝1，当IN>1时，断层为封闭状态；当IN<1时，断层为开启状态。这样，就可以对垂直向上每个层的断层封闭性进行综合定量评价。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：解决了从地应力角度有效评价断层三维封闭性的问题，适合于任何储层为主的断层控油及剩余油挖潜工作；有效选取4个对断层封闭性起决定作用的定量评价指标，即断层封闭系数、断层紧闭指数、断层剪切指数和断层活动指数，为研究断块油藏的成藏地质模式建立和剩余油分布预测提供了可靠依据，减少了勘探开发的风险和成本。
附图说明
以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1为一种基于地应力分布的断层三维封闭性定量评价方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明不限于该实施例。
一种基于地应力分布的断层三维封闭性定量评价方法，方法流程参照图1，其具体步骤如下：
步骤1，测试岩石强度力学参数，具体方法如下：
(1)选取要进行封闭性评价的目标断层，查阅钻至断层上盘、下盘及断层带的井号，观察岩心段完整情况，按照不同岩性进行水平间隔采样，岩性包括砂岩、泥岩、砂泥岩、断层岩，采样间隔为45°，先将采集的岩样分成三组，每组包含6块，要求岩样垂直于岩心长轴方向且深度相近，随后将其在实验室内加工成50mm×25mm的标准柱塞样；
(2)每组选取1块岩心在MTS真三轴岩石力学仪上进行单轴加载实验，测试获得岩石的单轴抗压强度、泊松比、弹性模量；
(3)每组选取1块岩心在直剪岩石力学仪上进行直接剪切实验，测试获得岩石的单轴抗剪强度；
(4)每组选取1块岩心在进行巴西劈裂实验，测试获得岩石的单轴抗张强度；
(5)首先根据地层经历的构造演化史，确定岩样的历史古埋深，计算上覆地层围压范围，每隔5-10Mpa设置围压等级，每组选取3块岩心在MTS真三轴岩石力学仪上进行真三轴加载实验，测试获得岩石的三轴抗压强度、屈服强度、内摩擦角、内聚力；
(6)选择测井解释模型，对杨氏模量、泊松比、密度动态岩石力学参数进行测井解释，并对岩石力学实验结果进行动静态校正，以获得实际状况的地层力学强度参数。
步骤2，测试现今地应力大小及方向，具体方法如下：
(1)首先对钻井岩心按照不同层位进行采样，每个层位对应1组岩石样品，每组包含4块，要求岩样平行于岩心长轴方向且深度相近，随后在实验室内将其加工成50mm×25mm的标准柱塞样；
(2)选取标准柱塞样，通过岩石破裂声发射法测试凯赛尔点，获得最大主应力值及范围；
(3)选取标准柱塞样，测试岩心声波速度的各向异性，确定最大水平主应力σH、垂向主应力σv、最小水平主应力σh的方位，并测试不同方位的应变；
(4)收集油田现场井壁崩落资料、储层压裂改造资料，进一步分析获得最大水平主应力σH、垂向主应力σv、最小水平主应力σh的大小及方位；
(5)选取每口井的标准柱塞样，在实验室中进行粘滞剩余磁性测量，提取地理北方向的信息，用于岩心裂缝定向和岩心声速定位，并校正以上测试分析获得的地应力方位。
步骤3，建立断层构造力学模型，具体方法如下：
(1)收集三维地震解释深度域的断层、地层数据，在有限元平台中，建立三维构造地质模型；
(2)采用断层带的地震资料、测井资料、岩心资料分析断层带内部结构，精细建立断层带内部地质模型；
(3)根据岩石力学实验结果，分砂岩、泥岩、砂泥岩、断层和上覆岩层五部分赋予力学参数，划分网格；
(4)对划分完网格的力学模型设置力学边界，进行作用力的加载以及弹塑性有限元计算，模拟三维地应力分布特征，直到各个井点处应力值与测试结果吻合度达到80％以上为止，而且保证力学模型不能发生明显变形。
步骤4，计算封闭性评价参数，具体方法如下：
(1)在步骤3的有限元数值模拟结果的基础上，提取断面或断裂带内各个位置的水平最大主应力、水平最小主应力、平面剪应力值，每个位置之间间距为20m；
(2)断层封闭系数If系指断层面所受正应力与流体压力的比值，式中f为异常压力系数，ρw为水的密度，其单位是1g/cm3，当If>1时，断层呈紧闭状态，当If<1时，断层呈开启状态；
(3)断层紧闭指数Ift为断层面正应力与断层带岩石抗压强度的比值，σp为断层带抗压强度，其单位是MPa，σp可由以下公式求得：σp＝RSGσCM+(1-RSG)σCS，其中σCM为泥岩抗压强度，其单位是MPa，σCS为砂岩抗压强度，其单位是MPa，RSG为泥岩削刮比，可用以下公式求得：其中，Hi为第i小层的厚度，其单位是m，Vish为第i小层的泥岩含量，％，L为断层断距，其单位是m，当Ift>1时，泥岩发生变形，断层呈封闭状态，当Ift<1或＝1时，断面正应力不引起断层带物质变形，断层开启；
(4)断层剪切指数Ic为断面剪应力与断层带岩石抗剪强度的比值，σC为断层带内岩石内聚力与断层面所受摩擦力之和，即σC＝C+μσ，其中C为岩石内聚力，其单位是MPa，μ为内摩擦系数，当Ic>1时，断层有滑动趋势，且不封闭，当Ic<1时，断层面剪应力不足以引起滑动，断层封闭；
(5)断层活动指数Ia为水平最大主应力与断层面走向之间的夹角比上45°，其中β为水平最大主应力与断层面走向之间的夹角，θ为断层带岩石的剪裂角， 为测试获得的岩石内摩擦角，当Ia>1时，断层面正应力分量偏大，断层封闭，当Ia>1时，断层面正应力分量偏大，断层封闭；
步骤5，优选断层封闭性指数，具体方法如下：
(1)由前面计算得到的一系列断层面封闭性指数，分析断层封闭系数、断层紧闭指数、断层剪切指数和断层活动指数4个参数与断层封闭性之间的相关性，选取断层封闭系数、断层紧闭指数、断层剪切指数和断层活动指数4个参数作为断层封闭性的定量评价指标，并采用熵权法定量评价各个指数对封闭性的贡献率，基于实际开发经验，先对四个参数分别赋予初始权重0.4,0.25,0.15,0.2，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＝(rij)m×n
其中rij为第j个指标下第i个因素的评价值；
(2)计算第j个指标下第i个因素的指标值的比重pij：
(3)计算第j个指标的熵值ej：
其中k＝1/ln m
(4)计算第j个指标的熵权wj：
(5)确定指标j的综合权数βj：将指标重要性的权重确定为αi，其中j＝1,2,…,n，结合指标的熵权wi，得到指标j的综合权数：
(6)根据计算得到的断层封闭性的各指标的综合权数βj的大小，对各指标进行排序，优选出断层封闭性的主控参数，综合权数越大，则该参数对封闭性影响越大，综合权数小于0.1，则该参数几乎不影响裂缝的发育，更够忽略；
步骤6，断层三维封闭性评价，具体方法如下：
(1)采用前面收集的三维地震解释数据，在地质建模中，建立储层精细地质模型，包括断层、断层带、地层、岩性、孔隙度、渗透率和含油饱和度；
(2)采用随机性—确定性混合建模法建立断裂带储层地质模型，即将有限元模拟的地应力结果，包括水平最大主应力、水平最小主应力、垂直主应力和剪应力导入到地质建模平台中，结合岩石力学参数测试结果计算断层封闭性指数，最终乘以以熵权法获得的各主控参数的综合权数，得到三维断层面上各点的封闭性值:
IN＝β1jIf+β2jIft+β3jIC+β4jIa，N＝1,2,3......，且β1j+β2j+β3j+β4j＝1，当IN>1时，断层为封闭状态；当IN<1时，断层为开启状态。这样，就可以对垂直向上每个层的断层封闭性进行综合定量评价。
Claims (1)
1.一种基于地应力分布的断层三维封闭性定量评价方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤1，测试岩石强度力学参数，具体方法如下：
(1)选取要进行封闭性评价的目标断层，查阅钻至断层上盘、下盘及断层带的井号，观察岩心段完整情况，按照不同岩性进行水平间隔采样，岩性包括砂岩、泥岩、砂泥岩、断层岩，采样间隔为45°，先将采集的岩样分成三组，每组包含6块，要求岩样垂直于岩心长轴方向且深度相近，随后将其在实验室内加工成50mm×25mm的标准柱塞样；
(2)每组选取1块岩心在MTS真三轴岩石力学仪上进行单轴加载实验，测试获得岩石的单轴抗压强度、泊松比、弹性模量；
(3)每组选取1块岩心在直剪岩石力学仪上进行直接剪切实验，测试获得岩石的单轴抗剪强度；
(4)每组选取1块岩心在进行巴西劈裂实验，测试获得岩石的单轴抗张强度；
(5)首先根据地层经历的构造演化史，确定岩样的历史古埋深，计算上覆地层围压范围，每隔5-10Mpa设置围压等级，每组选取3块岩心在MTS真三轴岩石力学仪上进行真三轴加载实验，测试获得岩石的三轴抗压强度、屈服强度、内摩擦角、内聚力；
(6)选择测井解释模型，对杨氏模量、泊松比、密度动态岩石力学参数进行测井解释，并对岩石力学实验结果进行动静态校正，以获得实际状况的地层力学强度参数；
步骤2，测试现今地应力大小及方向，具体方法如下：
(1)首先对钻井岩心按照不同层位进行采样，每个层位对应1组岩石样品，每组包含4块，要求岩样平行于岩心长轴方向且深度相近，随后在实验室内将其加工成50mm×25mm的标准柱塞样；
(2)选取标准柱塞样，通过岩石破裂声发射法测试凯赛尔点，获得最大主应力值及范围；
(3)选取标准柱塞样，测试岩心声波速度的各向异性，确定最大水平主应力σH、垂向主应力σv、最小水平主应力σh的方位，并测试不同方位的应变；
(4)收集油田现场井壁崩落资料、储层压裂改造资料，进一步分析获得最大水平主应力σH、垂向主应力σv、最小水平主应力σh的大小及方位；
(5)选取每口井的标准柱塞样，在实验室中进行粘滞剩余磁性测量，提取地理北方向的信息，用于岩心裂缝定向和岩心声速定位，并校正以上测试分析获得的地应力方位；
步骤3，建立断层构造力学模型，具体方法如下：
(1)收集三维地震解释深度域的断层、地层数据，在有限元平台中，建立三维构造地质模型；
(2)采用断层带的地震资料、测井资料、岩心资料分析断层带内部结构，精细建立断层带内部地质模型；
(3)根据岩石力学实验结果，分砂岩、泥岩、砂泥岩、断层和上覆岩层五部分赋予力学参数，划分网格；
(4)对划分完网格的力学模型设置力学边界，进行作用力的加载以及弹塑性有限元计算，模拟三维地应力分布特征，直到各个井点处应力值与测试结果吻合度达到80％以上为止，而且保证力学模型不能发生明显变形；
步骤4，计算封闭性评价参数，具体方法如下：
(1)在步骤3的有限元数值模拟结果的基础上，提取断面或断裂带内各个位置的水平最大主应力、水平最小主应力、平面剪应力值，每个位置之间间距为20m；
(2)断层封闭系数If系指断层面所受正应力与流体压力的比值，式中f为异常压力系数，ρw为水的密度，其单位是1g/cm3，当If>1时，断层呈紧闭状态，当If<1时，断层呈开启状态；
(3)断层紧闭指数Ift为断层面正应力与断层带岩石抗压强度的比值，σp为断层带抗压强度，其单位是MPa，σp能够由以下公式求得：σp＝RSGσCM+(1-RSG)σCS，其中σCM为泥岩抗压强度，其单位是MPa，σCS为砂岩抗压强度，其单位是MPa，RSG为泥岩削刮比，能够用以下公式求得：其中，Hi为第i小层的厚度，其单位是m，Vish为第i小层的泥岩含量，％，L为断层断距，其单位是m，当Ift>1时，泥岩发生变形，断层呈封闭状态，当Ift<1或＝1时，断面正应力不引起断层带物质变形，断层开启；
(4)断层剪切指数Ic为断面剪应力与断层带岩石抗剪强度的比值，σC为断层带内岩石内聚力与断层面所受摩擦力之和，即σC＝C+μσ，其中C为岩石内聚力，其单位是MPa，μ为内摩擦系数，当Ic>1时，断层有滑动趋势，且不封闭，当Ic<1时，断层面剪应力不足以引起滑动，断层封闭；
(5)断层活动指数Ia为水平最大主应力与断层面走向之间的夹角比上45°，其中β为水平最大主应力与断层面走向之间的夹角，θ为断层带岩石的剪裂角， 为测试获得的岩石内摩擦角，当Ia>1时，断层面正应力分量偏大，断层封闭，当Ia>1时，断层面正应力分量偏大，断层封闭；
步骤5，优选断层封闭性指数，具体方法如下：
(1)由前面计算得到的一系列断层面封闭性指数，分析断层封闭系数、断层紧闭指数、断层剪切指数和断层活动指数4个参数与断层封闭性之间的相关性，选取断层封闭系数、断层紧闭指数、断层剪切指数和断层活动指数4个参数作为断层封闭性的定量评价指标，并采用熵权法定量评价各个指数对封闭性的贡献率，基于实际开发经验，先对四个参数分别赋予初始权重0.4,0.25,0.15,0.2，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＝(rij)m×n
其中rij为第j个指标下第i个因素的评价值；
(2)计算第j个指标下第i个因素的指标值的比重pij：
(3)计算第j个指标的熵值ej：
其中k＝1/ln m
(4)计算第j个指标的熵权wj：
(5)确定指标j的综合权数βj：将指标重要性的权重确定为αj，其中j＝1,2,…,n，结合指标的熵权wj，得到指标j的综合权数：
(6)根据计算得到的断层封闭性的各指标的综合权数βj的大小，对各指标进行排序，优选出断层封闭性的主控参数，综合权数越大，则该参数对封闭性影响越大，综合权数小于0.1，则该参数几乎不影响裂缝的发育，能够忽略；
步骤6，断层三维封闭性评价，具体方法如下：
(1)采用前面收集的三维地震解释数据，在地质建模中，建立储层精细地质模型，包括断层、断层带、地层、岩性、孔隙度、渗透率和含油饱和度；
(2)采用随机性—确定性混合建模法建立断裂带储层地质模型，即将有限元模拟的地应力结果，包括水平最大主应力、水平最小主应力、垂直主应力和剪应力导入到地质建模平台中，结合岩石力学参数测试结果计算断层封闭性指数，最终乘以以熵权法获得的各主控参数的综合权数，得到三维断层面上各点的封闭性值:
IN＝β1jIf+β2jIft+β3jIC+β4jIa，N＝1,2,3......，且β1j+β2j+β3j+β4j＝1，当IN>1时，断层为封闭状态；当IN<1时，断层为开启状态，这样，就能够对垂直向上每个层的断层封闭性进行综合定量评价。
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|---|---|---|---|---|
| CN106291755B (zh) * | 2016-10-05 | 2018-09-18 | 中国地质大学（北京） | 一种隆升区低级序断层发育规律定量预测方法 |
| CN106501856B (zh) * | 2016-10-20 | 2018-07-27 | 东北石油大学 | 亚地震断层定量预测方法 |
| CN106324676B (zh) * | 2016-10-21 | 2018-09-04 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种确定断层封闭性的方法及装置 |
| CN106772675B (zh) * | 2016-12-05 | 2018-08-24 | 中国石油化工股份有限公司 | 基于断层断裂结构评价断层启闭性的方法 |
| CN108614305B (zh) * | 2016-12-09 | 2020-01-24 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种膝折构造模拟方法 |
| CN106909709A (zh) * | 2017-01-10 | 2017-06-30 | 海隆石油工业集团有限公司 | 一种多层非粘结柔性管抗弯性能快速评价方法 |
| CN106680891B (zh) * | 2017-01-19 | 2018-07-06 | 中国石油大学(华东) | 一种油气成藏时期断层垂向启闭性的定量评价方法 |
| CN107784150B (zh) * | 2017-01-19 | 2020-11-24 | 中国石油大学(华东) | 一种裂缝封闭性预测方法 |
| CN106840880A (zh) * | 2017-02-08 | 2017-06-13 | 河海大学 | 基于巴西劈裂试验确定柱状节理岩体各向异性特性的方法 |
| CN107783189B (zh) * | 2017-02-17 | 2019-03-12 | 中国地质大学（北京） | 一种基于应力类型转换趋势判断断层走向的方法 |
| CN106919538B (zh) * | 2017-02-28 | 2019-04-09 | 武汉大学 | 一种岩基抗剪强度统计参数计算方法 |
| CN106971269B (zh) * | 2017-03-30 | 2020-05-19 | 西南石油大学 | Co2注入过程中基于概率分布的诱发地震风险评估方法 |
| CN107038313B (zh) * | 2017-04-26 | 2020-03-20 | 东北大学 | 基于数值岩芯的分层地应力精细描述方法 |
| CN108343430A (zh) * | 2017-07-21 | 2018-07-31 | 中国石油大学胜利学院 | 断层封闭性模糊数学综合定量评价方法 |
| CN107807388B (zh) * | 2017-11-02 | 2019-06-07 | 辽宁工程技术大学 | 一种基于多普勒效应的地震断层滑动速度计算方法 |
| CN108104806B (zh) * | 2017-12-14 | 2021-04-16 | 中国石油化工股份有限公司 | 剩余油分布规律定量分析方法 |
| CN110068862B (zh) * | 2018-01-24 | 2021-03-30 | 中国石油天然气股份有限公司 | 盐下超深断背斜油气藏优质储层的预测方法及装置 |
| CN108693572B (zh) * | 2018-03-12 | 2020-07-03 | 太原理工大学 | 一种基于三维建模的地应力场反演方法 |
| CN108931393B (zh) * | 2018-06-05 | 2021-08-13 | 华北科技学院 | 用于逆断层地应力测试研究的巷道岩芯钻取方法 |
| CN108756795B (zh) * | 2018-06-05 | 2020-08-25 | 华北科技学院 | 用于研究煤矿巷道的逆断层地应力的实验方法 |
| CN109184656A (zh) * | 2018-09-05 | 2019-01-11 | 大庆油田有限责任公司 | 一种有采无注型孤立井点挖潜提效方法 |
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| RU2718137C1 (ru) * | 2018-12-05 | 2020-03-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпромнефть Научно-Технический Центр" (ООО "Газпромнефть НТЦ") | Способ оценки параметра затухания волнового поля для определения углеводородного насыщения пласта в межскважинном пространстве при построении геологической модели |
| CN112241510A (zh) * | 2019-07-16 | 2021-01-19 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 一种断层封闭性录井评价方法 |
| CN110439546B (zh) * | 2019-08-12 | 2023-03-31 | 山东省计算中心（国家超级计算济南中心） | 一种断层封闭性的确定方法、系统、设备及介质 |
| CN112394397B (zh) * | 2019-08-13 | 2022-03-01 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种页岩气藏三维岩石力学参数场建模方法 |
| CN110632655B (zh) * | 2019-08-16 | 2021-08-03 | 中国石油天然气股份有限公司 | 非均质型断层的封闭性分析方法及装置 |
| CN112540405A (zh) * | 2019-09-20 | 2021-03-23 | 中国石油天然气股份有限公司 | 倾斜断层运动轨迹的确定方法及装置、存储介质 |
| CN111141434B (zh) * | 2019-12-23 | 2021-08-13 | 中国科学院大学 | 一种基于应力花瓣图确定四分量钻孔应力变化的方法 |
| CN111472840B (zh) * | 2020-04-07 | 2020-11-13 | 北京科技大学 | 一种采动围岩地压灾害智能预测方法及系统 |
| CN113534282B (zh) * | 2020-04-18 | 2024-03-29 | 中国石油化工股份有限公司 | 基于岩性对差值的断层活动频率计算方法 |
| CN113589378B (zh) * | 2020-04-30 | 2023-04-28 | 中国石油化工股份有限公司 | 基于三维地震资料的断层封堵性评价方法 |
| CN113589371B (zh) * | 2020-04-30 | 2023-03-21 | 中国石油化工股份有限公司 | 碳酸盐岩内断层的封闭性评价方法 |
| CN112285774B (zh) * | 2020-10-15 | 2023-10-27 | 中国海洋石油集团有限公司 | 一种基于多地质参数快速评价走滑断层封闭能力的方法 |
| CN114036703A (zh) * | 2021-04-23 | 2022-02-11 | 西南石油大学 | 一种盐膏岩层深井石油套管强度分析方法 |
| CN113935215B (zh) * | 2021-10-13 | 2022-08-23 | 西南石油大学 | 断层发育油气藏地应力反演方法 |
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| CN114034622B (zh) * | 2021-11-09 | 2023-03-31 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种储气库圈闭密封性的确定方法、装置以及处理设备 |
| CN114034841B (zh) * | 2021-11-10 | 2023-06-16 | 西南石油大学 | 一种地质断层封闭性模拟测试装置及方法 |
| CN114117827B (zh) * | 2022-01-24 | 2022-04-15 | 四川省公路规划勘察设计研究院有限公司 | 一种雁列式断层模型的随机模拟及参数敏感度分析方法 |
| CN115657130A (zh) * | 2022-10-27 | 2023-01-31 | 应急管理部国家自然灾害防治研究院 | 一种基于水压致裂地应力测量技术评估活动断层发震能力的方法 |
| CN117686309B (zh) * | 2024-02-01 | 2024-04-12 | 北京科技大学 | 基于岩体性质的岩层最大水平主应力预测方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011008710A2 (en) * | 2009-07-13 | 2011-01-20 | Geco Technology B.V. | Tar estimation |
| CN102788994A (zh) * | 2012-07-12 | 2012-11-21 | 恒泰艾普石油天然气技术服务股份有限公司 | 一种储层裂缝的确定方法 |
| CN105319603A (zh) * | 2015-11-06 | 2016-02-10 | 中国石油大学(华东) | 致密砂岩储层复杂网状裂缝的预测方法 |
-
2016
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011008710A2 (en) * | 2009-07-13 | 2011-01-20 | Geco Technology B.V. | Tar estimation |
| CN102788994A (zh) * | 2012-07-12 | 2012-11-21 | 恒泰艾普石油天然气技术服务股份有限公司 | 一种储层裂缝的确定方法 |
| CN105319603A (zh) * | 2015-11-06 | 2016-02-10 | 中国石油大学(华东) | 致密砂岩储层复杂网状裂缝的预测方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| "地应力与断层封闭性之间的定量关系;王珂 等;《石油学报》;20120131;第33卷(第1期);第74-81页 * |
| "基于三维古构造应力场数值模拟的断层封闭性研究";沈传波 等;《石油实验地质》;20040229;第26卷(第1期);第103-107页 * |
| "断层封闭性定量评价";吕延防 等;《大庆石油学院学报》;20101031;第34卷(第5期);第35-41页 * |
| "断层-盖层封闭性定量评价--以塔里木盆地地库车坳陷大北-克拉苏构造带为例";付晓飞 等;《石油勘探与开发》;20150630;第42卷(第3期);第300-309页 * |
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