CN106709219A - 复杂地质条件下区域初始地应力场反演方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种复杂地质条件下区域初始地应力场反演方法及装置，涉及岩土力学领域，可应用于页岩气开采、南水北调等大区域背景下初始应力场反演分析。所述复杂地质条件下区域初始地应力场反演方法包括：确定预设区域内一个或多个小区域模型的优化边界条件，所述小区域模型与地应力测试点对应；利用所述优化边界条件，反演所述一个或多个小区域模型的初始地应力值，获得所有小区域模型的初始地应力场；将各小区域模型的优化边界条件施加到预设区域内除所述一个或多个小区域外的其它区域对应的区域模型，反演出其它区域模型的初始地应力场。该方法过程简单，可以弥补现有地应力反演理论中区域地应力反演精度和效率低的不足。
Description
技术领域
本发明涉及岩土力学领域，具体而言，涉及一种复杂地质条件下区域初始地应力场反演方法及装置。
背景技术
页岩气在中国具有良好的勘探前景。并且，中国有着目前已勘探出的除北美之外最大的页岩气田。中国正在加快部署对页岩气的勘探和开发。
由于页岩的渗透率极低，页岩气储层需要经过改造才能获得理想的产量，水力压裂就是改造页岩气储层的一项增产技术。初始地应力场是水力压裂设计的关键参数，影响压裂缝的几何形态、方位和扩展。因此，有必要利用有限的测试数据反演页岩气田的初始地应力场。
地应力复杂多变，受多种因素影响，实测值仅能代表地应力测试点区域一定范围内的地应力特征。地应力反演即据各点的实测值推算预估整个工程区域内的应力场，因此，地应力反演的本质是无限接近真实地应力场的渐进过程。
岩体初始地应力反演从最初的海姆法、侧压力系数法逐步发展完善，目前主要方法有以下四大类：解析函数法，假设初始地应力场服从某种应力函数或位移函数，利用实测应力值计算函数未知函数，使得所得应力与实测值及边界条件相吻合，解析函数方法操作简单，应用方便，但对地质构造复杂的岩体，很难得到满意结果；回归分析法，定义地应力主值或地应力分量为因变量，建立包含自重应力、构造应力场以及渗流场等因素的回归方程，通过最小二乘法、神经网路法、遗传算法等计算回归系数，回归分析方法适应于具有较多地应力测试资料的情况；位移反分析法，根据实测的位移资料，结合岩体力学参数，推算地应力的大小和方向，该方法适用于具有施工期位移变形监测资料的工程；边界调整法，在计算模型边界施加荷载或位移，利用有限元、有限差分等方法求解模型内应力场，通过不断改变边界条件，使已知点的计算应力值或变形破坏方式接近已知条件，该方法可以考虑构造应力和构造运动，适用多种情况的地应力反演，但边界荷载或边界位移的调整无规律可循，解的唯一性缺少理论依据，解的收敛性不易判断。
页岩气埋深多达数千米。地应力测试成本高，初始地应力资料有限。综合比较，边界调整法可以用于页岩气田的地应力反演分析。然而，页岩气田多以平方公里来计量面积，可能包含多种地质构造。利用常规的边界调整法反演页岩气田应力场面临着区域大、地质因素复杂和反演精度低的难题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种复杂地质条件下区域初始地应力场反演方法及装置，可应用于页岩气开采、南水北调等大区域背景条件下初始应力场反演分析，通过选取预设区域中的与地应力测试点对应的小区域模型，确定出小区域模型的边界条件以及初始地应力值，再将小区域模型的优化边界条件施加到预设区域内除小区域模型以外的其它区域模型，反演得到其它区域模型的初始地应力场。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种复杂地质条件下区域初始地应力场反演方法，所述方法包括：确定预设区域内一个或多个小区域模型的优化边界条件，所述小区域模型与地应力测试点对应；利用所述优化边界条件，反演所述一个或多个小区域模型的初始地应力值，获得所有小区域模型的初始地应力场；将各小区域模型的优化边界条件施加到预设区域内除所述一个或多个小区域外的其它区域对应的区域模型，反演出其它区域模型的初始地应力场。
一种复杂地质条件下区域初始地应力场反演装置，所述装置包括：边界条件确定模块、应力场反演模块以及边界条件施加模块，其中：所述边界条件确定模块用于确定预设区域内一个或多个小区域模型的优化边界条件，所述小区域模型与地应力测试点对应；所述应力场反演模块用于利用所述优化边界条件，反演所述一个或多个小区域模型的初始地应力值，获得所有小区域模型的初始地应力场；所述边界条件施加模块用于将各小区域模型的优化边界条件施加到预设区域内除所述一个或多个小区域外的其它区域对应的区域模型，反演出其它区域模型的初始地应力场。
本发明实施例提供了一种复杂地质条件下区域初始地应力场反演方法及装置，确定出小区域模型的边界条件以及初始地应力值，再将所有小区域模型的边界条件施加到预设区域中除小区域模型以外的其它区域模型，反演出其它区域模型的初始地应力场，从而得到整个预设区域的初始地应力场。该复杂地质条件下区域初始地应力场反演方法过程简单，能有效解决常规的边界调整法反演页岩气田应力场面临着区域大、地质因素复杂和反演精度低的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明实施例提供的计算机的结构示意图；
图2示出了本发明第一实施例提供的复杂地质条件下区域初始地应力场反演方法；
图3a示出了本发明第一实施例提供的焦页1井对应的小区域模型的示意图；
图3b示出了本发明第一实施例提供的焦页4井对应的小区域模型的示意图；
图3c示出了本发明第一实施例提供的除焦页1井以及焦页4井以外的其它区域模型的示意图；
图3d示出了本发明第一实施例提供的预设区域对应的模型的示意图；
图4示出了本发明第一实施例提供的步骤S100的流程图；
图5示出了本发明第一实施例提供的自重作用对应的应力场形成示意图；
图6示出了本发明第一实施例提供的位移作用对应的应力场形成示意图；
图7示出了本发明第一实施例提供的挤压作用对应的应力场形成示意图；
图8示出了本发明第一实施例提供的挤压和剪切作用对应的应力场形成示意图；
图9示出了本发明第一实施例提供的应力值计算结果图；
图10示出了本发明第二实施例提供的复杂地质条件下区域初始地应力场反演装置的功能模块图；
图11示出了本发明第二实施例提供的复杂地质条件下区域初始地应力场反演装置的边界条件确定模块的功能模块图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，是本申请实施例提供的计算机100的方框示意图。所述计算机100包括复杂地质条件下区域初始地应力场反演装置200、存储器101、存储控制器102、处理器103、外设接口104及其它。
所述存储器101、存储控制器102、处理器103、外设接口104各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述复杂地质条件下区域初始地应力场反演装置200包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器101中或固化在所述计算机100的操作系统(operating system，OS)中的软件功能模块。所述处理器103用于执行存储器101中存储的可执行模块，例如所述复杂地质条件下区域初始地应力场反演装置200包括的软件功能模块或计算机程序。
其中，存储器101可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器101用于存储程序，所述处理器103在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的计算机100所执行的方法可以应用于处理器103中，或者由处理器103实现。
处理器103可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器103可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器103也可以是任何常规的处理器等。
所述外设接口104将各种输入/输出装置耦合至处理器103以及存储器101。在一些实施例中，外设接口104，处理器103以及存储控制器102可以在单个芯片中实现。在其它一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。
可以理解的，图1所示的结构仅为示意，计算机100还可以包括比图1中所示更多或更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
第一实施例
本发明第一实施例提供了一种复杂地质条件下区域初始地应力场反演方法，确定出所有小区域模型的边界条件以及初始地应力值，再将所有小区域模型的边界条件施加到预设区域模型中除所有小区域模型的其它区域模型，反演出其它区域模型的初始地应力场，从而得到整个预设区域的初始地应力场。
请参见图2，本发明第一实施例提供的复杂地质条件下区域初始地应力场反演方法包括：
步骤S100：确定预设区域内一个或多个小区域模型的优化边界条件，所述小区域模型与地应力测试点对应。
在本发明实施例中，预设区域为需要反演初始地应力场的区域。在预设区域中选取一个或者多个小区域，每个小区域对应一个小区域模型，每个小区域模型为地应力测试点对应的区域模型。具体的，每个小区域含有一个地应力测试孔。
首先，建立预设区域对应的整体模型，再根据地应力测试点所处位置建立预设区域模型中的小区域模型。需要说明的是，在本发明实施例中，采用3DEC软件建立预设区域对应的模型以及小区域模型，当然，具体建立的工具也可以为ABAQUS、ANSYS、FLAC3D、UDEC等软件。
在本发明实施例中，以涪陵页岩气田为例，将涪陵页岩气田作为预设区域，选取涪陵页岩气田内的焦页1井以及焦页4井作为小区域，阐述复杂地质条件下区域初始地应力场反演方法。如图3a所示为焦页1井对应的小区域，如图3b所示为焦页4井对应的小区域，如图3c所示为除焦页1井以及焦页4井之外的其它区域模型，如图3d所示为预设区域对应的模型。
在本发明实施例中，请参见图4，步骤S100包括：
步骤S101：计算小区域模型内地应力测试点处每组边界荷载参数下的应力值。
在本发明实施例中，计算小区域模型内地应力测试点处每组边界荷载参数下的应力值之前还包括：利用均匀设计制定小区域应力反演所需的边界荷载参数数据，所述边界荷载参数数据包括多组边界荷载参数。
岩体应力主要由自重应力场和构造应力场构成，自重应力场由上覆岩层重力实现，请参见图5。区域构造应力场通过在边界上施加应力P，Q或者位移U来实现，请参见图6、图7以及图8。当预设区域模型的主轴方向与主应力方向一致时，采用5个边界荷载参数来定于边界载荷。其中，5个边界荷载参数分别为：k1，b1，k2，b2以及k3。其中x轴方向即东西向施加随深度线性变化的边界荷载：(k1h+b1)MPa，其中，h为埋深，y轴方向即南北向施加随深度线性变化的边界荷载(k2h+b2)MPa，z轴施加垂向应力梯度(k3h)MPa。
具体的，选定边界荷载参数取值范围，再采用均匀设计表制定边界载荷参数值模拟方案。
例如，确定焦页1井对应的小区域模型优化边界条件时，选定的边界载荷参数取值范围，如下表所示：
再采用均匀设计表U10(105)制定焦页1井对应的小区域模型优化边界条件时边界荷载参数数据，其中，边界荷载参数数据包括多组边界荷载参数。如下表所示：
焦页1井对应小区域模型初始应力场反演的三维离散元计算模型如图3a所示。计算采用Mohr-Coulomb本构模型，其计算参数包括岩体计算参数以及结构面计算参数。
其中，岩体计算参数如下表所示：
结构面计算参数如下表所示：
利用3DEC，代入每组边界荷载参数、岩体计算参数和结构面参数，计算出地应力测试点处每组边界荷载参数下的应力值，如图9所示。
步骤S102：利用回归技术进行变量筛选和优化，建立包含应力值相对误差的均方根以及边界荷载参数的数理统计模型。
具体的，建立包含应力值相对误差的均方根以及边界荷载参数的数理统计模型包括：
计算所述应力值与实测值之间的相对误差的均方根；利用逐步回归进行变量筛选以及优化，建立包含所述相对误差的均方根以及边界荷载参数的数理统计模型。
定义每组边界荷载参数对应的计算值与实测值之间相对误差的均方根Yrms为因变量，其计算公式为：
其中，Ri为主应力值的相对误差，相应的计算公式，
从而得出每组边界荷载参数对应的计算应力值与实测值之间的相对误差的均方根，如下表所示：
获得计算的应力值与实测值之间的相对误差的均方根Yrms之后，利用逐步回归技术进行变量筛选和优化，建立因变量与边界荷载参数之间的数理统计模型：
Yrms＝0.536011-16.4175k2+0.0112617b1b2-299.875k2k3+5.48453b1k3-0.0995956b1-0.765347k1b1
在所述计算所述应力值与实测值之间的相对误差的均方根之后，还包括：对所述应力值与实测值之间的相对误差进行误差分析。具体的，比较出相对误差的均方根较大的实验组，再去除掉相对误差的均方根较大的实验组。
步骤S103：基于所述数理统计模型，计算所述相对误差最小时的边界荷载参数作为小区域模型的优化边界条件。
具体的，建立因变量Yrms与边界载荷参数之间的数理统计模型后，基于该模型，采用Matlab优化工具箱提供的fmincon函数求解误差因变量Yrms的最小值所对应的优化边界条件，计算的优化边界条件为：k1＝0.0282，b1＝-1.394，k2＝0.0209，b2＝0.527以及k3＝0.0255。
采用步骤S100，针对焦页4井可以得到优化边界条件：k1＝0.0210，b1＝0，k2＝0.0192，b2＝0以及k3＝0.0202。
步骤S110：利用所述优化边界条件，反演所述一个或多个小区域模型的初始地应力值，获得所有小区域模型的初始地应力场。
利用步骤S100中确定出的小区域模型边界条件反演出一个或多个小区域模型的初始地应力场。具体的，利用一个或者多个小区域模型对应的边界条件，对应代入建立的一个或者多个小区域模型中，从而可以得到一个或者多个小区域模型的应力场。
例如，将步骤S100中焦页1井对应的小区域模型的优化边界条件即边界荷载参数，代入焦页1井对应的小区域模型，获得到焦页1井对应的小区域模型的应力场。进一步的，利用所得应力场得到地应力测试点处计算结果与地应力测试点的实测结果进行对比，Yrms为2.02％，证明了反演的应力场的有效性。
将步骤S100中焦页4井对应的小区域模型的优化边界条件即边界荷载参数，代入焦页4井对应的小区域模型，获得到焦页4井对应的小区域模型的应力场。并且，利用所得应力场，提取地应力测试点处计算结果与地应力测试点的实测结果进行对比，Yrms为0.17％。
同时，利用现有的边界调整法进行反演应力场，将焦页1井以及焦页4井的地应力测试点处计算应力值与实测结果对比，Yrms分别为22.99％和20.24％。可以看出，反演的小区域模型应力场的有效性，以及相对于现有技术的精确度的提升。
步骤S120：将各小区域模型的优化边界条件施加到预设区域内除所述一个或多个小区域外的其它区域对应的区域模型，反演出其它区域模型的初始地应力场。
例如，将焦页1井以及焦页4井对应的小区域模型的边界条件施加到除焦页1井以及焦页4井以外的其它区域对应的区域模型，获得到其它区域的应力场，从而完成整个预设区域的应力场反演。
第二实施例
本发明第二实施例提供了一种复杂地质条件下区域初始地应力场反演装置200，请参见图10，该复杂地质条件下区域初始地应力场反演装置200包括：边界条件确定模块210、应力场反演模块220以及条件施加模块230，其中：所述边界条件确定模块210用于确定预设区域内一个或多个小区域模型的优化边界条件，所述小区域模型与地应力测试点对应；所述应力场反演模块220用于利用所述优化边界条件，反演所述一个或多个小区域模型的初始地应力值，获得所有小区域模型的初始地应力场；所述条件施加模块230用于将各小区域模型的优化边界条件施加到预设区域内除所述一个或多个小区域外的其它区域对应的区域模型，反演出其它区域模型的初始地应力场。
具体的，请参见图11，所述边界条件确定模块210包括：边界参数数据获取单元211、应力值计算单元212、统计模型建立单元213以及优化边界条件确定单元214，其中：所述边界参数数据获取单元211用于利用均匀设计制定小区域应力反演所需的边界荷载参数数据，所述边界荷载参数数据包括多组边界荷载参数；所述应力值计算单元212用于计算小区域模型内地应力测试点处每组边界荷载参数下的应力值；所述统计模型建立单元213用于建立包含应力值相对误差的均方根以及边界荷载参数的数理统计模型；所述优化边界条件确定单元214用于利用所述数理统计模型确定小区域模型的优化边界条件。
在本发明实施例中，所述统计模型建立单元包括第一统计模型建立子单元以及第二统计模型建立子单元，其中：所述第一统计模型建立子单元用于计算所述应力值与实测值之间的相对误差的均方根；所述第二统计模型建立子单元用于利用逐步回归进行变量筛选以及优化，建立包含所述相对误差的均方根以及边界荷载参数的数理统计模型。
进一步的，所述统计模型建立单元还包括误差分析子单元，所述误差分析子单元用于对所述应力值与实测值之间的相对误差进行误差分析。
本发明实施例提供了一种复杂地质条件下区域初始地应力场反演方法及装置，确定出小区域模型的边界条件以及初始地应力场，再将所有小区域模型的边界条件施加到预设区域模型中除小区域模型以外的其它区域模型，反演出其它区域模型的初始地应力场，从而得到整个预设区域的初始地应力场。该复杂地质条件下区域初始地应力场反演方法过程简单，能有效解决常规的边界调整法反演页岩气田应力场面临着区域大、地质因素复杂和反演精度低的问题，并且能解决现有边界调整法的调整无规律可循，解的唯一性缺少理论依据，解的收敛性不易判断等问题。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二、另一等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种复杂地质条件下区域初始地应力场反演方法，其特征在于，所述方法包括：
确定预设区域内一个或多个小区域模型的优化边界条件，所述小区域模型与地应力测试点对应；
利用所述优化边界条件，反演所述一个或多个小区域模型的初始地应力值，获得所有小区域模型的初始地应力场；
将各小区域模型的优化边界条件施加到预设区域内除所述一个或多个小区域外的其它区域对应的区域模型，反演出其它区域模型的初始地应力场。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定预设区域内一个或多个小区域模型的优化边界条件包括：
计算小区域模型内地应力测试点处每组边界荷载参数下的应力值；
利用回归技术进行变量筛选和优化，建立包含应力值相对误差的均方根以及边界荷载参数的数理统计模型；
基于所述数理统计模型，计算所述相对误差最小时的边界荷载参数作为小区域模型的优化边界条件。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算小区域模型内地应力测试点处每组边界荷载参数下的应力值之前，还包括：
利用均匀设计制定小区域应力反演所需的边界荷载参数数据，所述边界荷载参数数据包括多组边界荷载参数。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述建立包含应力值相对误差的均方根以及边界荷载参数的数理统计模型包括：
计算所述应力值与实测值之间的相对误差的均方根；
利用逐步回归进行变量筛选以及优化，建立包含所述相对误差的均方根以及边界荷载参数的数理统计模型。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算所述应力值与实测值之间的相对误差的均方根之后，还包括：
对所述应力值与实测值之间的相对误差进行误差分析。
6.一种复杂地质条件下区域初始应力场反演装置，其特征在于，所述装置包括：边界条件确定模块、应力场反演模块以及边界条件施加模块，其中：
所述边界条件确定模块用于确定预设区域内一个或多个小区域模型的优化边界条件，所述小区域模型与地应力测试点对应；
所述应力场反演模块用于利用所述优化边界条件，反演所述一个或多个小区域模型的初始地应力值，获得所有小区域模型的初始地应力场；
所述边界条件施加模块用于将各小区域模型的优化边界条件施加到预设区域内除所述一个或多个小区域外的其它区域对应的区域模型，反演出其它区域模型的初始地应力场。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述边界条件确定模块包括：应力值计算单元、统计模型建立单元以及优化边界条件确定单元，其中：
所述应力值计算单元用于计算小区域模型内地应力测试点处每组边界荷载参数下的力值；
所述统计模型建立单元用于利用回归技术进行变量筛选和优化，建立包含应力值相对误差的均方根以及边界荷载参数的数理统计模型；
所述优化边界条件确定单元用于基于所述数理统计模型，计算所述相对误差最小时的边界荷载参数作为小区域模型的优化边界条件。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述边界条件确定模块还包括边界参数数据获取单元，所述边界参数数据获取单元用于利用均匀设计制定小区域应力反演所需的边界荷载参数数据，所述边界荷载参数数据包括多组边界荷载参数。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述统计模型建立单元包括第一统计模型建立子单元以及第二统计模型建立子单元，其中：
所述第一统计模型建立子单元用于计算所述应力值与实测值之间的相对误差的均方根；
所述第二统计模型建立子单元用于利用逐步回归进行变量筛选以及优化，建立包含所述相对误差的均方根以及边界荷载参数的数理统计模型。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述统计模型建立单元还包括误差分析子单元，所述误差分析子单元用于对所述应力值与实测值之间的相对误差进行误差分析。
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