CN107609253A - 碳酸盐的沉积数值模拟方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳酸盐的沉积数值模拟方法，该方法将研究区网进行格化，得到研究区的水质模型；将不同碳酸盐岩沉积过程的沉积量m计算求和，得到碳酸盐岩沉积物的总沉积量m总；根据沉积物的总沉积量m总和岩石的密度公式ρ＝m/v，计算沉积物的总体积v总；由沉积物的总体积v总，根据所处网格的大小计算沉积物的厚度，将沉积物的厚度叠加到初始底型上，得到底型的变化，作为下一时刻的沉积底形；直至模拟结束实现对研究区的碳酸盐岩沉积过程定量表征，得到沉积区的碳酸盐岩的沉积过程模型。本发明充分考虑了不同环境条件下的沉积环境，明确了碳酸盐岩的沉积方式，并运用数学计算的方式模拟碳酸盐岩的沉积过程；该数学计算可以节约成本，反复调试。

Description

碳酸盐的沉积数值模拟方法
技术领域
本发明涉及油气勘探开发技术领域，具体地指一种碳酸盐的沉积数值模拟方法。
背景技术
在传统的地质研究中，碳酸盐作为一种重要的石油储层，对石油的勘探开发有着重要的研究意义。对碳酸的成因也有着不同的认识，在碳酸盐岩的研究中，很少有人对碳酸盐岩的沉积算法进行研究，没有进行可行性分析，
发明内容
本发明目的是基于对碳酸盐岩的沉积条件的研究分析，结合沉积数值模拟的方法，提供一种碳酸盐沉积数值模拟方法，该在充分考虑了沉积区的成岩环境的条件下，对碳酸盐岩的沉积过程进行定量的描述，实现碳酸盐岩的沉积过程的数值模拟，为碳酸盐岩的研究提供一种新的技术方法，以满足地质工作者的需求。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种碳酸盐的沉积数值模拟方法，包括如下步骤：
1)根据研究区测井、地震地质资料，分析得到储层中的沉积层序，得到数值模拟的边界条件中模型的期次参数；
2)根据研究区采样或岩心资料，分析岩样的密度，并对岩样的成分进行分析，得到沉积组分的化学组成和结构构造数据，为数值模拟提供沉积物的物理参数；
3)从沉积碳酸盐岩的沉积动力学特征出发，开展沉积学调查研究，建立水质模型确定研究区沉积碳酸盐岩的地质构造特征，从而得到数值模拟的水动力参数以及沉积参数；
4)根据步骤3的条件参数，将研究区网进行格化，得到研究区的水质模型；
5)在步骤4的水质模型的基础上，按照碳酸盐岩的形成方式的不同，将碳酸盐岩沉积过程分为三种，包括生物化学沉降、化学沉降，以及碳酸盐岩的机械破坏再沉降；根据不同碳酸盐岩沉积过程，计算不同碳酸盐岩沉积过程中，碳酸盐岩沉积物的沉积量m；将不同碳酸盐岩沉积过程的沉积量m计算求和，得到碳酸盐岩沉积物的总沉积量m总；
6)根据沉积物的总沉积量m总和岩石的密度公式ρ＝m/v，计算沉积物的总体积v总；其中，ρ为不同成因的沉积物的密度、m为质量、v为体积；
7)由沉积物的总体积v总，根据所处网格的大小计算沉积物的厚度，将沉积物的厚度叠加到初始底型上，得到底型的变化，作为下一时刻的沉积底形；
8)重复上述步骤5至步骤6，直至模拟结束实现对研究区的碳酸盐岩沉积过程定量表征，得到沉积区的碳酸盐岩的沉积过程模型。
进一步地，所述步骤3)中，确定研究区沉积碳酸盐岩的地质构造特征，从而得到数值模拟的水动力参数以及沉积参数具体方法：
1)首先依据Navier-Stocks方程的并行有限元算法模拟研究区的盐度分布，离子组分分布，将盐度、离子组分分布数据与地质资料进行对比分析，调整边界条件参数，使物理条件参数符合地质条件；
2)Navier-Stocks方程在控制方程的基础上对包括粘度、密度、重力加速度、水体的盐度物理条件进行表征，得到各个位置的温度、盐度、深度等物理参数，得到水质模型；
再进一步地，所述步骤5)中，碳酸盐岩的形成方式为生物化学沉降时，对于生物化学成因采用条件约束的方式，在步骤2)中对沉积环境的动态模拟的基础上，根据生物成因的条件分析，生物成因碳酸盐岩的生长速率，计算得到生物化学成因的碳酸盐岩沉积物的沉积量；
沉积公式如下：
m生＝a1Cco2*bH*cT
其中m生为生物化学成因的碳酸盐岩沉积物的沉积量；
Cco2为co2的浓度；
H为水深；
T为温度；
a1、b、c、为二氧化碳、水深、温度在生物化学沉降过程中的权重系数；
再进一步地，所述步骤5)中，碳酸盐岩的形成方式为化学沉降时，对于化学沉降形成的碳酸盐岩，根据步骤3中对沉积环境的动态模拟的基础上，根据碳酸盐沉降的临界浓度，计算得到化学沉降形成的碳酸盐岩沉积量；
沉积公式如下：
m化＝a2Cco2
其中m化为化学沉降形成的碳酸盐岩沉积量；
Cco2为co2的浓度；
a2为二氧化碳在化学沉降过程中的权重系数；
再进一步地，所述步骤5)中，碳酸盐岩的形成方式为碳酸盐岩的机械破坏再沉降，对于机械破坏再沉积的过程，采用与碎屑岩机械沉积过程相同的方法进行沉积量的计算；
计算公式如下：
m机械＝msed-mero
其中m机械为机械破坏再沉积的过程中碳酸盐岩沉积量；
msed＝C*T；
mero＝eV；
msed为沉积量；
mero为剥蚀量；
C为沉积物的浓度；
T为模拟的时间；
V为水流的速度；
e为流速对剥蚀的影响因子。
本发明的有益效果在于：
1、本发明的方法为碳酸盐岩的沉积提供一种新的研究手段；
2、本发明的方法可以模拟目前实验室无法得到的沉积环境下的沉积过程，为碳酸盐岩的沉积机理的研究提供帮助；
3、本发明的方法充分考虑了不同环境条件下的沉积环境，明确了碳酸盐岩的沉积方式，并运用数学计算的方式模拟碳酸盐岩的沉积过程；该数学计算可以节约成本，反复调试。
附图说明
图1为碳酸盐的沉积数值模拟方法的流程图。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。
实施例1
如图1所示，一种碳酸盐的沉积数值模拟方法，包括如下步骤：
1)根据研究区测井、地震地质资料，分析得到储层中的沉积层序，得到数值模拟的边界条件中模型的期次参数；
2)根据研究区采样或岩心资料，分析岩样的密度，并对岩样的成分进行分析，得到沉积组分的化学组成和结构构造数据，为数值模拟提供沉积物的物理参数；
3)从沉积碳酸盐岩的沉积动力学特征出发，开展沉积学调查研究，建立水质模型确定研究区沉积碳酸盐岩的地质构造特征，从而得到数值模拟的水动力参数以及沉积参数(地质构造特征包括地貌的起伏变化、地貌的坡度变化和碳酸盐岩形成的物理、水动力条件和沉积形成方式，其中，所述碳酸盐岩形成的物理条件包括温度、压力、二氧化碳浓度、水体的深度和水动力条件，所述水动力条件：包括流速、沉积物的剥蚀一系列控制条件)；确定研究区沉积碳酸盐岩的地质构造特征，从而得到数值模拟的水动力参数以及沉积参数具体方法：
(1)首先依据Navier-Stocks方程的并行有限元算法模拟研究区的盐度分布，离子组分分布，将盐度、离子组分分布数据与地质资料进行对比分析，调整边界条件参数，使物理条件参数符合地质条件；
(2)Navier-Stocks方程在控制方程的基础上对包括粘度、密度、重力加速度、水体的盐度物理条件进行表征，得到各个位置的温度、盐度、深度等物理参数，得到水质模型；
4)根据步骤3的条件参数，将研究区网进行格化，得到研究区的水质模型；
5)在步骤4的水质模型的基础上，碳酸盐岩的形成方式为生物化学沉降时，对于生物化学成因采用条件约束的方式，在步骤2)中对沉积环境的动态模拟的基础上，根据生物成因的条件分析，生物成因碳酸盐岩的生长速率，计算得到生物化学成因的碳酸盐岩沉积物的沉积量m生，即碳酸盐岩沉积物的沉积量m生为沉积物的总沉积量m总；
沉积公式如下：
m生＝a1Cco2*bH*cT
其中m生为生物化学成因的碳酸盐岩沉积物的沉积量；
Cco2为co2的浓度；
H为水深；
T为温度；
a1、b、c、为二氧化碳、水深、温度在生物化学沉降过程中的权重系数；
6)根据沉积物的总沉积量m总和岩石的密度公式ρ＝m/v，计算沉积物的总体积v总；其中，ρ为不同成因的沉积物的密度、m为质量、v为体积；
7)由沉积物的总体积v总，根据所处网格的大小计算沉积物的厚度，将沉积物的厚度叠加到初始底型上，得到底型的变化，作为下一时刻的沉积底形；
8)重复上述步骤5至步骤6，直至模拟结束实现对研究区的碳酸盐岩沉积过程定量表征，得到沉积区的碳酸盐岩的沉积过程模型。
实施例2
一种碳酸盐的沉积数值模拟方法，本实施例的方法与实施例1基本相同，不同之处在于：
碳酸盐岩的形成方式包括生物化学沉降和化学沉降，根据下述生物化学沉降的沉积量m生和化学沉的沉积量m化计算求和得到沉积物的总沉积量m总；
对于生物化学成因采用条件约束的方式，在步骤2)中对沉积环境的动态模拟的基础上，根据生物成因的条件分析，生物成因碳酸盐岩的生长速率，计算得到生物化学成因的碳酸盐岩沉积物的沉积量；计算
沉积公式如下：
m生＝a1Cco2*bH*cT
其中m生为生物化学成因的碳酸盐岩沉积物的沉积量；
Cco2为co2的浓度；
H为水深；
T为温度；
a1、b、c、为二氧化碳、水深、温度在生物化学沉降过程中的权重系数；
碳酸盐岩的形成方式为化学沉降时，对于化学沉降形成的碳酸盐岩，根据步骤3中对沉积环境的动态模拟的基础上，根据碳酸盐沉降的临界浓度，计算得到化学沉降形成的碳酸盐岩沉积量；
沉积公式如下：
m化＝a2Cco2
其中m化为化学沉降形成的碳酸盐岩沉积量；
Cco2为co2的浓度；
a2为二氧化碳在化学沉降过程中的权重系数；
实施例3
一种碳酸盐的沉积数值模拟方法，本实施例的方法与实施例1基本相同，不同之处在于：
碳酸盐岩的形成方式包括生物化学沉降、化学沉降和碳酸盐岩的机械破坏再沉降，根据下述生物化学沉降的沉积量m生、化学沉降的沉积量m化和机械破坏再沉降沉积量m机械计算求和得到沉积物的总沉积量m总
对于生物化学成因采用条件约束的方式，在步骤2)中对沉积环境的动态模拟的基础上，根据生物成因的条件分析，生物成因碳酸盐岩的生长速率，计算得到生物化学成因的碳酸盐岩沉积物的沉积量；计算
沉积公式如下：
m生＝a1Cco2*bH*cT
其中m生为生物化学成因的碳酸盐岩沉积物的沉积量；
Cco2为co2的浓度；
H为水深；
T为温度；
a1、b、c、为二氧化碳、水深、温度在生物化学沉降过程中的权重系数；
碳酸盐岩的形成方式为化学沉降时，对于化学沉降形成的碳酸盐岩，根据步骤3中对沉积环境的动态模拟的基础上，根据碳酸盐沉降的临界浓度，计算得到化学沉降形成的碳酸盐岩沉积量；
沉积公式如下：
m化＝a2Cco2
其中m化为化学沉降形成的碳酸盐岩沉积量；
Cco2为co2的浓度；
a2为二氧化碳在化学沉降过程中的权重系数；
碳酸盐岩的形成方式为碳酸盐岩的机械破坏再沉降，对于机械破坏再沉积的过程，采用与碎屑岩机械沉积过程相同的方法进行沉积量的计算；
计算公式如下：
m机械＝msed-mero
其中m机械为机械破坏再沉积的过程中碳酸盐岩沉积量；
msed＝C*T；
mero＝eV；
msed为沉积量；
mero为剥蚀量；
C为沉积物的浓度；
T为模拟的时间；
V为水流的速度；
e为流速对剥蚀的影响因子。
其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (5)

1.一种碳酸盐的沉积数值模拟方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)根据研究区测井、地震地质资料，分析得到储层中的沉积层序，得到数值模拟的边界条件中模型的期次参数；
2)根据研究区采样或岩心资料，分析岩样的密度，并对岩样的成分进行分析，得到沉积组分的化学组成和结构构造数据，为数值模拟提供沉积物的物理参数；
3)从沉积碳酸盐岩的沉积动力学特征出发，开展沉积学调查研究，建立水质模型确定研究区沉积碳酸盐岩的地质构造特征，从而得到数值模拟的水动力参数以及沉积参数；
4)根据步骤3的条件参数，将研究区网进行格化，得到研究区的水质模型；
5)在步骤4的水质模型的基础上，按照碳酸盐岩的形成方式的不同，根据不同碳酸盐岩沉积过程，计算不同碳酸盐岩沉积过程中，碳酸盐岩沉积物的沉积量m；将不同碳酸盐岩沉积过程的沉积量m计算求和，得到碳酸盐岩沉积物的总沉积量m总；
6)根据沉积物的总沉积量m总和岩石的密度公式ρ＝m/v，计算沉积物的总体积v总；其中，ρ为不同成因的沉积物的密度、m为质量、v为体积；
7)由沉积物的总体积v总，根据所处网格的大小计算沉积物的厚度，将沉积物的厚度叠加到初始底型上，得到底型的变化，作为下一时刻的沉积底形；
8)重复上述步骤5至步骤6，直至模拟结束实现对研究区的碳酸盐岩沉积过程定量表征，得到沉积区的碳酸盐岩的沉积过程模型。
2.根据权利要求1所述碳酸盐的沉积数值模拟方法，其特征在于：所述步骤3)中，确定研究区沉积碳酸盐岩的地质构造特征，从而得到数值模拟的水动力参数以及沉积参数具体方法：
1)首先依据Navier-Stocks方程的并行有限元算法模拟研究区的盐度分布，离子组分分布，将盐度、离子组分分布数据与地质资料进行对比分析，调整边界条件参数，使物理条件参数符合地质条件；
2)Navier-Stocks方程在控制方程的基础上对包括粘度、密度、重力加速度、水体的盐度物理条件进行表征，得到各个位置的温度、盐度、深度等物理参数，得到水质模型。
3.根据权利要求1所述碳酸盐的沉积数值模拟方法，其特征在于：所述步骤5)中，碳酸盐岩的形成方式为生物化学沉降时，对于生物化学成因采用条件约束的方式，在步骤2)中对沉积环境的动态模拟的基础上，根据生物成因的条件分析，生物成因碳酸盐岩的生长速率，计算得到生物化学成因的碳酸盐岩沉积物的沉积量；
沉积公式如下：
m生＝a1Cco2*bH*cT
其中m生为生物化学成因的碳酸盐岩沉积物的沉积量；
Cco2为co2的浓度；
H为水深；
T为温度；
a1、b、c、为二氧化碳、水深、温度在生物化学沉降过程中的权重系数。
4.根据权利要求1所述碳酸盐的沉积数值模拟方法，其特征在于：所述步骤5)中，碳酸盐岩的形成方式为化学沉降时，对于化学沉降形成的碳酸盐岩，根据步骤3中对沉积环境的动态模拟的基础上，根据碳酸盐沉降的临界浓度，计算得到化学沉降形成的碳酸盐岩沉积量；
沉积公式如下：
m化＝a2Cco2
其中m化为化学沉降形成的碳酸盐岩沉积量；
Cco2为co2的浓度；
a2为二氧化碳在化学沉降过程中的权重系数。
5.根据权利要求1所述碳酸盐的沉积数值模拟方法，其特征在于：所述步骤5)中，碳酸盐岩的形成方式为碳酸盐岩的机械破坏再沉降，对于机械破坏再沉积的过程，采用与碎屑岩机械沉积过程相同的方法进行沉积量的计算；
计算公式如下：
m机械＝msed-mero
其中m机械为机械破坏再沉积的过程中碳酸盐岩沉积量；
msed＝C*T；
mero＝eV；
msed为沉积量；
mero为剥蚀量；
C为沉积物的浓度；
T为模拟的时间；
V为水流的速度；
e为流速对剥蚀的影响因子。
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