CN108875163B - 一种评价三维裂缝网络连通性的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种评价三维裂缝网络连通性的方法和系统。其中，方法包括：获取实际三维裂缝网络的参数，并根据参数获取裂缝面等效圆盘的归一化半径、第一临界值和第二临界值；将等效圆盘的归一化半径分别与第一临界值、第二临界值进行比较，根据比较结果获取实际三维裂缝网络连通性的评价结果。本发明实施例提供的一种评价三维裂缝网络连通性的方法和系统，通过将等效圆盘半径分别与第一临界值、第二临界值进行比较，根据比较结果获取实际三维裂缝网络连通性的评价结果，能获得更准确的三维裂缝网络连通性的评价结果。

Description

一种评价三维裂缝网络连通性的方法和系统

技术领域

本发明涉及地质勘探开发技术领域，更具体地，涉及一种评价三维裂缝网络连通性的方法和系统。

背景技术

非岩石中裂缝常呈网络分布，是其主要渗流通道。裂缝的对于致密储层而言，是有效的储集空间和主要渗流通道，影响致密油气藏的井网部署与注水开发效果，然而裂缝连通性对于核废料埋存、巷道挖掘等而言，又会影响其安全性。因此，裂缝连通性评价是对裂缝系统至关重要。岩石中裂缝分布的随机性使其成为一个较为复杂的系统，常通过离散裂缝网络建模来对裂缝进行模拟。

离散裂缝网络建模是一种基于示性点过程的裂缝建模方法。点过程利用泊松过程随机模拟生成裂缝的中心位置，示性过程则是利用裂缝大小、倾向倾角等的分布进行随机模拟生成。裂缝形状可以选择圆形、正方形、六边形、随机多边形等。裂缝倾向、倾角常通过法线与铅垂方向的夹角θ及在水平面的投影与北方的夹角

表示，θ∈[0,π]，

裂缝倾角θ’＝θ；裂缝走向

mod表示求余；裂缝倾向

其中Fisher分布函数用于描述θ、

Fisher分布函数的表达式为：

其中，θ₀表示裂缝主要倾角对应的法线与铅垂方向的夹角；

表示裂缝主要倾向对应的法线在平面投影与北方的夹角；κ表示倾向倾角的发散程度。θ₀和

分别为裂缝主要倾角、倾向对应的法线的参数。

示性过程中，裂缝面大小分布函数常使用指数分布进行描述，R为裂缝面等效圆盘的半径大小。指数分布的表达式为

f(R|λ)＝λe^-λR

其中，λ表示常数。

如果有多组裂缝，则分别对每组裂缝对应的分布函数进行示性点过程随机模拟，生成最终的离散裂缝网络。

逾渗研究是一种分析复杂系统连通性的有效手段，因此可以被用于三维裂缝网络连通性评价，通过蒙特卡洛随机模型生成离散裂缝网络，进而分析是否发生逾渗。若三维裂缝网络不连通，未达到逾渗，而随着裂缝数量、大小、倾向、方位等参数的变化，则可以达到逾渗。对于包裹三维裂缝网络的最小立方体的两个互相平行的面而言，三维裂缝网络达到逾渗时，上述两个面之间至少存在一簇彼此相交的裂缝连通两个面。

判断裂缝网络是否逾渗过程中，需要首先找出相交的裂缝簇。找出相交的裂缝簇，通过裂缝相交检测方法实现。常用的裂缝相交检测方法包括基于包围盒和扫描线的检测方法(bounding box and sweeping line，简称BBSL)进行相交裂缝簇的检测。

目前相关研究主要使用无量纲密度、分形维数等三维裂缝网络的综合表征参数将逾渗临界条件进行简化，然而这些表征参数是三维裂缝属性参数的宏观表现，不同连通性的三维裂缝网络可能具有相同的综合表征参数，因此不能较为准确的评价裂缝网络的连通性。

发明内容

为克服现有技术存在的评价三维裂缝网络连通性的准确性不足的缺陷，本发明提供一种评价三维裂缝网络连通性的方法和系统。

根据本发明的第一方面，提供一种评价三维裂缝网络连通性的方法，包括：

获取实际三维裂缝网络的参数，并根据所述参数获取裂缝面等效圆盘的归一化半径、第一临界值和第二临界值；

将所述等效圆盘的归一化半径分别与所述第一临界值、所述第二临界值进行比较，根据比较结果获取实际三维裂缝网络连通性的评价结果；

其中，所述参数包括：裂缝面等效圆盘的半径、裂缝数量、倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数；第一临界值根据预先获取的第一临界值方程计算获得；第二临界值根据预先获取的第二临界值方程计算获得。

根据本发明的第二方面，提供一种评价三维裂缝网络连通性的系统，包括：

计算模块，用于获取实际三维裂缝网络的参数，并根据所述参数获取裂缝面等效圆盘的归一化半径、第一临界值和第二临界值；

比较模块，用于将所述等效圆盘的归一化半径分别与所述第一临界值、所述第二临界值进行比较，根据比较结果获取实际三维裂缝网络连通性的评价结果；

其中，所述参数包括：裂缝面等效圆盘的半径、裂缝数量、倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数；第一临界值根据预先获取的第一临界值方程计算获得；第二临界值根据预先获取的第二临界值方程计算获得。

根据本发明的第三方面，提供一种评价三维裂缝网络连通性的设备，包括：

至少一个处理器；以及

与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：

所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行本发明实施例评价三维裂缝网络连通性的方法及其所有可选实施例的评价方法。

根据本发明的第四方面，提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行本发明实施例评价三维裂缝网络连通性的方法及其所有可选实施例的评价方法。

本发明实施例提供的一种评价三维裂缝网络连通性的方法和系统，通过将等效圆盘半径分别与第一临界值、第二临界值进行比较，根据比较结果获取实际三维裂缝网络连通性的评价结果，能获得更准确的三维裂缝网络连通性的评价结果。

附图说明

图1为本发明实施例评价三维裂缝网络连通性的方法的流程图；

图2为本发明实施例木棍地毯面的示意图；

图3为本发明实施例评价三维裂缝网络连通性的方法中获取第一临界值方程和第二临界值方程的流程图；

图4为本发明实施例评价三维裂缝网络连通性的系统的功能框图；

图5为本发明实施例评价三维裂缝网络连通性的设备的结构框图。

具体实施方式

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例一种评价三维裂缝网络连通性的方法的流程图。如图1所示，一种评价三维裂缝网络连通性的方法包括：步骤S101、获取实际三维裂缝网络的参数，并根据参数获取裂缝面等效圆盘的归一化半径、第一临界值和第二临界值；其中，参数包括：裂缝面等效圆盘的半径、裂缝数量、倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数；第一临界值根据预先获取的第一临界值方程计算获得；第二临界值根据预先获取的第二临界值方程计算获得。

需要说明的是，实际三维裂缝网络为采集的岩石立方体中的三维裂缝网络。实际三维裂缝网络被采集的岩石立方体包裹，并假设采集的岩石立方体为包裹实际三维裂缝网络的最小立方体。例如，0.5m×0.5m×0.5m的立方体岩石，岩石中发育裂缝，得到实际三维裂缝网络。

对于实际三维裂缝网络，获取实际三维裂缝网络的裂缝面等效圆盘的半径、裂缝数量、倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数。

实际三维裂缝网络的参数可以通过露头、岩心、地震、试井、遥感等数据获得，也可以通过岩石表面裂缝的信息推断出实际三维裂缝网络的参数。

岩石表面裂缝为二维裂缝。裂缝数量n可以通过多种手段获取，例如通过二维裂缝的密度推算三维裂缝的密度再计算裂缝数量n。

通过二维裂缝的密度推算三维裂缝的密度再计算裂缝数量n的一个实例如下：

通过岩石表面所得二维裂缝的密度P₂₀为

其中，n_2d为岩石表面裂缝的数量，即岩石表面的二维裂缝的数量；

根据P₂₀推算近似的三维裂缝的密度P₃₀；

通过公式n＝P₃₀×0.125可计算出实际三维裂缝网络中裂缝的数量n。

实际三维裂缝网络的其他参数裂缝面等效圆盘的半径R、倾向倾角的发散程度κ、主要倾角对应的法线的角度参数Δθ和主要倾向对应的法线的角度参数

也可以按照岩石表面裂缝的信息推算出近似值。

Δθ＝|θ₀-θv|

其中，θ₀表示裂缝主要倾角对应的法线与铅垂方向的夹角；

表示裂缝主要倾向对应的法线在平面投影与北方的夹角；θv表示岩石立方体中两个边界之间的连线与铅垂方向的夹角；

表示岩石立方体中两个边界之间的连线在水平面的投影与北方的夹角。北方指正北方向。将岩石立方体中两个平行的面作为实际三维裂缝网络的两个边界。

第一临界值和第二临界值均根据实际三维裂缝网络的计算获得。

第一临时值和第二临界值分别通过预先基于模拟三维裂缝网络进行的实验所获取的第一临界值方程和第二临界值方程计算获得。模拟三维裂缝网络，又称为裂缝模型。

第一临界值方程和第二临界值方程均为逾渗条件方程。逾渗条件方程用于确定逾渗临界条件。

第一临界值方程，用于描述三维裂缝网络发生逾渗的概率较低时，裂缝面等效圆盘的半径与裂缝数量、倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数之间的关系。

第二临界值方程，用于描述三维裂缝网络发生逾渗的概率较高时，裂缝面等效圆盘的半径与裂缝数量、倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数之间的关系。

由于采集的岩石立方体的棱长与模拟三维裂缝网络对应的岩石立方体棱长可能不同，需要对实际三维裂缝网络的裂缝面等效圆盘的半径R进行归一化，获得实际三维裂缝网络的裂缝面等效圆盘的归一化半径。

需要说明的是，同样假设模拟三维裂缝网络对应的岩石立方体为包裹模拟三维裂缝网络的最小立方体。

S102、将等效圆盘的归一化半径分别与第一临界值、第二临界值进行比较，根据比较结果获取实际三维裂缝网络连通性的评价结果。

需要说明的是，第一临界值指三维裂缝网络发生逾渗的概率较低时的裂缝面等效圆盘的半径；第二临界值指三维裂缝网络发生逾渗的概率较高时的裂缝面等效圆盘的半径。第一临界值小于第二临界值。

当实际三维裂缝网络的裂缝面等效圆盘的归一化半径小于第一临界值时，说明实际三维裂缝网络发生逾渗的概率较低，将实际三维裂缝网络的连通性评价为差。此时，实际三维裂缝网络对于核废料存储、巷道挖掘较为有利，适合巷道挖掘和废物埋存。

当实际三维裂缝网络的裂缝面等效圆盘的归一化半径大于第二临界值时，说明实际三维裂缝网络发生逾渗的概率较低，将实际三维裂缝网络的连通性评价为好。此时，实际三维裂缝网络对于油气开发较为有利，适合进行石油、天然气开采。

当实际三维裂缝网络的裂缝面等效圆盘的归一化半径大于第一临界值且小于第二临界值时，将实际三维裂缝网络的连通性评价为中等。

本发明实施例通过将等效圆盘半径分别与第一临界值、第二临界值进行比较，根据比较结果获取实际三维裂缝网络连通性的评价结果，能获得更准确的三维裂缝网络连通性的评价结果。

基于上述实施例，获取第一临界值和第二临界值的具体步骤包括：将实际三维裂缝网络的裂缝数量、倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数输入预先获取的第一临界值方程，获取第一临界值。

具体地，获取第一临界值时，将实际三维裂缝网络的裂缝数量、倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数输入预先获取的第一临界值方程获得计算结果，将计算结果作为第一临界值。

将实际三维裂缝网络的裂缝数量、倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数输入预先获取的第二临界值方程，获取第二临界值。

具体地，获取第二临界值时，将实际三维裂缝网络的裂缝数量、倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数输入预先获取的第二临界值方程获得计算结果，将计算结果作为第二临界值。

基于上述实施例，获取第一临界值方程和第二临界值方程的具体步骤包括：根据蒙特卡洛方法，生成多个模拟三维裂缝网络，并判断该三维裂缝网络发生逾渗的概率。

获取第一临界值方程和第二临界值方程之前，先通过蒙特卡洛方法生成多个模拟三维裂缝网络。

对于生成的每个模拟三维裂缝网络，通过BBSL方法确定该模拟三维裂缝网络连通的裂缝簇，并判断上述裂缝簇是否连通模拟三维裂缝网络的两个边界。将模拟三维裂缝网络对应的岩石立方体中两个平行的面作为模拟三维裂缝网络的两个边界。

根据对各模拟三维裂缝网络中连通的裂缝簇是否连通模拟三维裂缝网络的两个边界的统计结果，获取各三维裂缝网络发生逾渗的概率。

该三维裂缝网络发生逾渗的概率，指与该三维裂缝网络的参数相同的三维裂缝网络发生逾渗的概率。

对发生逾渗的概率小于低概率阈值的模拟三维裂缝网络的参数进行拟合，获取第一临界值方程；对发生逾渗的概率大于高概率阈值的模拟三维裂缝网络的参数进行拟合，获取第二临界值方程；其中，低概率阈值小于高概率阈值。

获得各三维裂缝网络发生逾渗的概率后，将发生逾渗的概率分别与低概率阈值和高概率阈值进行比较。

可以理解的是，低概率阈值小于高概率阈值。例如，低概率阈值为1％至10％，高概率阈值为90％至99％。低概率阈值可称为概率的下边界，高概率阈值可称为概率的上边界。

对发生逾渗的概率小于低概率阈值的各模拟三维裂缝网络，通过合适的拟合方法对各模拟三维裂缝网络的参数进行拟合，获取第一临界值方程。

对发生逾渗的概率高于低概率阈值的各模拟三维裂缝网络，通过合适的拟合方法对各模拟三维裂缝网络的参数进行拟合，获取第二临界值方程。

本发明实施通过对模拟三维裂缝网络的参数进行拟合，获取临界值方程，不同于现有技术中采用间接裂缝表征参数(例如无量纲密度、分形维数)简化逾渗条件的方法，而是采用直接使用裂缝属性参数(例如裂缝面等效圆盘的半径、裂缝数量、倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数)进行拟合，确定逾渗临界条件，能避免不同连通性的裂缝网络具有相同的表征参数，从而能获得更准确的三维裂缝网络连通性的评价结果。

基于上述实施例，根据蒙特卡洛方法，生成多个模拟三维裂缝网络，并判断该三维裂缝网络发生逾渗的概率的具体步骤包括：根据蒙特卡洛方法，生成多组模拟三维裂缝网络的参数。

具体地，根据蒙特卡洛方法，生成多个模拟三维裂缝网络时，先根据蒙特卡洛方法，生成模拟三维裂缝网络的多组参数。

各组参数中的裂缝面等效圆盘的半径、裂缝数量、倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数不完全相同。

对于每一组模拟三维裂缝网络的参数，根据蒙特卡洛方法，生成多个模拟三维裂缝网络，并判断该三维裂缝网络发生逾渗的概率。

具体地，模拟三维裂缝网络为三维离散裂缝网络模型。三维离散裂缝网络建模中，假设裂缝网络中裂缝位置服从泊松分布，根据裂缝数量n，通过随机模拟生成n个位置作为裂缝中心位置；利用裂缝大小的分布函数、裂缝法线描述参数的分布函数，通过示性过程确定每条裂缝的大小、倾向、倾角等属性。

因此，对于每一组模拟三维裂缝网络的参数，根据裂缝数量n及随机模拟生成n个位置作为裂缝中心位置，以模拟三维裂缝网络对应的岩石立方体预设的棱长L，可以生成多个模拟三维裂缝网络。

例如，裂缝数量n可以为20、170和400，但不限于此。

根据任一组模拟三维裂缝网络的参数生成的模拟三维裂缝网络的数量为N，判断N个模拟三维裂缝网络发生逾渗的情况；N个模拟三维裂缝网络中，发生逾渗的模拟三维裂缝网络有N_p个；该组模拟三维裂缝网络的参数对应的模拟三维裂缝网络发生逾渗的概率P为

基于上述实施例，对发生逾渗的概率小于低概率阈值的模拟三维裂缝网络的参数进行拟合，获取第一临界值方程的具体步骤包括：以发生逾渗的概率小于低概率阈值的模拟三维裂缝网络的参数为坐标轴建立坐标系。

需要说明的是，计算逾渗临界条件的方程为“木棍地毯面”问题，这类问题有一个因变量、两个或两个以上自变量。以两个自变量为例，其数据点空间分布图形形态近似于一根直径较粗的木棒挑起一个平铺的地毯，其在每一维度上都具有几何相似性。这类问题在物理、化学领域特别常见，例如信噪比、噪声强度、延迟时间三者之间的关系，相同延迟时间时，信噪比与噪声强度的关系曲线为一条偏正态的钟形曲线，且不同延迟时间对应的延迟曲线形状形式。这类问题使用多元线性回归、多元非线性回归等常规方法不易于得出其模型公式。本发明针对“木棍地毯面”拟合问题提出了一种基于降维和升维的非线性拟合方法。首先通过降维分析，分别拟合其低维空间中的曲线，再将曲线中参数进行分析汇总规律，实现升维，最终得到非线性公式。图2为本发明实施例木棍地毯面的示意图。

以发生逾渗的概率小于低概率阈值的模拟三维裂缝网络的参数为坐标轴建立坐标系，将每组参数作为该坐标系中的一个点，在该坐标系中，发生逾渗的概率小于低概率阈值的各模拟三维裂缝网络对应的点形成一个曲面。该曲面属于“木棍地毯面”。

选择多组倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数，获取每组倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数对应的点形成的曲线的第一拟合方程；其中，第一拟合方程用于描述裂缝面等效圆盘的半径与裂缝数量之间的关系；第一拟合方程包括第一中间参数，第一中间参数用于使选择的各组倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数对应的点形成的曲线具有相同的第一拟合方程。

对于发生逾渗的概率小于低概率阈值的各模拟三维裂缝网络，选择多组倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数。

对于选择的每组倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数形成的定值面，发生逾渗的概率小于低概率阈值的各模拟三维裂缝网络对应的点所形成的曲面降维成该定值面上的曲线，且各定值面上的曲线之间具有几何相似性。

由于各定值面上的曲线之间具有相似性，因此，可以用相同形式的曲线拟合式描述多个曲线。

在不同定值面上的曲线，曲线拟合式的形式相同，只是曲线拟合式中的某个或某些常数的取值不同。

对选择的各组倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数对应的点形成的曲线进行拟合，获得用于描述裂缝面等效圆盘的半径与裂缝数量之间的关系的第一拟合方程。

第一拟合方程包括第一中间参数，第一中间参数为一个或多个。

第一中间参数，使得选择的各组倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数对应的点形成的曲线能用相同形式的第一拟合方程表示。

在不同倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数形成的定值面上的曲线，第一拟合方程的形式相同，第一中间参数的值不同。

根据第一拟合方程，获取用于描述第一中间参数与倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数之间的关系的第二拟合方程。

可以理解的是，各组倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数，与第一中间参数的之间存在一定的对应关系。

倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数，与第一中间参数的之间的关系，用第二拟合方程描述。

根据第一拟合方程中各组第一中间参数的值，及每组第一中间参数的值对应的倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数进行拟合，可以获得第二拟合方程。

根据第一拟合方程和第二拟合方程，获取第一临界值方程。

具体地，获得第一拟合方程和第二拟合方程后，由于第二拟合方程描述第一中间参数与倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数之间关系，第一拟合方程描述裂缝面等效圆盘的半径与裂缝数量之间的关系，第一中间参数为第一拟合方程中所包括的第一中间参数，根据第二拟合方程对第一拟合方程进行升维，获得发生逾渗的概率小于高低概率阈值的各模拟三维裂缝网络对应的点形成的曲面的曲面拟合式，即第一临界值方程。

将第二拟合方程代入第一拟合方程，根据第二拟合方程替换第一拟合方程的第一中间参数，获得描述裂缝面等效圆盘的半径与裂缝数量、倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数、主要倾向对应的法线的角度参数之间关系第一临界值方程。

本发明实施例通过对模拟三维裂缝网络的参数对应的点形成的曲面降维后进行拟合，拟合其低维空间中的曲线，再将曲线的第一中间参数进行分析汇总规律，实现升维，能得到显式的非线性的第一临界值方程，使第二临界值方程描述的三维裂缝网络的参数之间的关系更接近实际情况，从而能根据第一临界值方程获得更准确的三维裂缝网络连通性的评价结果。进一步地，获得的第一临界值方程形式简单，能简单、方便、快速的获得第一临界值，从而能更快速获得三维裂缝网络连通性的评价结果。

基于上述实施例，对发生逾渗的概率大于高概率阈值的模拟三维裂缝网络的参数进行拟合，获取第二临界值方程的具体步骤包括：以发生逾渗的概率大于高概率阈值的模拟三维裂缝网络的参数为坐标轴建立坐标系。

以发生逾渗的概率小于低概率阈值的模拟三维裂缝网络的参数为坐标轴建立坐标系，将每组参数作为该坐标系中的一个点，在该坐标系中，发生逾渗的概率小于低概率阈值的各模拟三维裂缝网络对应的点形成一个曲面。该曲面属于“木棍地毯面”。

选择多组倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数，获取每组倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数对应的点形成的曲线的第三拟合方程；其中，第三拟合方程用于描述裂缝面等效圆盘的半径与裂缝数量之间的关系；第三拟合方程包括第二中间参数，第二中间参数用于使选择的各组倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数对应的点形成的曲线具有相同的第三拟合方程。

对于发生逾渗的概率大于高概率阈值的各模拟三维裂缝网络，选择多组倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数。

对于选择的每组倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数形成的定值面，发生逾渗的概率大于高概率阈值的各模拟三维裂缝网络对应的点所形成的曲面降维成该定值面上的曲线，且各定值面上的曲线之间具有几何相似性。

由于各定值面上的曲线之间具有相似性，因此，可以用相同形式的曲线拟合式描述多个曲线。

在不同定值面上的曲线，曲线拟合式的形式相同，只是曲线拟合式中的某个或某些常数的取值不同。

对选择的各组倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数对应的点形成的曲线进行拟合，获得用于描述裂缝面等效圆盘的半径与裂缝数量之间的关系的第三拟合方程。

第三拟合方程包括第二中间参数，第二中间参数为一个或多个。

第二中间参数，使得选择的各组倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数对应的点形成的曲线能用相同形式的第三拟合方程表示。

在不同倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数形成的定值面上的曲线，第三拟合方程的形式相同，第二中间参数的值不同。

根据第三拟合方程，获取用于描述第二中间参数与倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数之间的关系的第四拟合方程。

可以理解的是，各组倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数，与第二中间参数的之间存在一定的对应关系。

倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数，与第二中间参数的之间的关系，用第四拟合方程描述。

根据第三拟合方程中各组第二中间参数的值，及每组第二中间参数的值对应的倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数进行拟合，可以获得第四拟合方程。

根据第三拟合方程和第四拟合方程，获取第二临界值方程。

具体地，获得第三拟合方程和第四拟合方程后，由于第四拟合方程描述第二中间参数与倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数之间关系，第三拟合方程描述裂缝面等效圆盘的半径与裂缝数量之间的关系，第二中间参数为第三拟合方程中所包括的第二中间参数，根据第四拟合方程对第三拟合方程进行升维，获得发生逾渗的概率大于高概率阈值的各模拟三维裂缝网络对应的点形成的曲面的曲面拟合式，即第二临界值方程。

升维过程包括：将第四拟合方程代入第三拟合方程，根据第四拟合方程替换第三拟合方程的第二中间参数，获得描述裂缝面等效圆盘的半径与裂缝数量、倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数、主要倾向对应的法线的角度参数之间关系第二临界值方程。

本发明实施例通过对模拟三维裂缝网络的参数对应的点形成的曲面降维后进行拟合，拟合其低维空间中的曲线，再将曲线的第二中间参数进行分析汇总规律，实现升维，能得到显式的非线性的第二临界值方程，使第二临界值方程描述的三维裂缝网络的参数之间的关系更接近实际情况，从而能根据第二临界值方程获得更准确的三维裂缝网络连通性的评价结果。进一步地，获得的第二临界值方程形式简单，能简单、方便、快速的获得第二临界值，从而能更快速获得三维裂缝网络连通性的评价结果。

下面通过一个实例说明获取第一临界值方程和第二临界值方程的具体过程。

图3为本发明实施例评价三维裂缝网络连通性的方法中获取第一临界值方程和第二临界值方程的流程图。获取第一临界值方程和第二临界值方程的具体过程如图3所示。

输入与裂缝模型相关的参数

后，通过蒙特卡洛方法随机模拟生成不同参数对应的离散裂缝网络模型。其中，L为预设值；N为预设值，对于各组

N可以相同也可以不同。

获取每个裂缝模型的连通情况，计算每组参数对应的裂缝模型发生逾渗的概率。

分别提取裂缝模型发生逾渗的概率的下边界以下和上边界以上的数据。

对于下边界以下的数据，通过降维拟合，获取不同参数

对应的逾渗临界值方程，即第一拟合方程R＝f1(n|a₁,a₂,...,a_n1)。其中，a₁,a₂,...,a_n1为第一中间参数。

分析a₁,a₂,...,a_n1与各组

之间的关系，并分别通过拟合获取第二拟合方程

将第二拟合方程

代入第一拟合方程，替换第一拟合方程中的a_i，获得下边界对应的逾渗临界条件方程，即第一临界值方程

根据上边界以上的数据，获得上边界对应的逾渗临界条件方程，即第二临界值方程

的过程，与根据下边界以下的数据，获得下边界对应的逾渗临界条件方程，即第一临界值方程

的过程类似，此处不再赘述。

基于上述实施例，获取裂缝面等效圆盘的归一化半径，具体为：

其中，R’为实际三维裂缝网络的裂缝面等效圆盘的归一化半径；R为实际三维裂缝网络的裂缝面等效圆盘的半径；L₀为包裹模拟三维裂缝网络的最小立方体的棱长；L为包裹实际三维裂缝网络的最小立方体的棱长。

具体地，采集的岩石立方体的棱长为L，获取的实际三维裂缝网络的裂缝面等效圆盘的半径为R时，认为包裹实际三维裂缝网络的最小立方体为采集的岩石立方体，因此，包裹实际三维裂缝网络的最小立方体的棱长为L；生成模拟三维裂缝网络时，模拟三维裂缝网络对应的岩石立方体预设的棱长L₀，认为包裹模拟三维裂缝网络的最小立方体为模拟三维裂缝网络对应的岩石立方体，因此，包裹模拟三维裂缝网络的最小立方体的棱长为L₀；

对实际三维裂缝网络的裂缝面等效圆盘的半径进行归一化，获得实际三维裂缝网络的裂缝面等效圆盘的归一化半径R’的计算公式为：

图4为本发明实施例评价三维裂缝网络连通性的系统的功能框图。基于上述实施例，如图4所示，一种评价三维裂缝网络连通性的系统包括：计算模块401，用于获取实际三维裂缝网络的参数，并根据参数获取裂缝面等效圆盘的归一化半径、第一临界值和第二临界值；比较模块402，用于将等效圆盘的归一化半径分别与第一临界值、第二临界值进行比较，根据比较结果获取实际三维裂缝网络连通性的评价结果；其中，参数包括：裂缝面等效圆盘的半径、裂缝数量、倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数；第一临界值根据预先获取的第一临界值方程计算获得；第二临界值根据预先获取的第二临界值方程计算获得。

本发明实施例提供的评价三维裂缝网络连通性的系统用于执行本发明提供的评价三维裂缝网络连通性的方法，评价三维裂缝网络连通性的系统包括的各模块实现相应功能的具体方法和流程详见上述评价三维裂缝网络连通性的方法的实施例，此处不再赘述。

本发明实施例通过将等效圆盘半径分别与第一临界值、第二临界值进行比较，根据比较结果获取实际三维裂缝网络连通性的评价结果，能获得更准确的三维裂缝网络连通性的评价结果。

图5为本发明实施例评价三维裂缝网络连通性的设备的结构框图。基于上述实施例，如图5所示，风电场运行数据的分析设备包括：处理器(processor)301、存储器(memory)302和总线503；其中，处理器501和存储器502通过总线503完成相互间的通信；处理器501用于调用存储器502中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：评价三维裂缝网络连通性的方法；获取第一临界值的方法；获取第二临界值的方法；获取第一临界值方程的方法；获取第二临界值方程的方法；生成模拟三维裂缝网络的方法；获取裂缝面等效圆盘的归一化半径的方法等。

本发明另一实施例公开一种计算机程序产品，计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：评价三维裂缝网络连通性的方法；获取第一临界值的方法；获取第二临界值的方法；获取第一临界值方程的方法；获取第二临界值方程的方法；生成模拟三维裂缝网络的方法；获取裂缝面等效圆盘的归一化半径的方法等。

本发明另一实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：评价三维裂缝网络连通性的方法；获取第一临界值的方法；获取第二临界值的方法；获取第一临界值方程的方法；获取第二临界值方程的方法；生成模拟三维裂缝网络的方法；获取裂缝面等效圆盘的归一化半径的方法等。

以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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)执行上述各个实施例或者实施例的某些部分的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种评价三维裂缝网络连通性的方法，其特征在于，包括：

获取实际三维裂缝网络的参数，并根据所述参数获取裂缝面等效圆盘的归一化半径、第一临界值和第二临界值；

将所述等效圆盘的归一化半径分别与所述第一临界值、所述第二临界值进行比较，根据比较结果获取实际三维裂缝网络连通性的评价结果；

其中，所述参数包括：裂缝面等效圆盘的半径、裂缝数量、倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数；第一临界值根据预先获取的第一临界值方程计算获得；第二临界值根据预先获取的第二临界值方程计算获得；所述第一临界值方程，用于描述三维裂缝网络发生逾渗的概率小于低概率阈值时，裂缝面等效圆盘的半径与裂缝数量、倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数之间的关系；所述第二临界值方程，用于描述三维裂缝网络发生逾渗的概率大于高概率阈值时，裂缝面等效圆盘的半径与裂缝数量、倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数之间的关系；所述低概率阈值小于所述高概率阈值；

获取所述第一临界值和所述第二临界值的具体步骤包括：

将实际三维裂缝网络的裂缝数量、倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数输入所述第一临界值方程，获取所述第一临界值；

将实际三维裂缝网络的裂缝数量、倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数输入所述第二临界值方程，获取所述第二临界值；

获取所述第一临界值方程和所述第二临界值方程的具体步骤包括：

根据蒙特卡洛方法，生成多个模拟三维裂缝网络，并判断该三维裂缝网络发生逾渗的概率；

对发生逾渗的概率小于低概率阈值的模拟三维裂缝网络的所述参数进行拟合，获取所述第一临界值方程；

对发生逾渗的概率大于高概率阈值的模拟三维裂缝网络的所述参数进行拟合，获取所述第二临界值方程；

其中，所述低概率阈值小于所述高概率阈值。

2.根据权利要求1所述的评价三维裂缝网络连通性的方法，其特征在于，所述根据蒙特卡洛方法，生成多个模拟三维裂缝网络，并判断该三维裂缝网络发生逾渗的概率的具体步骤包括：

根据蒙特卡洛方法，生成模拟三维裂缝网络的多组所述参数；

对于每一组模拟三维裂缝网络的所述参数，根据蒙特卡洛方法，生成多个模拟三维裂缝网络，并判断该三维裂缝网络发生逾渗的概率。

3.根据权利要求2所述的评价三维裂缝网络连通性的方法，其特征在于，所述对发生逾渗的概率小于低概率阈值的模拟三维裂缝网络的所述参数进行拟合，获取所述第一临界值方程的具体步骤包括：

以发生逾渗的概率小于低概率阈值的模拟三维裂缝网络的所述参数为坐标轴建立坐标系；

选择多组倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数，获取每组倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数对应的点形成的曲线的第一拟合方程；

根据所述第一拟合方程，获取用于描述第一中间参数与倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数之间的关系的第二拟合方程；

根据所述第一拟合方程和所述第二拟合方程，获取所述第一临界值方程；

其中，所述第一拟合方程用于描述裂缝面等效圆盘的半径与裂缝数量之间的关系；所述第一拟合方程包括第一中间参数，所述第一中间参数用于使选择的各组倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数对应的点形成的曲线具有相同的第一拟合方程。

4.根据权利要求2所述的评价三维裂缝网络连通性的方法，其特征在于，所述对发生逾渗的概率大于高概率阈值的模拟三维裂缝网络的所述参数进行拟合，获取所述第二临界值方程的具体步骤包括：

以发生逾渗的概率大于高概率阈值的模拟三维裂缝网络的所述参数为坐标轴建立坐标系；

选择多组倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数，获取每组倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数对应的点形成的曲线的第三拟合方程；

根据所述第三拟合方程，获取用于描述第二中间参数与倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数之间的关系的第四拟合方程；

根据所述第三拟合方程和所述第四拟合方程，获取所述第二临界值方程；

其中，所述第三拟合方程用于描述裂缝面等效圆盘的半径与裂缝数量之间的关系；所述第三拟合方程包括第二中间参数，所述第二中间参数用于使选择的各组倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数对应的点形成的曲线具有相同的第三拟合方程。

5.根据权利要求1至4任一所述的评价三维裂缝网络连通性的方法，其特征在于，获取裂缝面等效圆盘的归一化半径，具体为：

其中，R’为实际三维裂缝网络的裂缝面等效圆盘的归一化半径；R为实际三维裂缝网络的裂缝面等效圆盘的半径；L₀为包裹模拟三维裂缝网络的最小立方体的棱长；L为包裹实际三维裂缝网络的最小立方体的棱长。

6.一种评价三维裂缝网络连通性的系统，其特征在于，包括：

计算模块，用于获取实际三维裂缝网络的参数，并根据所述参数获取裂缝面等效圆盘的归一化半径、第一临界值和第二临界值；

比较模块，用于将所述等效圆盘的归一化半径分别与所述第一临界值、所述第二临界值进行比较，根据比较结果获取实际三维裂缝网络连通性的评价结果；

其中，所述参数包括：裂缝面等效圆盘的半径、裂缝数量、倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数；第一临界值根据预先获取的第一临界值方程计算获得；第二临界值根据预先获取的第二临界值方程计算获得；所述第一临界值方程，用于描述三维裂缝网络发生逾渗的概率小于低概率阈值时，裂缝面等效圆盘的半径与裂缝数量、倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数之间的关系；所述第二临界值方程，用于描述三维裂缝网络发生逾渗的概率大于高概率阈值时，裂缝面等效圆盘的半径与裂缝数量、倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数之间的关系；所述低概率阈值小于所述高概率阈值；

获取所述第一临界值和所述第二临界值的具体步骤包括：

将实际三维裂缝网络的裂缝数量、倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数输入所述第一临界值方程，获取所述第一临界值；

将实际三维裂缝网络的裂缝数量、倾向倾角的发散程度、主要倾角对应的法线的角度参数和主要倾向对应的法线的角度参数输入所述第二临界值方程，获取所述第二临界值；

获取所述第一临界值方程和所述第二临界值方程的具体步骤包括：

根据蒙特卡洛方法，生成多个模拟三维裂缝网络，并判断该三维裂缝网络发生逾渗的概率；

对发生逾渗的概率小于低概率阈值的模拟三维裂缝网络的所述参数进行拟合，获取所述第一临界值方程；

对发生逾渗的概率大于高概率阈值的模拟三维裂缝网络的所述参数进行拟合，获取所述第二临界值方程；

其中，所述低概率阈值小于所述高概率阈值。

7.一种评价三维裂缝网络连通性的设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及

与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：

所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至5任一所述的方法。

8.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至5任一所述的方法。

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