CN115324569B - 一种基于流体势平面一阶偏导数划分油气运聚单元的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于流体势平面一阶偏导数划分油气运聚单元的方法及装置，方法包括：获取流体势平面分布特征，获取用户第一输入，根据第一输入计算所述流体势平面一阶偏导数的各个方位角，确定各个方位角对应的流体势平面一阶导数分布规律，根据流体势平面一阶偏导数分布规律获取流体势平面一阶偏导数变化规律，根据流体势平面一阶偏导数变化规律确定分隔槽位置并给出各个分隔槽的可靠程度，根据分隔槽位置划分油气运聚单元并确定其可靠程度。本发明用流体运移分隔槽的数学意义实现油气运聚单元边界位置的定量计算，减少人为判定的主观因素，可靠程度高，客观性强，预测成本低廉，具有较高的可操作性。
Description
技术领域
本申请涉及石油地质学油气运移技术领域，特别是涉及一种基于流体势平面一阶偏导数划分油气运聚单元的方法及装置。
背景技术
油气运聚单元是盆地中具有相似油气生成、运移和聚集特征的独立和完整的三维石油地质单元(柳广弟,高先志.油气运聚单元分析:油气勘探评价的有效途径[J].地质科学,2003,38(3):307-314；Shang X A,Fang H,CX C,et al.Hydrocarbon migration andaccumulation in the northwestern Bozhong subbasin,Bohai Bay Basin,China[J].Journal of Petroleum Science and Engineering,2019,172:477-488)，油气聚集单元的划分对油气勘探具有重要的指导意义。流体势是控制地下油气流动的基本动力，它决定流体的流动方向、富集程度与富集部位(伍英.海拉尔盆地贝西地区古流体势及油气运聚特征研究[J]石油天然气学报,2014,36(3):6；郑和荣,黄永玲,冯有良.东营凹陷下第三系地层异常高压体系及其石油地质意义[J].石油勘探与开发,2000,27(4):4；杨励惠.东营凹陷南坡典型地层油气藏成藏主控因素研究[D].中国石油大学(华东),2017)，流体势分析是划分油气运聚单元的基础。高势面是流体势图上油气运移的分隔槽，也是油气运聚单元的边界(Tian D,Sheng H,Wang D,et al.Hydrocarbon migration and accumulation in theUpper Cretaceous Qingshankou Formation,Changling Sag,southern Songliao Basin:Insights from integrated analyses of fluid inclusion,oil source correlationand basin modelling[J].Journal of Asian Earth Sciences,2014,90(AUG.15):77-87；Gussow WC.Differential Entrapment of Oil and Gas:A Fundamental Principle[J].AAPG Bulletin,1954,38(5):816-853)，油气运聚单元的划分一定程度上可简化为油气运移分隔槽的厘定。
现阶段油气运移分隔槽的厘定方式主要为手工进行，即勾画出流体势等值线图上的高势面作为油气运移的分隔槽，这种方法虽然较为容易，但多解性较强，不同的人根据同一流体势图会划分出位置不同的分隔槽，且在流体势较为复杂，不同地区差别较大的情况下，对分隔槽的厘定很难客观且统一观点。部分学者采用数学方法或计算机算法对分隔槽进行自动拾取(刘晓冬，徐景祯，李椿，等流体势场中油气运移分隔槽的自动识别及运聚单元的划分[J]地质科学，2002，37(3)：7)，有不错的成效，但总体而言，基于流体势的油气运移分隔槽定量表征与自动拾取工作基础较为薄弱，使得基于流体势的油气运聚单元边界定量分析难度较大。
发明内容
基于此，针对上述技术问题，提供一种基于流体势平面一阶偏导数划分油气运聚单元的方法、装置、计算机设备和存储介质。
第一方面，一种基于流体势平面一阶偏导数划分油气运聚单元的方法，所述方法包括：
S1.获取流体势平面分布特征。
S2.获取用户第一输入，根据第一输入计算所述流体势平面一阶偏导数的各个方位角。
S3.确定各个方位角对应的流体势平面一阶导数分布规律。
S4.根据流体势平面一阶偏导数分布规律获取流体势平面一阶偏导数变化规律，根据流体势平面一阶偏导数变化规律确定分隔槽位置并给出各个分隔槽的可靠程度。
S5.根据分隔槽位置划分油气运聚单元并确定其可靠程度。
上述方案中，可选地，所述S1中平面分布特征具体包括：油气运聚单元划分的研究区、目的层位、地质历史时期以及研究区内的流体势分布规律；
所述目的层位为储集层、不整合面或是烃源岩层，若所述烃源岩层作为目的层位，则选定的地质历史时期为烃源岩大规模供油时期；
所述研究区内的流体势分布规律是根据计算研究区内的流体势得到。
上述方案中，进一步可选地，所述计算研究区内的流体势的具体计算方法为：获取目的层位顶面相对于基准面的高程以及研究区内各位置的流体压力，根据Hubbert流体势模型计算出流体势能，并编制流体势平面等值线图，确定研究区内的流体势平面分布规律。
上述方案中，进一步可选地，所述S2包括：所述用户第一输入为设定选取n个方向,所述流体势平面一阶偏导数的方位角α∈[0°,180°)，则选取的方位角为
上述方案中，进一步可选地，所述S3包括：
S31、以指定点为坐标原点建立平面直角坐标系XOY，X轴正方向指向正东，Y轴正方向指向正北；其中，若流体势数据点以大地坐标形式表示，则所述指定点为大地坐标(0,0)点，若流体势数据点以经纬度形式表示，则所述指定点为纬度0线与经度0线的交点；
S32、根据平面一阶偏导数的方位角将流体势数据点绕坐标原点顺时针旋转特定角度得到新数据点，其中，若要计算流体势数据在方位角α下的平面一阶偏导数，则所述特定角度为90°-α；
S33、计算所述新数据点关于x的一阶偏导数，得到该方位角下流体势平面一阶偏导数的数据点；其中，计算一阶偏导数是根据平面一阶偏导数的定义计算；
S34、将计算出的流体势一阶偏导数数据点逆时针旋转特定角度，还原至初始位置；
S35、编制该方位角下的流体势平面一阶偏导数等值线图，其中，对一阶偏导数值进行对数处理，成图时令一阶偏导数的正值为红色，负值为蓝色；
S36、选取下一个选定的方位角，返回至S32继续开展工作，直至所有方位角的平面一阶偏导数均已获取完毕。
上述方案中，进一步可选地，所述S4包括：
S41、在各个方位角的流体势平面一阶偏导数等值线图中勾绘出0线的位置。
S42、判断所述0线是否为流体势极大值点的连线，若是极大值点的连线，则将其连线标注出来作为相应方位角下的分隔槽，即运聚单元的边界。
S43、将所有方位角获取的分隔槽位置叠合，根据叠合后的分隔槽位置给出各个分隔槽的可靠程度。
上述方案中，进一步可选地，所述S42包括：当方位角为α时，对于流体势平面一阶偏导数0线的任一段：
当α≠0时，过该段0线上的任意点A(x1,y1)作斜率为tan(90°-α)的直线LA，则直线LA上除点A(x1,y1)外的任意点B(x2,y2)的流体势平面一阶偏导数值可用函数φB'＝fA(δ)表示，φB'为点B(x2,y2)处的平面一阶偏导数值，δ为点B(x2,y2)和点A(x1,y1)的有向距离且若存在δ'＞0使得任意δ∈(-δ',0)均有fA(δ)＞0且fA(-δ)＜0，则该段0线为流体势极大值点的连线，则为方位角α下的分隔槽，若存在δ'＞0使得任意δ∈(-δ',0)均有fA(δ)＜0且fA(-δ)＞0，则该段0线为流体势极小值点的连线，则为方位角α下局部优势运移通道；
当α＝0时，则对流体势求取平面一阶偏导数的方向为正北方向，即流体势平面一阶偏导数为对于该段0线上的任意点A(x1,y1)，令B(x1,y2)为与点A(x1,y1)横坐标相等但纵坐标不相等(y1≠y2)的点，点B(x1,y2)处的流体势平面一阶导数同样可用φB'＝fA(δ)表示，φB'为点B(x1,y2)处的平面一阶偏导数值，δ＝y2-y1，若存在δ'＞0使得任意δ∈(-δ',0)均有fA(δ)＞0且fA(-δ)＜0，则该段0线为流体势极大值点的连线，为正北方向下的分隔槽若存在δ'＞0使得任意δ∈(-δ',0)均有fA(δ)＜0且fA(-δ)＞0，则该段0线为流体势极小值点的连线，则为正北方向下的局部优势运移通道。
上述方案中，进一步可选地，所述S43包括：将从多个方位角的流体势平面一阶偏导数等值线图获取的分隔槽叠合，若多条分隔槽的位置重合，则该位置的分隔槽可靠程度高，若分隔槽仅来自某一个或几个方位角下的流体势平面一阶偏导数等值线图，则该分隔槽的可靠程度低。
上述方案中，进一步可选地，所述油气运聚单元根据分隔槽及研究区边界划分，油气运聚单元的边界为分隔槽，分隔槽的可靠程度高时，油气运聚单元的可靠程度高，分隔槽的可靠程度低时，油气运聚单元的可靠程度低。
第二方面，一种基于流体势平面一阶偏导数划分油气运聚单元的装置，所述装置包括：
获取模块：用于获取流体势平面分布特征；获取用户第一输入。
计算模块：用于根据第一输入计算所述流体势平面一阶偏导数的各个方位角，确定各个方位角对应的流体势平面一阶导数分布规律。
划分模块：用于根据流体势平面一阶偏导数分布规律获取流体势平面一阶偏导数变化规律，根据流体势平面一阶偏导数变化规律确定分隔槽位置并给出各个分隔槽的可靠程度，根据分隔槽位置划分油气运聚单元并确定其可靠程度。
本发明至少具有以下有益效果：
本发明基于对现有技术问题的进一步分析和研究，认识到现阶段油气运移分隔槽的厘定方式主要为手工进行，这种方法虽然较为容易，但多解性较强，不同的人根据同一流体势图会划分出位置不同的分隔槽，且在流体势较为复杂，不同地区差别较大的情况下，对分隔槽的厘定很难客观且统一观点。本发明以流体势可作为油气运移方向判定依据为基础，基于油气运移与聚集过程中分隔槽两侧油气运移方向不同这一规律，采用多方位角的流体势平面一阶偏导数定量表征分隔槽位置并分析可靠性，进而划分油气运聚单元。本发明方法可广泛应用于油气运移方向的判定及油气运聚单元的划分，且通过定量计算降低了人为划定油气运聚单元的误差，具有较高的可操作性与应用价值。
附图说明
图1为本发明一个实施例提供的基于流体势平面一阶偏导数划分油气运聚单元的方法的流程示意图；
图2为本发明一个实施例提供的区域盖层分隔槽控制油气运移方向和划分油气成藏体系的地质概念模型图。
图3为本发明一个实施例提供的基于流体势和褶皱脊线的油气运移与成藏模式图。
图4为本发明一个实施例提供的基于流体势的运聚单元边界定量表征分析模式图。
图5为本发明一个实施例提供的流体势二维与三维分布图。
图6为本发明一个实施例提供的多方位角的流体势平面一阶偏导数等值线及分隔槽位置图。
图7为本发明一个实施例提供的多方位角的流体势平面一阶偏导数等值线及分隔槽位置图。
图8是根据本发明的实施例的分隔槽叠合及油气运聚单元划分模式图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供的基于流体势平面一阶偏导数划分油气运聚单元的方法，在一个实施例中，如图1所示，提供了一种基于流体势平面一阶偏导数划分油气运聚单元的方法，包括以下步骤：
S1.获取流体势平面分布特征。
具体的，流体势平面分布特征包括油气运聚单元划分的研究区、目的层位、地质历史时期以及研究区内的流体势分布规律。目的层位为储集层、不整合面或是烃源岩层，若烃源岩层作为目的层位，则选定的地质历史时期为烃源岩大规模供油时期。研究区内的流体势分布规律是根据计算研究区内的流体势得到。
其中，计算研究区内的流体势的具体计算方法为：获取目的层位顶面相对于基准面的高程以及研究区内各位置的流体压力，根据Hubbert流体势模型计算出流体势能，并编制流体势平面等值线图，确定研究区内的流体势平面分布规律。具体的，获取目的层位顶面相对于基准面的高程Z以及研究区内各位置的流体压力P，基于Hubbert(1953)流体势模型计算出流体势数值，公式如下：
式中φ为流体势，J/Kg；g为重力加速度，m/s2；Z为埋深，m；P为流体压力，Pa；ρ为流体密度，kg/m3。基于流体势计算结果编制流体势平面等值线图，明确研究区内的流体势平面分布规律，明确作为局部供烃中心的数个流体势局部高值区并编号。如附图3所示，不同的流体势分布规律往往指代不同的运移与聚集类型，同时可表明油气运聚单元边界(分隔槽)的位置。附图3(a)(修改自Hu et al.,2017)中，依据油气的运移方向垂直于流体势等值线且从高值区指向低值区这一原则可将油气运移控制的类型划分为汇聚型、均匀型和发散型，由三种类型的二维模型与三维模型可得，汇聚型的成藏优势区油气富集程度高，均匀型无成藏优势区且油气富集程度中等，发散型油气聚集单独较大，无成藏优势区。附图3(b)(修改自Zhou et al.,2021)则表明古埋深与油气运移的方向与优势通道有紧密联系，黑色实线围成的古埋深三维立体模式图展现了两个向斜脊与一个背斜脊，油气从较深的向斜脊(流体势相对较高)运移至较浅的背斜脊(流体势相对较低)，在背斜脊中油气也从流体势相对较高的深部运移至流体势相对较低的浅部，使得背斜脊成为油气有利的聚集区，向斜脊可视为局部的分隔槽，其两侧为不同的油气运聚单元。附图3(c)所示为基于流体势平面分布特征及油气运移方向判定分隔槽的模式图，若将流体势平面等值线图看作高程等值线图，则运聚单元的边界可视为山脊，即流体势等值线图上的高势面。高势面两侧为不同的油气运聚单元，其油气运移与聚集的特征具有显著差异，如附图3(d)所示。
S2.获取用户第一输入，根据第一输入计算所述流体势平面一阶偏导数的各个方位角。
具体的，用户第一输入为设定选取n个方向,所述流体势平面一阶偏导数的方位角α∈[0°,180°)，则选取的方位角为 其中，第一输入为用户可以按照需求，选取n。例如，选取8个方向开展分析，则方位角的选取间隔应为/>选取的方位角应为0°、22.5°、45°、67.5°、90°、112.5°、135°、157.5°。
S3.确定各个方位角对应的流体势平面一阶导数分布规律。
具体的，包括以下步骤：
S31、以指定点为坐标原点建立平面直角坐标系XOY，X轴正方向指向正东，Y轴正方向指向正北。其中，若流体势数据点以大地坐标形式表示，则所述指定点为大地坐标(0,0)点，若流体势数据点以经纬度形式表示，则所述指定点为纬度0线与经度0线的交点。
在一个实施例中，所述步骤S31中，若流体势数据点以大地坐标形式表示，则应指定大地坐标(0,0)点为坐标原点，以便直接沿用数据点的大地坐标展开计算；若流体势数据点以经纬度形式表示，则同样应指定纬度0线与经度0线的交点为坐标原点，以便直接沿用数据点的经纬度坐标展开计算。
S32、根据平面一阶偏导数的方位角将流体势数据点绕坐标原点顺时针旋转特定角度得到新数据点，其中，若要计算流体势数据在方位角α下的平面一阶偏导数，则所述特定角度为90°-α。
在一个实施例中，所述步骤S32中，若要计算流体势数据在方位角α下的平面一阶偏导数，应将所有流体势数据点绕坐标原点顺时针旋转90°-α.若某初始位置的流体势数据点A(x1,y1)，该点绕坐标原点顺时针旋转90°-α后所得点A'(x1',y1')满足：
S33、计算所述新数据点关于x的一阶偏导数，得到该方位角下流体势平面一阶偏导数的数据点；其中，计算一阶偏导数是根据平面一阶偏导数的定义计算。
在一个实施例中，所述步骤S33中，应依据平面一阶偏导数的定义计算流体势φ关于x的平面一阶偏导数而不是采取误差较大的拟合曲线或拟合曲面方程的方法。设流体势φ可用函数φ＝F(x,y)表示，B(x0,y0)为研究区内的某一点，若二元函数φ＝F(x,y)在研究区内处处偏导数均存在，则二元函数φ＝F(x,y)在点B(x0,y0)处对x的一阶偏导数为
但实际研究中很难准确获得流体势φ与数据点坐标(x,y)的函数关系φ＝F(x,y)，故采用二元函数一阶偏导数的定义求解。对于二元函数φ＝F(x,y)，研究区内点B(x0,y0)处若满足：
则认为函数φ＝F(x,y)在点B(x0,y0)处对x的偏导数存在，且
其中常数i,j,k满足i+j＝k≠0.特别的，当时，函数φ＝F(x,y)在点B(x0,y0)处对x的偏导数为：
易得点B(x0,y0)是点与点/>的中点，故已知纵坐标相等且横坐标之差趋近于0的两数据点坐标及流体势数值时，可计算出这两点中点的流体势对x的一阶偏导数值。故对于流体势数据点中纵坐标相同的两点B1(a1,b1)与B2(a2,b1)，其中点处流体势对x的一阶偏导数可表示为：
其中a2无限趋近于a1，但实际研究中a2无限趋近于a1表明两点B1(a1,b1)与B2(a2,b1)无限接近，这无法实现，故当两点B1(a1,b1)与B2(a2,b1)之间的距离足够小时，认为：
即点B1(a1,b1)与B2(a2,b1)中点处的流体势对x的一阶偏导数可用公式来近似，以此解决了流体势对x一阶偏导数的计算问题。
S34、将计算出的流体势一阶偏导数数据点逆时针旋转特定角度，还原至初始位置。
在一个实施例中，所述步骤S34中，将计算出的流体势平面一阶偏导数逆时针旋转90°-α，将数据点还原至初始的研究范围内。若计算出的某流体势平面一阶偏导数数据点为C(x2,y2)，则该点绕坐标原点逆时针旋转90°-α后所得初始位置点C'(x2',y2')满足：
S35、编制该方位角下的流体势平面一阶偏导数等值线图，其中，对一阶偏导数值进行对数处理，成图时令一阶偏导数的正值为红色，负值为蓝色。
在一个实施例中，所述步骤S35中，编制流体势平面一阶偏导数等值线图时，因一阶偏导数值往往较大，故需进行对数处理。假设计算出的一阶偏导数值为φ'，若φ'＞0，则编制等值线图时所用一阶偏导数值应为lg(1+φ')；若φ'＜0，则编制等值线图时所用一阶偏导数值应为-lg(1-φ').编制等值线图时应令一阶偏导数的正值为红色，负值为蓝色，从而较为清晰地显示一阶偏导数为0的等值线。
S36、选取下一个选定的方位角，返回至S32继续开展工作，直至所有方位角的平面一阶偏导数均已获取完毕。
S4.根据流体势平面一阶偏导数分布规律获取流体势平面一阶偏导数变化规律，根据流体势平面一阶偏导数变化规律确定分隔槽位置并给出各个分隔槽的可靠程度。
具体的，步骤S4包括：S41、在各个方位角的流体势平面一阶偏导数等值线图中勾绘出0线的位置。
S42、判断所述0线是否为流体势极大值点的连线，若是极大值点的连线，则将其连线标注出来作为相应方位角下的分隔槽，即运聚单元的边界。其中，当方位角为α时，对于流体势平面一阶偏导数0线的任一段。
当α≠0时，过该段0线上的任意点A(x1,y1)作斜率为tan(90°-α)的直线LA，则直线LA上除点A(x1,y1)外的任意点B(x2,y2)的流体势平面一阶偏导数值可用函数φB'＝fA(δ)表示，φB'为点B(x2,y2)处的平面一阶偏导数值，δ为点B(x2,y2)和点A(x1,y1)的有向距离且若存在δ'＞0使得任意δ∈(-δ',0)均有fA(δ)＞0且fA(-δ)＜0，则该段0线为流体势极大值点的连线，则为方位角α下的分隔槽，若存在δ'＞0使得任意δ∈(-δ',0)均有fA(δ)＜0且fA(-δ)＞0，则该段0线为流体势极小值点的连线，则为方位角α下局部优势运移通道。
当α＝0时，则对流体势求取平面一阶偏导数的方向为正北方向，即流体势平面一阶偏导数为对于该段0线上的任意点A(x1,y1)，令B(x1,y2)为与点A(x1,y1)横坐标相等但纵坐标不相等(y1≠y2)的点，点B(x1,y2)处的流体势平面一阶导数同样可用φB'＝fA(δ)表示，φB'为点B(x1,y2)处的平面一阶偏导数值，δ＝y2-y1，若存在δ'＞0使得任意δ∈(-δ',0)均有fA(δ)＞0且fA(-δ)＜0，则该段0线为流体势极大值点的连线，为正北方向下的分隔槽若存在δ'＞0使得任意δ∈(-δ',0)均有fA(δ)＜0且fA(-δ)＞0，则该段0线为流体势极小值点的连线，则为正北方向下的局部优势运移通道。
在一个实施例中，所述步骤S42中，流体势极大值点的连线可作为流体运移分隔槽的位置。附图4(a)(修改自Zhou et al.,2021)所示为包含两个向斜脊与一个背斜脊的古埋深三维立体模型，黑色虚线1为垂直向斜脊与背斜脊的剖面与古埋深图的交线，该交线上各点的古埋深曲线图如附图4(b)所示，点A和点C为古埋深曲线的极小值点，也是线1与向斜脊的交点，点B为古埋深曲线的极大值点，也是线1与背斜脊的交点，由附图4(a)的油气运移方向结合附图4(b)中的古埋深曲线特征可知，古埋深的低值面与油气运聚单元的边界具有紧密联系，而古埋深的高值面与油气运聚的优势通道有紧密联系。附图4(c)所示流体势三维立体模型与附图4(a)的古埋深三维立体模型匹配，线1的流体势高值点为点A和点C，流体势低值点为点B，点A和点C分别位于流体运移的分隔槽上，点B位于流体运移的优势通道上，故在选定多走向的多组测线并明确每条测线的流体势曲线极大值点位置后，极大值点的连线可作为流体运移分隔槽的位置。附图4(e)中，选定五条南北向测线分别编制流体势曲线图，测线2的流体势曲线图(附图4(f))的两个极大值点分别为点2-1和点2-2，分别位于测线南侧和测线北侧，测线3的流体势曲线图(附图4(g))的两个极大值点分别为点3-1和点3-2，分别位于测线南侧和北侧，测线4、测线5、测线6的流体势曲线图(分别为附图4(h)、附图4(i)、附图4(j))各有一个极大值点，分别为点4-1、点5-1、点6-1.流体势极大值点的连线可作为流体运移的分隔槽，故点2-1、点2-2、点3-1、点3-2、点4-1、点5-1、点6-1均位于分隔槽上，由附图4(e)可知点2-1与点3-1位于同一条分隔槽上，点2-2和点3-2位于同一条分隔槽上，点4-1、点5-1以及点6-1位于同一条分隔槽上，故若近南北向测线的数量足够多，间距足够小，可通过测线的流体势极大值点连线明确分隔槽位置，实现对流体运聚单元边界的定量表征。当流体势曲线形态较为简单时，例如附图4中的若干流体势曲线，可采用认为确定极大值点的方法明确分隔槽位置，但当流体势曲线呈现多峰多谷的复杂形态时，则需要使用流体势曲线的一阶导数及单调性明确极大值点从而精确表征分隔槽位置。从上述分析可得，所选流体势曲线的极大值点处流体势一阶导数值为0，且其左侧邻域内流体势曲线单调递增，右侧邻域内流体势曲线单调递减，故左侧邻域内流体势曲线一阶导数值为正，右侧邻域内流体势一阶导数值为负，又因附图4(e)～(j)中的测线走向为南北向，故此处的流体势一阶导数是方位角为0度的流体势平面一阶偏导数，即由于不同研究区，不同层位，不同时期的流体势平面分布特征差异较大，故以附图4(e)为例的南北向测线(方位角为0°)流体势极大值点分析往往不足以实现分隔槽的精确表征，故需采取多种走向测线的流体势曲线分析，即采取多方位角的流体势平面一阶偏导数计算明确分隔槽位置。
在方位角为α时，对于流体势平面一阶偏导数0线的某段：当α≠0时，过该段0线上的任意点A(x1,y1)作斜率为tan(90°-α)的直线LA，则直线LA上除点A(x1,y1)外的任意点B(x2,y2)的流体势平面一阶偏导数值可用函数φB'＝fA(δ)表示，φB'为点B(x2,y2)处的平面一阶偏导数值，δ为点B(x2,y2)和点A(x1,y1)的有向距离且则若存在δ'＞0使得任意δ∈(-δ',0)均有fA(δ)＞0且fA(-δ)＜0，则该段0线为流体势极大值点的连线，可视为方位角α下的分隔槽，反之，若若存在δ'＞0使得任意δ∈(-δ',0)均有fA(δ)＜0且fA(-δ)＞0，则该段0线为流体势极小值点的连线，可视为方位角α下局部优势运移通道；当α＝0时，表明此时对流体势求取平面一阶偏导数的方向为正北方向(即流体势平面一阶偏导数为/>)，对于该段0线上的任意点A(x1,y1)，令B(x1,y2)为与点A(x1,y1)横坐标相等但纵坐标不相等(y1≠y2)的点，点B(x1,y2)处的流体势平面一阶导数同样可用φB'＝fA(δ)表示，φB'为点B(x1,y2)处的平面一阶偏导数值，δ＝y2-y1，则若存在δ'＞0使得任意δ∈(-δ',0)均有fA(δ)＞0且fA(-δ)＜0，则该段0线为流体势极大值点的连线，可视为正北方向下的分隔槽(油气运聚单元边界)，反之，若若存在δ'＞0使得任意δ∈(-δ',0)均有fA(δ)＜0且fA(-δ)＞0，则该段0线为流体势极小值点的连线，可视为正北方向下的局部优势运移通道。
S43、将所有方位角获取的分隔槽位置叠合，根据叠合后的分隔槽位置给出各个分隔槽的可靠程度。具体的，将从多个方位角的流体势平面一阶偏导数等值线图获取的分隔槽叠合，若多条分隔槽的位置重合，则该位置的分隔槽可靠程度高，若分隔槽仅来自某一个或几个方位角下的流体势平面一阶偏导数等值线图，则该分隔槽的可靠程度低。
S5.根据分隔槽位置划分油气运聚单元并确定其可靠程度，具体的，油气运聚单元根据分隔槽及研究区边界划分，油气运聚单元的边界为分隔槽，分隔槽的可靠程度高时，油气运聚单元的可靠程度高，分隔槽的可靠程度低时，油气运聚单元的可靠程度低。
在一个实施例中，步骤S5中，分隔槽及研究区边界围成的闭合区域为油气运聚单元，油气运聚单元的边界为分隔槽或研究区边界，分隔槽的可靠程度较高时，油气运聚单元的可靠程度较高，反之，分隔槽的可靠程度较低时，油气运聚单元的可靠程度较低。
具体的，上述方法中基于流体势与油气的运移与聚集之间的关系，油气运移的形式有多种，但油气的运移方向始终垂直于流体势的等值线从高值区流向低值区，而有利的聚集区为流体势的低值闭合区或是汇聚流的指向区。油气运聚单元是具有相似油气运移与聚集特征的相对地质单元，其划分对含油气盆地内油气的运移、聚集、成藏和分布特征具有重要意义。目前油气运聚单元的划分主要基于分隔槽理论，即从源岩中排出的油气在储层中的运移方向受盖层底面的形态控制，而不是受源岩的供烃中心所在的位置控制，如附图2所示。附图2(a)中，分隔槽向供烃中心左侧偏移，油气趋向右侧运聚；附图2(b)中，分隔槽向供烃中心右侧偏移，油气趋向于左侧运聚。目前对于分隔槽的厘定主要依据经验定性判识，人为影响因素较大，可操作性与准确性不足。本发明基于分隔槽理论，明确了分隔槽是流体势局部高值的连线，利用流体势平面多方向的一阶偏导数明确流体势的局部高值点从而定量表征分隔槽位置，进而明确油气运聚单元的边界，从而划分油气运聚单元，对含油气盆地内油气的运移与聚集的定量研究具有非常重要的意义。
在一个具体的实施例中，该实例划分了华北地台渤海湾盆地某坳陷某烃源岩发育层位在关键成藏期的油气运聚单元。附图5所示为研究区范围及这套烃源岩在关键成藏期的流体势二维平面(附图5(a))及三维立体分布(附图5(b)～(d))，附图5(a)～(d)表明至少存在5个流体势局部高值区，分别编号为A、B、C、D、E，其中B点和C点处的流体势数值最高，均大于1.8×107J/Kg，D点和E点的流体势数值介于1.8×107J/Kg和1.5×107J/Kg之间，A点处的流体势数值最低，低于1.1×107J/Kg.故在本具体的实施例中，这5个点代表的局部流体势高值区可视为油气源。
本具体的实施例中共选取8个方向开展流体势平面一阶偏导数计算，方位角的选取间隔为选取的方位角为0°、22.5°、45°、67.5°、90°、112.5°、135°、157.5°.对选定的8个方位角分别开展旋转数据点、计算流体势关于x的平面一阶偏导数、将数据点旋转回初始位置这三个步骤后，可编制8个方位角的流体势平面一阶偏导数等值线图如附图6所示。
附图6中(a)为方位角为0°的流体势平面一阶偏导数等值线图。黑色粗实线1-1、1-2、1-3、1-4均为流体势平面一阶偏导数的0线的部分段，且这4条线的方位角0°一侧(正北)的流体势平面一阶偏导数均为负，表明流体势数值向北侧递减，流体运移方向为从南至北，4条线的方位角180°一侧(正南)的流体势平面一阶偏导数均为正，表明流体势数值向南侧递减，流体运移方向为从北至南。线1-1、1-2、1-3、1-4两侧的流体运移方向相反，可视为方位角为0°时计算出的流体运移分隔槽。
附图6中(b)为方位角为22.5°的流体势平面一阶偏导数等值线图。粗实线2-1、2-2、2-3、2-4均为流体势平面一阶偏导数的0线的部分段，且这4条线的方位角22.5°一侧(北北东向)的流体势平面一阶偏导数均为负，表明流体势数值向北北东侧递减，流体运移方向为从南南西至北北东；4条线的方位角202.5°一侧(南南西向)的流体势平面一阶偏导数均为正，表明流体势数值向南南西侧递减，流体运移方向为从北北东至南南西。线2-1、2-2、2-3、2-4两侧的流体运移方向相反，可视为方位角为22.5°时计算出的流体运移分隔槽。
附图6中(c)为方位角为45°的流体势平面一阶偏导数等值线图。方位角为45°的流体势平面一阶偏导数等值线图。实线3-1、3-2、3-3、3-4、3-5均为流体势平面一阶偏导数的0线的部分段，且这5条线的方位角45°一侧的流体势平面一阶偏导数均为负，表明流体势数值向北东侧递减，流体运移方向为从南西至北东；5条线的方位角225°一侧的流体势平面一阶偏导数均为正，表明流体势数值向南西侧递减，流体运移方向为从北东至南西。线3-1、3-2、3-3、3-4、3-5两侧的流体运移方向相反，可视为方位角为45°时计算出的流体运移分隔槽。
附图7(e)～(h)分别为方位角67.5°、90°、112.5°、135°、157.5°的流体势平面一阶偏导数等值线图，均可厘定出特定方位角下的分隔槽位置。
将附图6及图7中由8个方位角的流体势平面一阶偏导数获取的分隔槽位置叠合后如附图8(a)所示，容易发现不同方位角获取的分隔槽有重合的现象，表明分隔槽的可靠程度不一。基于各方位角获取的分隔槽位置及重合程度编制研究区某烃源岩层位在重要成藏期的流体运移分隔槽平面分布图如附图8(b)所示，其中深色线为可靠程度极高的分隔槽，即附图8(a)中重合程度最高的分隔槽，橘色线为可靠程度较高的分隔槽，即附图8(a)中重合程度适中的分隔槽。基于分隔槽的厘定可明确流体运聚单元的划分，共可划分为9个油气运聚单元，其中运聚单元③与⑤具有极高的可靠性，而其余7个运聚单元的可靠性为较高。
在一个实施例中，提供了一种基于流体势平面一阶偏导数划分油气运聚单元的装置，包括以下程序模块：获取模块、计算模块和划分模块，其中：
获取模块：用于获取流体势平面分布特征；获取用户第一输入；
计算模块：用于根据第一输入计算所述流体势平面一阶偏导数的各个方位角；确定各个方位角对应的流体势平面一阶导数分布规律；
划分模块：用于根据流体势平面一阶偏导数分布规律获取流体势平面一阶偏导数变化规律，根据流体势平面一阶偏导数变化规律确定分隔槽位置并给出各个分隔槽的可靠程度；根据分隔槽位置划分油气运聚单元并确定其可靠程度。
关于基于流体势平面一阶偏导数划分油气运聚单元的装置的具体限定可以参见上文中对于基于流体势平面一阶偏导数划分油气运聚单元的方法的限定，在此不再赘述。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种基于流体势平面一阶偏导数划分油气运聚单元的方法，其特征在于，所述方法包括：
S1.获取流体势平面分布特征；
S2.获取用户第一输入，根据第一输入计算所述流体势平面一阶偏导数的各个方位角；
S3.确定各个方位角对应的流体势平面一阶导数分布规律；
S4.根据流体势平面一阶偏导数分布规律获取流体势平面一阶偏导数变化规律，根据流体势平面一阶偏导数变化规律确定分隔槽位置并给出各个分隔槽的可靠程度；
所述S4具体包括：
S41、在各个方位角的流体势平面一阶偏导数等值线图中勾绘出0线的位置；
S42、判断所述0线是否为流体势极大值点的连线，若是极大值点的连线，则将其连线标注出来作为相应方位角下的分隔槽，即运聚单元的边界；
S43、将所有方位角获取的分隔槽位置叠合，根据叠合后的分隔槽位置给出各个分隔槽的可靠程度；
所述S42包括：当方位角为α时，对于流体势平面一阶偏导数0线的某段：
当α≠0时，过此段0线上的任意点A(x1,y1)作斜率为tan(90°-α)的直线LA，则直线LA上除点A(x1,y1)外的任意点B(x2,y2)的流体势平面一阶偏导数值可用函数φB'＝fA(δ)表示，φB'为点B(x2,y2)处的平面一阶偏导数值，δ为点B(x2,y2)和点A(x1,y1)的有向距离且若存在δ'＞0使得任意δ∈(-δ',0)均有fA(δ)＞0且fA(-δ)＜0，则该段0线为流体势极大值点的连线，则为方位角α下的分隔槽，若存在δ'＞0使得任意δ∈(-δ',0)均有fA(δ)＜0且fA(-δ)＞0，则该段0线为流体势极小值点的连线，则为方位角α下局部优势运移通道；
当α＝0时，则对流体势求取平面一阶偏导数的方向为正北方向，即流体势平面一阶偏导数为对于该段0线上的任意点A(x1,y1)，令B(x1,y2)为与点A(x1,y1)横坐标相等但纵坐标不相等(y1≠y2)的点，点B(x1,y2)处的流体势平面一阶导数同样可用φB'＝fA(δ)表示，φB'为点B(x1,y2)处的平面一阶偏导数值，δ＝y2-y1，若存在δ'＞0使得任意δ∈(-δ',0)均有fA(δ)＞0且fA(-δ)＜0，则该段0线为流体势极大值点的连线，为正北方向下的分隔槽若存在δ'＞0使得任意δ∈(-δ',0)均有fA(δ)＜0且fA(-δ)＞0，则该段0线为流体势极小值点的连线，则为正北方向下的局部优势运移通道；
所述S43包括：将从多个方位角的流体势平面一阶偏导数等值线图获取的分隔槽叠合，若多条分隔槽的位置重合，则该位置的分隔槽可靠程度高，若分隔槽仅来自某一个或几个方位角下的流体势平面一阶偏导数等值线图，则该分隔槽的可靠程度低；
S5.根据分隔槽位置划分油气运聚单元并确定其可靠程度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1中平面分布特征具体包括：油气运聚单元划分的研究区、目的层位、地质历史时期以及研究区内的流体势分布规律；
所述目的层位为储集层、不整合面或是烃源岩层，若所述烃源岩层作为目的层位，则选定的地质历史时期为烃源岩大规模供油时期；
所述研究区内的流体势分布规律是根据计算研究区内的流体势得到。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算研究区内的流体势的具体计算方法为：获取目的层位顶面相对于基准面的高程以及研究区内各位置的流体压力，根据Hubbert流体势模型计算出流体势能，并编制流体势平面等值线图，确定研究区内的流体势平面分布规律。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述流体势平面一阶偏导数的各个方位角具体包括：
所述用户第一输入为设定选取n个方向,所述流体势平面一阶偏导数的方位角α∈[0°,180°)，则选取的方位角为
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3具体包括：
S31、以指定点为坐标原点建立平面直角坐标系XOY，X轴正方向指向正东，Y轴正方向指向正北；其中，若流体势数据点以大地坐标形式表示，则所述指定点为大地坐标(0,0)点，若流体势数据点以经纬度形式表示，则所述指定点为纬度0线与经度0线的交点；
S32、根据平面一阶偏导数的方位角将流体势数据点绕坐标原点顺时针旋转特定角度得到新数据点，其中，若要计算流体势数据在方位角α下的平面一阶偏导数，则所述特定角度为90°-α；
S33、计算所述新数据点关于x的一阶偏导数，得到该方位角下流体势平面一阶偏导数的数据点；其中，计算一阶偏导数是根据平面一阶偏导数的定义计算；
S34、将计算出的流体势一阶偏导数数据点逆时针旋转特定角度，还原至初始位置；
S35、编制该方位角下的流体势平面一阶偏导数等值线图，其中，对一阶偏导数值进行对数处理，成图时令一阶偏导数的正值为红色，负值为蓝色；
S36、选取下一个选定的方位角，返回至S32继续开展工作，直至所有方位角的平面一阶偏导数均已获取完毕。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述油气运聚单元根据分隔槽及研究区边界划分，油气运聚单元的边界为分隔槽，分隔槽的可靠程度高时，油气运聚单元的可靠程度高，分隔槽的可靠程度低时，油气运聚单元的可靠程度低。
7.一种基于流体势平面一阶偏导数划分油气运聚单元的装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块：用于获取流体势平面分布特征和用户第一输入；
计算模块：用于根据第一输入计算所述流体势平面一阶偏导数的各个方位角；确定各个方位角对应的流体势平面一阶导数分布规律；
划分模块：用于根据流体势平面一阶偏导数分布规律获取流体势平面一阶偏导数变化规律，根据流体势平面一阶偏导数变化规律确定分隔槽位置并给出各个分隔槽的可靠程度；根据分隔槽位置划分油气运聚单元并确定其可靠程度；
所述划分模块具体包括：
S41、在各个方位角的流体势平面一阶偏导数等值线图中勾绘出0线的位置；
S42、判断所述0线是否为流体势极大值点的连线，若是极大值点的连线，则将其连线标注出来作为相应方位角下的分隔槽，即运聚单元的边界；
S43、将所有方位角获取的分隔槽位置叠合，根据叠合后的分隔槽位置给出各个分隔槽的可靠程度；
所述S42包括：当方位角为α时，对于流体势平面一阶偏导数0线的某段：
当α≠0时，过此段0线上的任意点A(x1,y1)作斜率为tan(90°-α)的直线LA，则直线LA上除点A(x1,y1)外的任意点B(x2,y2)的流体势平面一阶偏导数值可用函数φB'＝fA(δ)表示，φB'为点B(x2,y2)处的平面一阶偏导数值，δ为点B(x2,y2)和点A(x1,y1)的有向距离且若存在δ'＞0使得任意δ∈(-δ',0)均有fA(δ)＞0且fA(-δ)＜0，则该段0线为流体势极大值点的连线，则为方位角α下的分隔槽，若存在δ'＞0使得任意δ∈(-δ',0)均有fA(δ)＜0且fA(-δ)＞0，则该段0线为流体势极小值点的连线，则为方位角α下局部优势运移通道；
当α＝0时，则对流体势求取平面一阶偏导数的方向为正北方向，即流体势平面一阶偏导数为对于该段0线上的任意点A(x1,y1)，令B(x1,y2)为与点A(x1,y1)横坐标相等但纵坐标不相等(y1≠y2)的点，点B(x1,y2)处的流体势平面一阶导数同样可用φB'＝fA(δ)表示，φB'为点B(x1,y2)处的平面一阶偏导数值，δ＝y2-y1，若存在δ'＞0使得任意δ∈(-δ',0)均有fA(δ)＞0且fA(-δ)＜0，则该段0线为流体势极大值点的连线，为正北方向下的分隔槽若存在δ'＞0使得任意δ∈(-δ',0)均有fA(δ)＜0且fA(-δ)＞0，则该段0线为流体势极小值点的连线，则为正北方向下的局部优势运移通道；
所述S43包括：将从多个方位角的流体势平面一阶偏导数等值线图获取的分隔槽叠合，若多条分隔槽的位置重合，则该位置的分隔槽可靠程度高，若分隔槽仅来自某一个或几个方位角下的流体势平面一阶偏导数等值线图，则该分隔槽的可靠程度低。
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