CN111209680A - 韧性基底均匀伸展的模拟方法、装置和设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种韧性基底均匀伸展的模拟方法、装置和设备，其中，该方法包括：获取目标区域的地质参数；根据所述目标区域的地质参数，构建第一离散元数值模拟模型，其中，所述第一离散元数值模拟模型包括模拟基底和模拟地层，所述模拟基底包括韧性基底；基于所述第一离散元数值模拟模型，确定在不同的模拟过程参数下所述第一离散元数值模拟模型的第一模拟结果；根据所述第一模拟结果，确定所述目标区域中所述韧性基底在均匀伸展变形过程中所述模拟地层的变形特征。在本申请实施例中，利用第一离散元数值模拟模型进行模拟能耗较低、可视化强，能够有效监测模型内部的速度场、位移场、应力‑应变场的时空演化。

Description

韧性基底均匀伸展的模拟方法、装置和设备

技术领域

本申请涉及地质勘探技术领域，特别涉及一种韧性基底均匀伸展的模拟方法、装置和设备。

背景技术

大规模的伸展变形对含煤盆地和油气盆地的形成和改造具有重要的控制作用，伸展作用导致的盆地构造变形特征，通常具有比较复杂的面貌。目前对构造变形过程的解析通常依靠构造模拟实验，从而能够再现含油气构造系统的形成和演化过程，帮助地质学家认识构造变形过程和研究构造形成机制。

现有技术中通常采用物理沙箱模拟的方式来对韧性基底的均匀伸展进行模拟，并采用橡皮来模拟韧性基底。由于橡皮基底材质本身的局限性，无法准确反映实际韧性基底和地层的岩石力学属性，例如：基底的摩擦系数、泊松比、弹性模量等。并且采用物理沙箱模拟的方式仅能观察到外部可视的变形特征，而无法有效监测模型内部的速度场、位移场、应力-应变场的时空演化。因此，采用现有的技术方案无法准确、全面地对韧性基底的均匀伸展进行模拟。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请实施例提供了一种韧性基底均匀伸展的模拟方法、装置和设备，以解决现有技术中无法准确、全面地对韧性基底的均匀伸展进行模拟的问题。

本申请实施例提供了一种韧性基底均匀伸展的模拟方法，包括：获取目标区域的地质参数；根据所述目标区域的地质参数，构建第一离散元数值模拟模型，其中，所述第一离散元数值模拟模型包括模拟基底和模拟地层，所述模拟基底包括韧性基底；基于所述第一离散元数值模拟模型，确定在不同的模拟过程参数下所述第一离散元数值模拟模型的第一模拟结果；根据所述第一模拟结果，确定所述目标区域中所述韧性基底在均匀伸展变形过程中所述模拟地层的变形特征。

在一个实施例中，根据所述目标区域的地质参数，构建第一离散元数值模拟模型，包括：根据所述地质参数，确定所述目标区域的韧性基底与刚性基底的分界点、基底属性；根据所述目标区域的基底属性和韧性基底与刚性基底的分界点，构建模拟基底和侧向边界，其中，所述模拟基底包括：韧性基底和刚性基底；基于所述模拟基底和侧向边界，构建与均匀伸展变形所需地质参数相适应的模拟地层；获取所述目标区域的岩石力学参数、基底与边界力学参数；根据所述目标区域的岩石力学参数、所述基底与边界力学参数、所述模拟基底、侧向边界和所述模拟地层，构建所述第一离散元数值模拟模型。

在一个实施例中，所述模拟地层包括：模拟盖层、所述模拟基底、同沉积地层和所述侧向边界；其中，所述同沉积地层位于所述模拟基底的上侧，所述模拟盖层位于所述模拟基底和所述侧向边界之内，所述模拟盖层包括：厚层岩层、层间薄弱层，所述模拟盖层与所述侧向边界之间具有符合岩石力学性质的接触关系。

在一个实施例中，根据所述目标区域的基底属性和韧性基底与刚性基底的分界点构建模拟基底，包括：根据所述目标区域的基底属性，分别调整所述韧性基底和所述刚性基底的特征数据，得到调整后的韧性基底和刚性基底，其中，所述特征数据包括以下至少之一：基底材料位置、基底的总长度、颗粒的位置、颗粒的粒径、摩擦系数、弹性模量、泊松比；根据所述调整后的韧性基底和刚性基底，基于所述韧性基底与刚性基底的分界点构建模拟基底。

在一个实施例中，所述韧性基底由在水平方向上直线排列的多个相同粒径的颗粒组成，其中，所述多个相同粒径的颗粒中相邻的颗粒彼此重叠，所述多个相同粒径的颗粒中位于正中间的颗粒的速度为0。

在一个实施例中，在基于所述第一离散元数值模拟模型，确定在不同的模拟过程参数下所述第一离散元数值模拟模型的第一模拟结果之后，还包括：将所述第一离散元数值模拟模型中的韧性基底替换为刚性基底，得到第二离散元数值模拟模型；基于所述第二离散元数值模拟模型，确定在不同的模拟过程参数下所述第二离散元数值模拟模型的第二模拟结果。

在一个实施例中，在根据所述第一模拟结果，确定所述目标区域中所述韧性基底在均匀伸展变形过程中所述模拟地层的变形特征之后，还包括：根据所述第二模拟结果，确定所述目标区域中刚性基底在均匀伸展变形过程中所述模拟地层的变形特征；对比所述韧性基底在均匀伸展变形过程中所述模拟地层的变形特征和所述刚性基底在均匀伸展变形过程中所述模拟地层的变形特征，确定所述目标区域中基底的性质。

在一个实施例中，所述模拟过程参数包括以下至少之一：模拟过程的伸展方式、伸展速度、伸展量、盖层的总厚度、同沉积地层的沉积速度、同沉积地层的厚度、基底与边界力学参数。

本申请实施例还提供了一种韧性基底均匀伸展的模拟装置，包括：获取模块，用于获取目标区域的地质参数；构建模块，用于根据所述目标区域的地质参数，构建第一离散元数值模拟模型，其中，所述第一离散元数值模拟模型包括模拟基底，所述模拟基底包括韧性基底；第一确定模块，用于基于所述第一离散元数值模拟模型，确定在不同的模拟过程参数下所述第一离散元数值模拟模型的第一模拟结果；第二确定模块，用于根据所述第一模拟结果，确定所述目标区域中所述韧性基底在均匀伸展变形过程中的变形特征。

本申请实施例还提供了一种韧性基底均匀伸展的模拟设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现所述韧性基底均匀伸展的模拟方法的步骤。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述指令被执行时实现所述韧性基底均匀伸展的模拟方法的步骤。

本申请实施例提供了一种韧性基底均匀伸展的模拟方法，可以通过获取目标区域的地质参数，并根据目标区域的地质参数，构建第一离散元数值模拟模型，其中，第一离散元数值模拟模型包括模拟基底和模拟地层，模拟基底包括韧性基底。利用第一离散元数值模拟模型进行模拟相较于物理模拟的方法能耗更低、可视化强，能够有效监测模型内部的速度场、位移场、应力-应变场的时空演化。进一步的，可以基于第一离散元数值模拟模型，确定在不同的模拟过程参数下第一离散元数值模拟模型的第一模拟结果。根据第一模拟结果，可以确定目标区域中韧性基底在均匀伸展变形过程中模拟地层的变形特征，从而更好地再现目标区域中含油气构造系统的形成和演化过程，并且可以更加准确、全面地对韧性基底的均匀伸展进行模拟，以确定韧性基底的均匀伸展对上覆地层变形的影响。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本申请的限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例提供的韧性基底均匀伸展的模拟方法的步骤示意图；

图2是根据本申请具体实施例提供的在韧性基底的伸展率为33.33％的情况下的模拟结果示意图；

图3是根据本申请具体实施例提供的在刚性基底的伸展率为33.33％的情况下的模拟结果示意图；

图4是根据本申请具体实施例提供的第一离散元数值模拟模型对应的模拟地层的结构示意图；

图5是根据本申请具体实施例提供的第二离散元数值模拟模型对应的模拟地层的结构示意图；

图6是根据本申请具体实施例提供的韧性基底的伸展过程示意图；

图7是根据本申请具体实施例提供的刚性基底的伸展过程示意图；

图8是根据本申请实施例提供的韧性基底均匀伸展的模拟装置的结构示意图；

图9是根据本申请实施例提供的韧性基底均匀伸展的模拟设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本申请的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本申请，而并非以任何方式限制本申请的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本申请公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本领域的技术人员知道，本申请的实施方式可以实现为一种系统、装置设备、方法或计算机程序产品。因此，本申请公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

虽然下文描述流程包括以特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些过程可以包括更多或更少的操作，这些操作可以顺序执行或并行执行(例如使用并行处理器或多线程环境)。

现有技术中通常采用物理沙箱模拟的方式来对韧性基底的均匀伸展进行模拟，并采用橡皮来模拟韧性基底。由于物理沙箱模拟属于一种物理模拟方法，需要人为采用现有的材料构建沙箱、基底、地层等，构建过程较为复杂，需要耗费比较多的时间，并且对人为操作的精准度有较高的要求，因此，在搭建过程中很容易受人为因素的影响而导致无法准确地模拟实际的基地和地层。并且虽然是采用与实际基底和地层性质、属性相似的材料，例如：橡皮等来进行模拟，但是在一些微观性质上还是不能很好的反映实际基底和地层的属性，从而会影响模拟结果的准确性。

基于以上问题，本发明实施例提供了一种韧性基底均匀伸展的模拟方法，如图1所示，可以包括以下步骤：

S101：获取目标区域的地质参数。

在构建第一离散元数值模拟模型之前需要先获取目标区域的实际地质参数，上述目标区域可以为待研究的区域或者地带。在一个实施例中，上述地质参数可以包括以下至少之一：基底的几何属性、基底的力学属性、基底断层位置、目标区域的长宽高、地层岩石力学属性。可以根据目标区域的实测数据确定上述地质参数，当然还可以采用其它任何可能的方式获取上述目标区域的地质参数，具体的可以根据实际情况确定，本申请对此不作限定。

S102：根据目标区域的地质参数，构建第一离散元数值模拟模型，其中，第一离散元数值模拟模型包括模拟基底和模拟地层，模拟基底包括韧性基底。

可以基于上述目标地区的地质参数构建第一离散元数值模拟模型。由于上述第一离散元数值模拟模型可以用于模拟韧性基底在均匀伸展变形过程中地层或岩层的变形特征，因此，在一个实施例中，上述第一离散元数值模拟模型可以包括：模拟基底和模拟地层，上述模拟基底可以包括韧性基底。上述地质参数可以包括但不限于以下至少之一：基底现存断层位置、地层的基底几何属性、地层的基底力学属性和地层岩石力学属性。

离散元方法可以利用中心差分法进行动态松弛求解，计算简便快捷，是可以从细、微观角度研究介质力学特征和运动特征的工具。上述离散元数值模拟模型是可以用来解决不连续介质问题的数值模拟方法，可以将节理岩体视为由离散的岩块和岩块间的节理面所组成，允许岩块平移、转动和变形，而节理面可被压缩、分离或滑动。因此，岩体被看作一种不连续的离散介质，其内部可存在大位移、旋转和滑动乃至块体的分离，从而可以较真实地模拟节理岩体中的非线性大变形特征。

上述基底是指经过褶皱，变质作用的结晶变质岩，是经过地槽阶段硬化而形成的，基底是相对其上的沉积盖层而言，所以凡是被沉积岩层不整合覆盖的结晶变质岩系均可称为基底。上述基底分为刚性基底和韧性基底，其中，刚性基底抗压性能好，抗拉、抗剪性能较差，韧性基底则与刚性基底相反，承受应力时对折断的抵抗能力较好，在伸展变形过程中发生脆性断裂的可能性相较于刚性基底更低。刚性基底在物理沙箱模拟中一般采用墙来表示，而韧性基底通常采用橡皮来表示。

因此可以理解的是，在一些实施例中，上述模拟基底还可以包括刚性基底，即模拟基底中可以同时包含刚性基底和韧性基底。优选的，可以在韧性基底的两侧设置刚性基底，以避免韧性基底在伸展过程中对上部盖层影响受两侧边界影响。当然还可以采用其它任何可能的设置方式，例如一半设置刚性基底一半设置韧性基底，具体的可以根据目标区域实际的地质情况确定，本申请对此不作限定。

在一个实施例中，上述韧性基底可以由在水平方向上直线排列的多个相同粒径的颗粒组成，其中，多个相同粒径的颗粒中相邻的颗粒彼此重叠，多个相同粒径的颗粒中位于正中间的颗粒的速度为0。

在一个实施例中，上述模拟基底可以为上述模拟地层的一部分，模拟基底可以设置于模拟地层的底部边界，即离散元数值模拟模型的底部边界。由于目标区域的实际地层中不仅包含基底还可能包含其它地质构造，因此，在一些实施例中，上述模拟地层还可以包括：模拟盖层、同沉积地层和侧向边界。

其中，模拟盖层可以水平铺设于模拟基底的上侧，并且位于模拟基底和侧向边界之内。模拟盖层可以包括：由下至上间断排列的厚层岩层和层间薄弱层。上述模拟同沉积地层填充于模拟基底上部伸展所产生的凹陷内，模拟盖层和同沉积地层均由颗粒物紧密充填而成，上覆盖层和同沉积地层以砂岩地层为参考，同时具有随基底活动单向或双向伸展性质。

在一个实施例中，可以对模拟基底和与其相接的一侧边界分别施加一个预设速度，使其向一侧做匀速运动。在摩擦力作用下，模拟基底与两侧边界分别带动在其控制范围内的模拟盖层一同运动。随着伸展量的增大，模拟盖层会发生破裂变形、产生凹陷，在凹陷内生成颗粒并赋予其岩石力学参数，从而可以模拟同沉积地层。

可以理解的是，上述模拟地层的岩层结构还可以采用任何其它可能的设置方式，可以根据目标区域的实际地层的岩层结构设置，本申请对此不作限定。具体的，可以根据地层岩石力学属性与基底断层位置，确定底部韧性基底与刚性基底的位置与范围、模拟地层的各层之间的岩石力学参数设定、模拟同沉积地层的各层岩石力学参数设定，以使模拟地层的岩石力学属性更接近实际地层属性，从而更准确地反映各影响因素对地层活动的影响。

在一个实施例中，可以至少基于地层的基底几何属性、地层的基底力学属性和基底现存断层位置这三个地质参数，得到目标区域中基底的活动范围、断层断点位置、模拟基底所需设定的力学参数参考对象、模拟岩层地层所需设定的力学参数和模拟同沉积地层的沉积速率参考对象，从而可以依据该些数据构建上述第一离散元数值模拟模型。

S103：基于第一离散元数值模拟模型，确定在不同的模拟过程参数下第一离散元数值模拟模型的第一模拟结果。

在构建得到上述第一离散元数值模拟模型之后，可以基于上述第一离散元数值模拟模型，通过改变模拟过程参数得到在不同的模拟过程参数下第一离散元数值模拟模型的第一模拟结果。上述模拟过程参数可以为基底在伸展时的过程参数，可以包括但不限于以下至少之一：模拟过程的伸展方式、伸展率、伸展量、盖层的总厚度、同沉积地层的沉积速度、同沉积地层的厚度、基底与边界力学参数。其中，上述模拟过程的伸展方式的改变可以通过对模拟基底中的活动断层和侧向边界施加不同大小与方向的速度来实现。

通过改变第一离散元数值模拟模型中的模拟过程参数，可以形成不同的正断层组合关系、不同断距、不同倾角以及同沉积地层在水平方向不同厚度变化，并得到对应的模拟结果。可以理解的是，上述第一模拟结果中可以包括：多个不同的模拟过程参数对应的模拟结果，是一个模拟结果的集合。上述模拟结果可以为在设置的模拟过程参数下，模拟基底均匀伸展后的地质面貌。均匀伸展的前提是假设地壳和岩石圈的伸展量是相同，均匀伸展其伸展作用是对称的，不发生固体岩块的旋转作用。

在一个具体的实施例中，上述第一模拟结果可以如图2中所示，图2为在韧性基底的伸展率为33.33％的情况下的模拟结果。根据图2中的模拟结果可知在韧性基底均匀伸展时盖层所产生的断层的数量较多，构成垒堑相间的结构特征，凹陷内部断层断距较小，上部同沉积地层厚度相差不大。

在一个实施例中，为了对比韧性基底伸展与刚性基底伸展的差异特征，可以在得到上述第一模拟结果之后，将上述第一离散元数值模拟模型中的韧性基底替换为刚性基底，得到第二离散元数值模拟模型，其中第二离散元数值模拟模型中厚层岩层、层间薄弱层和同沉积地层的几何参数以及岩石力学参数与第一离散元数值模拟模型中的参数设置相同。进一步的，可以基于第二离散元数值模拟模型，确定在不同的模拟过程参数下第二离散元数值模拟模型的第二模拟结果。

在一个具体的实施例中，上述第二模拟结果可以如图3中所示，图3为在刚性基底的伸展率为33.33％的情况下的模拟结果。根据图3中的模拟结果可知在刚性基底均匀伸展时，随着伸展率增大，凹陷两侧边界断层倾角逐渐减小，凹陷宽度逐渐增大，两侧主干断层断距较大，中间发育低凸起，上部同沉积地层厚度较大。

S104：根据第一模拟结果，确定目标区域中韧性基底在均匀伸展变形过程中模拟地层的变形特征。

在得到第一模拟结果之后，可以根据第一模拟结果确定目标区域中韧性基底在均匀伸展变形过程中模拟地层的变形特征。其中，上述模拟地层的变形特征可以包括以下至少之一：模拟地层均匀伸展变形的构造、断层发育形态等。

进一步的，可以基于模拟地层和断层变形发育规律，确定在不同的模拟过程参数下韧性基底在均匀伸展变形过程中，边界主控断层倾角和断距变化、内部次级断层展布情况等差异化特征，基于该差异化特征可以更准确的分析目标区域的实际地层中断层的成因机制，尤其是基底属性对上覆地层变形特征的影响。

由于模拟基底能够很好地反映实际基底的均匀伸展变形特征，在伸展过程中韧性基底上部盖层厚度会均匀减薄，所产生的次级断层断距差别不大，在模拟过程中，上覆模拟地层的变形能够很好地反映实际地层的变形过程。通过模拟基底的属性与模拟地层的变形特征的对应关系，能够确定实际基底的性质与所形成的变形特征之间的对应关系。

因此，在一些实施例中，还可以根据上述第二模拟结果，确定目标区域中刚性基底在均匀伸展变形过程中模拟地层的变形特征。对比韧性基底在均匀伸展变形过程中模拟地层的变形特征和刚性基底在均匀伸展变形过程中模拟地层的变形特征，确定目标区域中基底的性质。即根据上述第一模拟结果和第二模拟结果可以确定在伸展环境中，当盖层变化比较均匀，盖层内所产生的断层较多、断距相差不大、上部同沉积地层厚度相差不大时，可以推测其下部基底为韧性基底，且伸展方向为双向伸展；反之，当盖层中发育低凸起，主干断层断距较大、内部断层数量相对较少时，可以推测其下部基底为刚性基底。

在一个实施例中，可以按照以下方式构建第一离散元数值模拟模型，具体的，可以包括：根据地质参数，确定目标区域中韧性基底与刚性基底的分界点、基底属性，可以根据目标区域的基底属性、韧性基底与刚性基底的分界点，构建模拟基底和侧向边界，其中，上述模拟基底包括：韧性基底和刚性基底。进一步的，可以基于模拟基底和侧向边界，构建与均匀伸展变形所需地质参数相适应的模拟地层。可以获取目标区域的岩石力学参数、基底与边界力学参数，并根据上述目标区域的岩石力学参数、基底与边界力学参数、模拟基底、侧向边界和模拟地层，构建第一离散元数值模拟模型。

在一个实施例中，在根据目标区域的基底属性、韧性基底与刚性基底的分界点，构建模拟基底时，可以根据目标区域的基底属性，分别调整韧性基底和刚性基底的特征数据，得到调整后的韧性基底和刚性基底。并根据调整后的韧性基底和刚性基底，基于韧性基底与刚性基底的分界点构建模拟基底。其中，上述特征数据包括以下至少之一：基底材料位置、基底的总长度、颗粒的位置、颗粒的粒径、摩擦系数、弹性模量、泊松比。

通过改变基底材料位置、基底的总长度等特征数据的赋值，可以调整基底的属性，以更好地反映实际基底的岩石力学属性，从而使模拟结果与实际地层变化特征更相似，进而可以模拟实际基底的属性。对应的，也可以通过改变模拟地层的材料的材质、模拟地层的结构或构造等特征数据，调整模拟地层的属性，以更好地反映目标区域实际地层的岩石力学属性。采用更接近于目标区域实际地层的模型进行模拟，能够有效提高模拟的准确性。

在一个实施例中，模拟地层可以通过在设定范围内生成弹性粒子系统，在相邻粒子间建立力学解除关系，并赋予其力学参数的方式构建，采用该方式构建得到的模拟地层可以很好地反映目标区域实际地层的岩石力学属性。在一个实施例中，可以基于目标区域中实际地层的基底长度、基底活动断层长度、基底活动断层断尖点位置和侧向边界高度等地质参数，构建模拟地层的边界，构建的模拟地层的边界包括：可向两侧活动的模拟基底和侧向边界。

在一个具体的实施例中，上述第一离散元数值模拟模型对应的模拟地层的结构可以如图4中所示，其中，模拟基底位于模拟地层的底部边界处，模拟基底包括：韧性基底2和刚性基底1，刚性基底1分布于韧性基底2的两侧，其长度分别为a₁和a₂，a₁和a₂的具体数值可以根据实际情况确定，本申请对此不作限定。韧性基底2与刚性基底1之间的断尖点为现存断层位置，具有双向伸展性质。模拟盖层位于模拟基底和侧向边界44之内，模拟盖层包括由上至下共五层厚层岩层51和五层层间薄弱层52间隔排列，各厚层岩层51和层间薄弱层52的弹性模量均相同。

在一个具体的实施例中，上述第二离散元数值模拟模型对应的模拟地层的结构可以如图5中所示，其中，模拟基底位于模拟地层的底部边界处，模拟基底包括：刚性基底1，位于断尖点两侧的刚性基底的长度分别为a₁和a₂，a₁和a₂的具体数值可以根据实际情况确定，本申请对此不作限定。

在一个实施例中，在确定模拟地层的尺寸时，可以保持目标区域中地层岩石力学属性和基底断层位置不变，将基底长度、基底活动断层长度以及侧向边界高度按照预设比例尺缩小至合适的范围，得到所需模拟基底断层长度和模拟侧向边界高度。上述预设比例尺可以为1:100000，当然还可以采用其它比例尺数值，具体的可以根据实际情况确定，本申请对此不作限定。

在一个具体的实施例中，韧性基底可以由在与x轴平行方向上的同一直线排列的多个相同粒径的颗粒组成，相邻颗粒直径重叠率为95％，颗粒总数为2380个。由于较小颗粒所模拟的表面更为光滑，更类似于物理模拟中的橡皮基底，但颗粒过小时所使用的颗粒数量过多，导致计算量增大从而影响计算时间，因此，应均衡两者，设置构建韧性基底的颗粒粒径小于构建上部盖层的颗粒粒径，构建韧性基底的颗粒粒径为0.1m。为适应不同条件的模拟基底，模拟基底颗粒的位置、总长度、粒径、摩擦系数、弹性模量、泊松比等，均可根据实际需求自由设置。

在进行韧性基底的均匀伸展时，可以设置正中间的颗粒速度为0，通过赋予从中间到两侧颗粒等差数列的速度值，使相邻颗粒间重叠率逐渐变小并始终保持一致，以更好的体现实际岩层韧性基底的性质。韧性基底可以以高温高压下具有韧性变形能力的泥岩、膏岩为参考，刚性基底可以以砂岩地层为参考。

在一个具体的实施例中，韧性基底的伸展过程可以如图6中所示，其中，均匀伸展前的韧性基底21在进行均匀伸展后，可以得到伸展后的韧性基底22，韧性基底21的重叠率为95％，韧性基底22的重叠率为50％。刚性基底的伸展过程可以如图7中所示，其中，包括：分布在两侧的刚性基底1、均匀伸展前的刚性基底11和均匀伸展后的刚性基底12，均匀伸展前的刚性基底11在进行均匀伸展后，可以得到伸展后的刚性基底12，其中，刚性基底11和12位于刚性基底1之下且与刚性基底1近于重合，其间的距离为0.001m，可忽略不计。

韧性基底的总的伸展率不能无限增大，如果伸展率过大，会导致相邻颗粒间出现空隙上部岩层颗粒出现下漏的情况。如果想要较大的伸展率，可以通过增大相邻颗粒的伸展率和颗粒数量来实现。伸展后的最大长度为所有颗粒直径相加的长度。在一个具体的实施例中，初始阶段韧性基底的总长度为24m，相邻颗粒的直径重叠率为95％，韧性基底的颗粒总数为2380个，通过赋予自中间开始向两侧的颗粒等差数列的速度值，使其在总伸展量为40m时，相邻颗粒直径重叠率为91.63％。

在一个具体的实施例中，模拟盖层包括：厚层岩层、层间薄弱层，模拟盖层由不同颗粒粒径的数量符合高斯分布的离散元颗粒组成，其中，厚层岩层颗粒和同沉积地层颗粒粒径均为0.144-0.230m，层间薄弱层的颗粒粒径为0.083-0.133m，模拟盖层的充填密度为2650kg/m³，厚层岩层颗粒间粘结力为5*10⁵N。同沉积地层粒径与模拟盖层粒径相同均为0.144-0.230m，构建模拟盖层的颗粒为松散未固结颗粒，颗粒间粘结力为0。

厚层岩层由多层具有相同或不同结构的模拟脆性地层互相平行展布得到，层间薄弱层位于各厚层岩层之间，厚度较小且颗粒粒径远小于厚层岩层颗粒粒径。构成模拟盖层中厚层岩层的颗粒粒径与层间薄弱层的颗粒粒径比值为1.083-2.771。为了提高计算速度，层间薄弱层的颗粒粒径不能无限制缩小，在一些情况下可以提高其粒径比值大小。以使模拟盖层与同沉积地层的层间力学属性能够满足模拟实际地层活动的要求，从而更准确反映实际地层中不同盖层之间的作用和影响。

同沉积地层在模拟基底均匀伸展各个阶段进行沉积，即在产生的凹陷中填充同沉积颗粒，模拟盖层和同沉积地层均由颗粒物紧密充填而成。在整个伸展过程中，同沉积的次数、沉积物高度可以根据实际地质情况改变。在一个具体的实施例中，每伸展10m，在产生的凹陷中填充同沉积颗粒，沉积的高度始终与基底初始高度相同。同沉积地层的杨氏模量、泊松比与下部岩层相同，构建同沉积地层的颗粒为松散未固结颗粒，颗粒间粘结力为0。

在一个实施例中，上述模拟盖层和同沉积地层以砂岩地层为参考，模拟盖层和同沉积地层具有随基底活动单向或双向伸展的性质。韧性基底、模拟盖层和同沉积地层的离散元颗粒的弹性模量均为1×10⁹-3×10⁹pa。

为了更好地模拟伸展作用下岩石在剪切力作用下发生剪破裂形成断层，模拟基底和模拟地层颗粒间属性均设定为1.1-0.9的摩擦系数，其中，模拟盖层中厚层岩层的法向与切向粘结强度为4×10⁵-6×10⁵pa。例如：模拟地层颗粒间属性均设定为1.0的摩擦系数(相当于模型整体摩擦系数0.57，即内摩擦角30°)、法向与切向粘结强度为5×10⁵pa。

在一个实施例中，用于构建的颗粒物可采用石英砂或硅胶颗粒的材质。采用对应粒径范围的颗粒，并根据相应的充填密度进行充填以形成模拟基底、模拟盖层和同沉积地层，使其岩石力学属性更接近于实际地层。从而在对模拟盖层进行拉伸时，模拟盖层可以具有一定的抗剪强度，在遵从库仑剪破裂准则的基础上，形成符合构造认知的断层组合形式。

根据所需模拟的实际地层的岩石力学属性的不同，构成模拟盖层内部各层的颗粒物的力学属性设定可以根据实际情况进行调整。为适应不同条件的模拟盖层，模拟盖层的总厚度、模拟盖层内部不同模拟层位的厚度、不同模拟层位内的地层岩石力学属性，不同模拟层位间的接触关系均可根据实际情况自由定义；为适应不同条件的模拟同沉积地层，模拟同沉积地层的沉积速率、厚度、模拟同沉积地层内部不同模拟同沉积层位的厚度、不同模拟同沉积层位内的地层岩石力学属性、不同模拟同沉积地层的接触关系均可根据实际情况自由定义。

从以上的描述中，可以看出，本申请实施例实现了如下技术效果：可以通过获取目标区域的地质参数，并根据目标区域的地质参数，构建第一离散元数值模拟模型，其中，第一离散元数值模拟模型包括模拟基底和模拟地层，模拟基底包括韧性基底。利用第一离散元数值模拟模型进行模拟相较于物理模拟的方法能耗更低、可视化强，能够有效监测模型内部的速度场、位移场、应力-应变场的时空演化。进一步的，可以基于第一离散元数值模拟模型，确定在不同的模拟过程参数下第一离散元数值模拟模型的第一模拟结果。根据第一模拟结果，可以确定目标区域中韧性基底在均匀伸展变形过程中模拟地层的变形特征，从而更好地再现目标区域中含油气构造系统的形成和演化过程，并且可以更加准确、全面地对韧性基底的均匀伸展进行模拟，以确定韧性基底的均匀伸展对上覆地层变形的影响。

基于同一发明构思，本申请实施例中还提供了一种韧性基底均匀伸展的模拟装置，如下面的实施例。由于韧性基底均匀伸展的模拟装置解决问题的原理与韧性基底均匀伸展的模拟方法相似，因此韧性基底均匀伸展的模拟装置的实施可以参见韧性基底均匀伸展的模拟方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。图8是本申请实施例的韧性基底均匀伸展的模拟装置的一种结构框图，如图8所示，可以包括：获取模块801、构建模块802、第一确定模块803和第二确定模块804，下面对该结构进行说明。

获取模块801，可以用于获取目标区域的地质参数；

构建模块802，可以用于根据目标区域的地质参数，构建第一离散元数值模拟模型，其中，第一离散元数值模拟模型包括模拟基底，模拟基底包括韧性基底；

第一确定模块803，可以用于基于第一离散元数值模拟模型，确定在不同的模拟过程参数下第一离散元数值模拟模型的第一模拟结果；

第二确定模块804，可以用于根据第一模拟结果，确定目标区域中韧性基底在均匀伸展变形过程中的变形特征。

本申请实施方式还提供了一种电子设备，具体可以参阅图9所示的基于本申请实施例提供的韧性基底均匀伸展的模拟方法的电子设备组成结构示意图，电子设备具体可以包括输入设备91、处理器92、存储器93。其中，输入设备91具体可以用于输入目标区域的地质参数。处理器92具体可以用于获取目标区域的地质参数；根据目标区域的地质参数，构建第一离散元数值模拟模型，其中，第一离散元数值模拟模型包括模拟基底和模拟地层，模拟基底包括韧性基底；基于第一离散元数值模拟模型，确定在不同的模拟过程参数下第一离散元数值模拟模型的第一模拟结果；根据第一模拟结果，确定目标区域中韧性基底在均匀伸展变形过程中模拟地层的变形特征。存储器93具体可以用于存储模拟地层的变形特征等参数。

在本实施方式中，输入设备具体可以是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。输入设备可以包括键盘、鼠标、摄像头、扫描仪、光笔、手写输入板、语音输入装置等；输入设备用于把原始数据和处理这些数的程序输入到计算机中。输入设备还可以获取接收其他模块、单元、设备传输过来的数据。处理器可以按任何适当的方式实现。例如，处理器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式等等。存储器具体可以是现代信息技术中用于保存信息的记忆设备。存储器可以包括多个层次，在数字系统中，只要能保存二进制数据的都可以是存储器；在集成电路中，一个没有实物形式的具有存储功能的电路也叫存储器，如RAM、FIFO等；在系统中，具有实物形式的存储设备也叫存储器，如内存条、TF卡等。

在本实施方式中，该电子设备具体实现的功能和效果，可以与其它实施方式对照解释，在此不再赘述。

本申请实施方式中还提供了一种基于韧性基底均匀伸展的模拟方法的计算机存储介质，计算机存储介质存储有计算机程序指令，在计算机程序指令被执行时可以实现：获取目标区域的地质参数；根据目标区域的地质参数，构建第一离散元数值模拟模型，其中，第一离散元数值模拟模型包括模拟基底和模拟地层，模拟基底包括韧性基底；基于第一离散元数值模拟模型，确定在不同的模拟过程参数下第一离散元数值模拟模型的第一模拟结果；根据第一模拟结果，确定目标区域中韧性基底在均匀伸展变形过程中模拟地层的变形特征。

在本实施方式中，上述存储介质包括但不限于随机存取存储器(Random AccessMemory,RAM)、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、缓存(Cache)、硬盘(Hard DiskDrive,HDD)或者存储卡(Memory Card)。所述存储器可以用于存储计算机程序指令。网络通信单元可以是依照通信协议规定的标准设置的，用于进行网络连接通信的接口。

在本实施方式中，该计算机存储介质存储的程序指令具体实现的功能和效果，可以与其它实施方式对照解释，在此不再赘述。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本申请实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本申请实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

虽然本申请提供了如上述实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法中可以包括更多或者更少的操作步骤。在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤中，这些步骤的执行顺序不限于本申请实施例提供的执行顺序。所述的方法的在实际中的装置或终端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本申请的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请实施例可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种韧性基底均匀伸展的模拟方法，其特征在于，包括：

获取目标区域的地质参数；

根据所述目标区域的地质参数，构建第一离散元数值模拟模型，其中，所述第一离散元数值模拟模型包括模拟基底和模拟地层，所述模拟基底包括韧性基底；

基于所述第一离散元数值模拟模型，确定在不同的模拟过程参数下所述第一离散元数值模拟模型的第一模拟结果；

根据所述第一模拟结果，确定所述目标区域中所述韧性基底在均匀伸展变形过程中所述模拟地层的变形特征。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述目标区域的地质参数，构建第一离散元数值模拟模型，包括：

根据所述地质参数，确定所述目标区域的韧性基底与刚性基底的分界点、基底属性；

根据所述目标区域的基底属性和韧性基底与刚性基底的分界点，构建模拟基底和侧向边界，其中，所述模拟基底包括：韧性基底和刚性基底；

基于所述模拟基底和侧向边界，构建与均匀伸展变形所需地质参数相适应的模拟地层；

获取所述目标区域的岩石力学参数、基底与边界力学参数；

根据所述目标区域的岩石力学参数、所述基底与边界力学参数、所述模拟基底、侧向边界和所述模拟地层，构建所述第一离散元数值模拟模型。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述模拟地层包括：模拟盖层、所述模拟基底、同沉积地层和所述侧向边界；其中，所述同沉积地层位于所述模拟基底的上侧，所述模拟盖层位于所述模拟基底和所述侧向边界之内，所述模拟盖层包括：厚层岩层、层间薄弱层，所述模拟盖层与所述侧向边界之间具有符合岩石力学性质的接触关系。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述目标区域的基底属性和韧性基底与刚性基底的分界点构建模拟基底，包括：

根据所述目标区域的基底属性，分别调整所述韧性基底和所述刚性基底的特征数据，得到调整后的韧性基底和刚性基底，其中，所述特征数据包括以下至少之一：基底材料位置、基底的总长度、颗粒的位置、颗粒的粒径、摩擦系数、弹性模量、泊松比；

根据所述调整后的韧性基底和刚性基底，基于所述韧性基底与刚性基底的分界点构建模拟基底。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述韧性基底由在水平方向上直线排列的多个相同粒径的颗粒组成，其中，所述多个相同粒径的颗粒中相邻的颗粒彼此重叠，所述多个相同粒径的颗粒中位于正中间的颗粒的速度为0。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在基于所述第一离散元数值模拟模型，确定在不同的模拟过程参数下所述第一离散元数值模拟模型的第一模拟结果之后，还包括：

将所述第一离散元数值模拟模型中的韧性基底替换为刚性基底，得到第二离散元数值模拟模型；

基于所述第二离散元数值模拟模型，确定在不同的模拟过程参数下所述第二离散元数值模拟模型的第二模拟结果。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在根据所述第一模拟结果，确定所述目标区域中所述韧性基底在均匀伸展变形过程中所述模拟地层的变形特征之后，还包括：

根据所述第二模拟结果，确定所述目标区域中刚性基底在均匀伸展变形过程中所述模拟地层的变形特征；

对比所述韧性基底在均匀伸展变形过程中所述模拟地层的变形特征和所述刚性基底在均匀伸展变形过程中所述模拟地层的变形特征，确定所述目标区域中基底的性质。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模拟过程参数包括以下至少之一：模拟过程的伸展方式、伸展速度、伸展量、盖层的总厚度、同沉积地层的沉积速度、同沉积地层的厚度、基底与边界力学参数。

9.一种韧性基底均匀伸展的模拟装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取目标区域的地质参数；

构建模块，用于根据所述目标区域的地质参数，构建第一离散元数值模拟模型，其中，所述第一离散元数值模拟模型包括模拟基底，所述模拟基底包括韧性基底；

第一确定模块，用于基于所述第一离散元数值模拟模型，确定在不同的模拟过程参数下所述第一离散元数值模拟模型的第一模拟结果；

第二确定模块，用于根据所述第一模拟结果，确定所述目标区域中所述韧性基底在均匀伸展变形过程中的变形特征。

10.一种韧性基底均匀伸展的模拟设备，其特征在于，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机指令，所述指令被执行时实现权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。

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