CN114627738B - 制备古岩溶暗河物理模型的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种制备古岩溶暗河物理模型的方法，其包含：基于模型制作的需求选定制作模具的模具原材料，并通过选定的模具原材料制作具备古岩溶暗河样式的浇注模具；针对古岩溶暗河的形态以及沉积物的特点选定用于模拟不同种类沉积物的沉积物模拟材料；通过沉积物模拟材料完成模拟沉积物的制作后，基于古岩溶暗河不同沉积物的分布范围将制作完成的模拟沉积物浇注到浇注模具上，完成暗河的浇注；待浇注的暗河固化后进行脱模，将脱模后的暗河模型安装在相应的地层，得到完整的古岩溶暗河物理模型。本发明制作的模型符合古岩溶暗河的空间分布状态，可以得到不同沉积特征的暗河沉积物，可以制作不同期次沉积的暗河模型，模拟出暗河在时间上的分布状态。

Description

制备古岩溶暗河物理模型的方法及装置

技术领域

本发明涉及地震物理模拟技术领域，具体地说，涉及一种制备古岩溶暗河物理模型的方法及装置。

背景技术

地震物理模拟技术是在实验室内将野外的地质构造和地质体按照一定的模拟相似比制作成物理模型，并用超声波对野外地震勘探方法进行模拟的一种正演方法。

在物理模拟技术中，模型材料是其核心技术之一。对于储集层类型较为复杂多样的环境，制作其物理模型中需要解决缝、洞、断溶体以及暗河等储集体，这其中对古岩溶暗河的模拟是最为困难的，因为其具有分布不规则、填充物多样、多期形成等特点，所以无法用单一材料、规则模具对其进行模型制作。

因此，本发明提供了一种制备古岩溶暗河物理模型的方法及装置。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种制备古岩溶暗河物理模型的方法，所述方法包含以下步骤：

步骤一：基于模型制作的需求选定制作模具的模具原材料，并通过选定的所述模具原材料制作具备古岩溶暗河样式的浇注模具；

步骤二：针对古岩溶暗河的形态以及沉积物的特点选定用于模拟不同种类沉积物的沉积物模拟材料；

步骤三：通过所述沉积物模拟材料完成模拟沉积物的制作后，基于古岩溶暗河不同沉积物的分布范围将制作完成的模拟沉积物浇注到所述浇注模具上，完成暗河的浇注；

步骤四：待浇注的暗河固化后进行脱模，将脱模后的暗河模型安装在相应的地层，得到完整的古岩溶暗河物理模型。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤一中，具体包含以下步骤：

选定硬度满足模型制作需求的所述模具原材料后，将所述模具原材料熔化并倒入矩形盒子中，待冷却凝固后得到不具备古岩溶暗河样式的浇注模具；

依据古岩溶暗河的走向，在不具备古岩溶暗河样式的浇注模具上画出古岩溶暗河的轮廓；

按照古岩溶暗河不同位置的深度，沿古岩溶暗河的轮廓刻出沟槽，得到所述浇注模具。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤二中，具体包含以下步骤：

依据古岩溶暗河的空间分布特性以及时间沉积特性，对沉积物的种类进行划分；

针对每一种沉积物，基于速度以及孔隙度选定与其对应的沉积物模拟材料。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤三中，具体包含以下步骤：

明确目的区域古岩溶暗河所包含的沉积物种类，按照不同沉积物的特征确定每一类沉积物对应的沉积物模拟材料的材料配比；

基于每一类沉积物对应的沉积物模拟材料的材料配比，通过所述沉积物模拟材料完成模拟沉积物的制作。

根据本发明的一个实施例，所述材料配比包含：用于模拟同一类沉积物的沉积物模拟材料之间的质量比以及每一种沉积物模拟材料的颗粒直径。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤三中，具体包含以下步骤：

依据古岩溶暗河所在区域的地震资料解释结果以及测井资料解释结果，得到古岩溶暗河的沉积物空间分布范围；

在浇注模具上对不同沉积物的空间分布范围进行标记，将所述沉积物模拟材料制作得到的不同沉积物浇注在浇注模具上，以体现古岩溶暗河不同地质演化时期的沉积物形态。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤四中，具体包含以下步骤：

对脱模后的暗河模型进行修剪，保障暗河模型轮廓的完整以及圆滑；

将修剪后的暗河模型胶结至相应的地层，得到完整的古岩溶暗河物理模型。

根据本发明的一个实施例，不同种类沉积物包含第一类沉积物、第二类沉积物以及第三类沉积物，其中，所述第一类沉积物为速度大于第一阈值且孔隙度大于第二阈值的古岩溶暗河沉积物，所述第二类沉积物为速度大于第三阈值的古岩溶暗河沉积物，所述第三类沉积物为速度小于第四阈值的古岩溶暗河沉积物。

根据本发明的一个实施例，所述沉积物模拟材料包含但不限于硅胶、玻璃微珠、石英砂以及硅胶颗粒。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种制备古岩溶暗河物理模型的装置，通过如上任一项所述的方法进行古岩溶暗河物理模型的制备，所述装置包含：

浇注模具模块，其用于基于模型制作的需求选定制作模具的模具原材料，并通过选定的所述模具原材料制作具备古岩溶暗河样式的浇注模具；

沉积物模拟材料模块，其用于针对古岩溶暗河的形态以及沉积物的特点选定用于模拟不同种类沉积物的沉积物模拟材料；

暗河浇注模块，其用于通过所述沉积物模拟材料完成模拟沉积物的制作后，基于古岩溶暗河不同沉积物的分布范围将制作完成的模拟沉积物浇注到所述浇注模具上，完成暗河的浇注；

脱模成型模块，其用于待浇注的暗河固化后进行脱模，将脱模后的暗河模型安装在相应的地层，得到完整的古岩溶暗河物理模型。

本发明提供的制备古岩溶暗河物理模型的方法及装置制作的暗河模型符合实际古岩溶暗河的空间分布状态；本发明可以得到不同沉积特征的暗河沉积物，如高速沉积体、高孔隙度沉积体、低速沉积体。本发明可以制作不同期次沉积的暗河模型，从而模拟出暗河在时间上的分布状态。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1显示了根据本发明的一个实施例的制备古岩溶暗河物理模型的方法流程图；

图2显示了根据本发明的一个实施例的得到浇注模具的方法流程图；

图3显示了根据本发明的一个实施例的选定用于模拟不同种类沉积物的沉积物模拟材料的方法流程图；

图4显示了根据本发明的一个实施例的完成暗河浇注的方法流程图；

图5显示了根据本发明的一个实施例的得到完整的古岩溶暗河物理模型的方法流程图；

图6显示了根据本发明的一个实施例的塔河油田古岩溶暗河物理模型制作流程图；

图7显示了根据本发明的一个实施例的石蜡板上刻制的暗河走向示意图；

图8显示了根据本发明的一个实施例的沉积物模拟材料制备完成的不同种类的模拟沉积物示意图；

图9显示了根据本发明的一个实施例的暗河浇注示意图；

图10显示了根据本发明的一个实施例的将完整的古岩溶暗河物理模型浇注到塔河油田模型的示意图；以及

图11显示了根据本发明的一个实施例的制备古岩溶暗河物理模型的装置结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明实施例作进一步地详细。

在地震物理模拟技术中，需要用各种材料制作相应的物理模型模拟野外实际地层，古岩溶暗河沉积体是油气的优良储集层，对古岩溶暗河的模拟也是地震物理勘探中必不可少的研究内容。

本发明主要用于古岩溶暗河物理模型的制作，使得在地震物理模拟中能得到更为接近实际古岩溶暗河的模型。野外实际的古岩溶暗河通常都较为复杂，有着分布不规则、多期发育、沉积物多样等特点，这就决定了无法用常规模型磨具和单一材料对其进行物理模拟。针对古岩溶暗河的形态及沉积物性特点，本发明实现了一种制备古岩溶暗河物理模型的方法。

图1显示了根据本发明的一个实施例的制备古岩溶暗河物理模型的方法流程图。

如图1所示，在步骤S101中，基于模型制作的需求选定制作模具的模具原材料，并通过选定的模具原材料制作具备古岩溶暗河样式的浇注模具。具体来说，模具原材料可以选用石蜡板，石蜡板具备很低的硬度，可以用金属物件在其上进行刻槽等操作。

在一个实施例中，通过图2所示的方法得到浇注模具，具体来说：

如图2所示，在步骤S201中，选定硬度满足模型制作需求的模具原材料后，将模具原材料熔化并倒入矩形盒子中，待冷却凝固后得到不具备古岩溶暗河样式的浇注模具。具体来说，将不规则的石蜡块熔化并将其倒入长方体木质盒子中使其冷却凝固。

如图2所示，在步骤S202中，依据古岩溶暗河的走向，在不具备古岩溶暗河样式的浇注模具上画出古岩溶暗河的轮廓。具体来说，将古岩溶暗河的样式画在平整的石蜡板上。

如图2所示，在步骤S203中，按照古岩溶暗河不同位置的深度，沿古岩溶暗河的轮廓刻出沟槽，得到浇注模具。具体来说，用木工刀在石蜡板上按照暗河的深度刻出具体的沟槽。

如图1所示，在步骤S102中，针对古岩溶暗河的形态以及沉积物的特点选定用于模拟不同种类沉积物的沉积物模拟材料。

在一个实施例中，通过图3所示的方法选定用于模拟不同种类沉积物的沉积物模拟材料，具体来说：

如图3所示，在步骤S301中，依据古岩溶暗河的空间分布特性以及时间沉积特性，对沉积物的种类进行划分。

如图3所示，在步骤S302中，针对每一种沉积物，基于速度以及孔隙度选定与其对应的沉积物模拟材料。

在一个实施例中，不同种类沉积物包含第一类沉积物、第二类沉积物以及第三类沉积物，其中，第一类沉积物为速度大于第一阈值且孔隙度大于第二阈值的古岩溶暗河沉积物，第二类沉积物为速度大于第三阈值的古岩溶暗河沉积物，第三类沉积物为速度小于第四阈值的古岩溶暗河沉积物。

进一步地，第一类沉积物为高孔隙度沉积物，第二类沉积物为高速沉积物，第三类沉积物为低速沉积物。

在一个实施例中，沉积物模拟材料包含但不限于硅胶、玻璃微珠、石英砂以及硅胶颗粒。

如图1所示，在步骤S103中，通过沉积物模拟材料完成模拟沉积物的制作后，基于古岩溶暗河不同沉积物的分布范围将制作完成的模拟沉积物浇注到浇注模具上，完成暗河的浇注。

在一个实施例中，通过图4所示的方法完成暗河浇注，具体来说：

如图4所示，在步骤S401中，明确目的区域古岩溶暗河所包含的沉积物种类，按照不同沉积物的特征确定每一类沉积物对应的沉积物模拟材料的材料配比。

具体来说，可以采用硅胶加玻璃微珠来模拟第一类沉积物，硅胶与玻璃微珠之间的质量比为1:0.5，玻璃微珠的目数为100目，玻璃微珠为空心，故而具有较高的孔隙度，硅胶加玻璃微珠可以模拟速度较高、孔隙度也较高的古岩溶暗河沉积物(第一类沉积物)。

具体来说，可以采用硅胶加石英砂来模拟第二类沉积物，硅胶与石英砂之间的质量比为1:0.5，石英砂的目数为100目，石英砂具有加高的速度，硅胶加石英砂可以模拟速度较高的古岩溶暗河沉积物(第二类沉积物)。

具体来说，可以采用硅胶加硅胶颗粒来模拟第三类沉积物，硅胶与硅胶颗粒之间的质量比为1:0.5，硅胶颗粒是将硅胶固化后用破壁机打碎，然后用筛子选出目数在60目-100目之间的颗粒，硅胶的速度较低，硅胶加硅胶颗粒可以模拟速度较低的古岩溶暗河沉积物(第三类沉积物)。

如图4所示，在步骤S402中，基于每一类沉积物对应的沉积物模拟材料的材料配比，通过沉积物模拟材料完成模拟沉积物的制作。

具体来说，针对不同目的区域，详细了解目的区域古岩溶暗河沉积物的物性特征，然后按照沉积物特征确定材料配比，当目的区域有多种沉积物时，则需根据具体的沉积物特征选取不同的材料及材料配比来制作模型。

在一个实施例中，材料配比包含：用于模拟同一类沉积物的沉积物模拟材料之间的质量比以及每一种沉积物模拟材料的颗粒直径。

如图4所示，在步骤S403中，依据古岩溶暗河所在区域的地震资料解释结果以及测井资料解释结果，得到古岩溶暗河的沉积物空间分布范围。

如图4所示，在步骤S404中，在浇注模具上对不同沉积物的空间分布范围进行标记，将沉积物模拟材料制作得到的不同沉积物浇注在浇注模具上，以体现古岩溶暗河不同地质演化时期的沉积物形态。

具体来说，古岩溶暗河一般都是多期次沉积的结果，在地质演化过程中，各期次的沉积物会相互叠加和混合，导致暗河沉积物的速度、密度以及孔隙度等物性参数会随着空间位置的改变而呈现不规则变化，为了更好的模拟实际野外暗河的多期次沉积，本发明依据目的区域的地震资料解释结果和测井资料解释结果，得到古岩溶暗河不同沉积物的分布范围，将不同材料按照沉积物的具体分布浇注于石蜡板上的不同位置，以此保证不同期次的沉积物都能在暗河沉积体中得到充分的体现。

如图1所示，在步骤S104中，待浇注的暗河固化后进行脱模，将脱模后的暗河模型安装在相应的地层，得到完整的古岩溶暗河物理模型。

在一个实施例中，通过图5所示的方法得到完整的古岩溶暗河物理模型，具体来说：

如图5所示，在步骤S501中，对脱模后的暗河模型进行修剪，保障暗河模型轮廓的完整以及圆滑。具体来说，等到模型固化后，将其从石蜡板上取下，将模型边缘处较不规则的地方进行修剪，使其变得更为圆滑。

如图5所示，在步骤S502中，将修剪后的暗河模型胶结至相应的地层，得到完整的古岩溶暗河物理模型。具体来说，参考模型设计，将制作好的暗河置于模型中，上部胶结相应的地层，便可得到完整的古岩溶暗河模型。

综上，为解决地震物理模型制作中古岩溶暗河模型的制作问题，本发明提供了制备古岩溶暗河物理模型的方法。首先在石蜡板上刻制暗河沟槽，用不同的材料与硅胶混合配比完成对不同期次形成的暗河沉积物进行模拟，再将其按照实际分布位置浇注在石蜡模板上，等到模型凝固之后将其取下浇注围岩。

图6显示了根据本发明的一个实施例的塔河油田古岩溶暗河物理模型制作流程图。

实际中，暗河在沉积过程受地形、水流速度、沉积类型等多种因素影响，故而暗河沉积的形态一般都比较复杂，在空间上表现为不规则、曲折分布，在时间上表现为多期沉积重叠分布。对于古岩溶暗河形态的复杂性，本发明采用在石蜡板上刻槽的方法刻出暗河在空间上的分布，以此作为浇注模具对暗河模型进行浇注；对于古岩溶暗河沉积物的多样性，本发明采用不同材料组合来模拟不同种类的沉积物。

如图6，显示了在塔河油田奥陶系古岩溶暗河沉积体模型的制作过程中，制作了古岩溶暗河模型的流程图。

首先，根据地震资料和测井资料初步构建古岩溶暗河在空间山的分布，并将分布状态刻制于石蜡板上。即按照地震资料解释结果和测井解释结果描绘出古岩溶暗河在空间上的分布，在石蜡板上刻制暗河的河道沟槽(如图7所示)。

之后，配置不同的材料模拟不同的沉积物，即采用硅胶、玻璃微珠、石英砂、硅胶颗粒等材料实现了古岩溶暗河沉积物的制备，如图8所示，从左至右依次为硅胶加玻璃微珠模拟高速高孔隙度沉积物，硅胶加石英砂模拟高速沉积物，硅胶加硅胶颗粒模拟低速沉积物。

接着，将制作好的模拟沉积物按照时间上的分布规律浇注于石蜡模具上，即用不同材料或不同尺度的物质对暗河沉积物进行填充、多种材料混合浇注的制备流程制作古岩溶暗河的物理模型，如图9所示，主要分三期沉积，每一期沉积的暗河在空间上互有重叠。

最后，从模具上取下暗河模型，实现对古岩溶暗河这一特殊的储集体进行物理模型制备，并浇注于围岩当中，如图10所示，将制作好的暗河模型浇注到塔河油田模型中。

综上，本发明制作的古岩溶暗河模型，能较大程度模拟野外实际暗河的空间和时间上的分布。

图11显示了根据本发明的一个实施例的制备古岩溶暗河物理模型的装置结构框图。制备古岩溶暗河物理模型的装置1100通过如上任一项所述的方法进行古岩溶暗河物理模型的制备。

如图11所示，制备古岩溶暗河物理模型的装置1100包含浇注模具模块1101、沉积物模拟材料模块1102、暗河浇注模块1103以及脱模成型模块1104。

浇注模具模块1101用于基于模型制作的需求选定制作模具的模具原材料，并通过选定的模具原材料制作具备古岩溶暗河样式的浇注模具。

沉积物模拟材料模块1102用于针对古岩溶暗河的形态以及沉积物的特点选定用于模拟不同种类沉积物的沉积物模拟材料。

暗河浇注模块1103用于通过沉积物模拟材料完成模拟沉积物的制作后，基于古岩溶暗河不同沉积物的分布范围将制作完成的模拟沉积物浇注到浇注模具上，完成暗河的浇注。

脱模成型模块1104用于待浇注的暗河固化后进行脱模，将脱模后的暗河模型安装在相应的地层，得到完整的古岩溶暗河物理模型。

综上，本发明提供的制备古岩溶暗河物理模型的方法及装置制作的暗河模型符合实际古岩溶暗河的空间分布状态；本发明可以得到不同沉积特征的暗河沉积物，如高速沉积体、高孔隙度沉积体、低速沉积体。本发明可以制作不同期次沉积的暗河模型，从而模拟出暗河在时间上的分布状态。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种制备古岩溶暗河物理模型的方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：

步骤一：基于模型制作的需求选定制作模具的模具原材料，并通过选定的所述模具原材料制作具备古岩溶暗河样式的浇注模具；

步骤二：针对古岩溶暗河的形态以及沉积物的特点选定用于模拟不同种类沉积物的沉积物模拟材料；

步骤三：通过所述沉积物模拟材料完成模拟沉积物的制作后，基于古岩溶暗河不同沉积物的分布范围将制作完成的模拟沉积物浇注到所述浇注模具上，完成暗河的浇注；

步骤四：待浇注的暗河固化后进行脱模，将脱模后的暗河模型安装在相应的地层，得到完整的古岩溶暗河物理模型；

在所述步骤二中，具体包含以下步骤：依据古岩溶暗河的空间分布特性以及时间沉积特性，对沉积物的种类进行划分；针对每一种沉积物，基于速度以及孔隙度选定与其对应的沉积物模拟材料；

不同种类沉积物包含第一类沉积物、第二类沉积物以及第三类沉积物，其中，第一类沉积物为高孔隙度沉积物，第二类沉积物为高速沉积物，第三类沉积物为低速沉积物；采用硅胶加玻璃微珠来模拟第一类沉积物，硅胶与玻璃微珠之间的质量比为1:0.5，玻璃微珠的目数为100目，玻璃微珠为空心；采用硅胶加石英砂来模拟第二类沉积物，硅胶与石英砂之间的质量比为1:0.5，石英砂的目数为100目；采用硅胶加硅胶颗粒来模拟第三类沉积物，硅胶与硅胶颗粒之间的质量比为1:0.5，硅胶颗粒是将硅胶固化后打碎，选出目数在60目-100目之间的颗粒。

2.如权利要求1所述的制备古岩溶暗河物理模型的方法，其特征在于，在所述步骤一中，具体包含以下步骤：

选定硬度满足模型制作需求的所述模具原材料后，将所述模具原材料熔化并倒入矩形盒子中，待冷却凝固后得到不具备古岩溶暗河样式的浇注模具；

依据古岩溶暗河的走向，在不具备古岩溶暗河样式的浇注模具上画出古岩溶暗河的轮廓；

按照古岩溶暗河不同位置的深度，沿古岩溶暗河的轮廓刻出沟槽，得到所述浇注模具。

3.如权利要求1所述的制备古岩溶暗河物理模型的方法，其特征在于，在所述步骤三中，具体包含以下步骤：

明确目的区域古岩溶暗河所包含的沉积物种类，按照不同沉积物的特征确定每一类沉积物对应的沉积物模拟材料的材料配比；

基于每一类沉积物对应的沉积物模拟材料的材料配比，通过所述沉积物模拟材料完成模拟沉积物的制作。

4.如权利要求3所述的制备古岩溶暗河物理模型的方法，其特征在于，所述材料配比包含：用于模拟同一类沉积物的沉积物模拟材料之间的质量比以及每一种沉积物模拟材料的颗粒直径。

5.如权利要求1所述的制备古岩溶暗河物理模型的方法，其特征在于，在所述步骤三中，具体包含以下步骤：

依据古岩溶暗河所在区域的地震资料解释结果以及测井资料解释结果，得到古岩溶暗河的沉积物空间分布范围；

在浇注模具上对不同沉积物的空间分布范围进行标记，将所述沉积物模拟材料制作得到的不同沉积物浇注在浇注模具上，以体现古岩溶暗河不同地质演化时期的沉积物形态。

6.如权利要求1所述的制备古岩溶暗河物理模型的方法，其特征在于，在所述步骤四中，具体包含以下步骤：

对脱模后的暗河模型进行修剪，保障暗河模型轮廓的完整以及圆滑；

将修剪后的暗河模型胶结至相应的地层，得到完整的古岩溶暗河物理模型。

7.如权利要求1所述的制备古岩溶暗河物理模型的方法，其特征在于，所述第一类沉积物为速度大于第一阈值且孔隙度大于第二阈值的古岩溶暗河沉积物，所述第二类沉积物为速度大于第三阈值的古岩溶暗河沉积物，所述第三类沉积物为速度小于第四阈值的古岩溶暗河沉积物。

8.一种制备古岩溶暗河物理模型的装置，其特征在于，通过如权利要求1-7中任一项所述的方法进行古岩溶暗河物理模型的制备，所述装置包含：

浇注模具模块，其用于基于模型制作的需求选定制作模具的模具原材料，并通过选定的所述模具原材料制作具备古岩溶暗河样式的浇注模具；

沉积物模拟材料模块，其用于针对古岩溶暗河的形态以及沉积物的特点选定用于模拟不同种类沉积物的沉积物模拟材料；

暗河浇注模块，其用于通过所述沉积物模拟材料完成模拟沉积物的制作后，基于古岩溶暗河不同沉积物的分布范围将制作完成的模拟沉积物浇注到所述浇注模具上，完成暗河的浇注；

脱模成型模块，其用于待浇注的暗河固化后进行脱模，将脱模后的暗河模型安装在相应的地层，得到完整的古岩溶暗河物理模型。