[发明专利]一种恢复石油与天然气盖层脆塑性演化史的方法

说明书

技术领域

本发明属于油气勘探领域，具体涉及一种恢复石油与天然气盖层脆塑性演化史的方法。

背景技术

目前现有的盖层封闭性评价方法，以突破压力为核心，以多种静态的岩石力学参数为主体，具有一定的局限性。越来越多的勘探实践证明，在地层条件下，盖层的脆塑特征和微裂缝产生风险是评价多旋回改造盆地中油气保存条件中的关键问题。影响盖层脆塑性演变的主要地质因素包括：(1)盖层本身的岩石力学性质；(2)盖层所处的地质环境中的地应力场；(3)盖层所处的地质环境中的温度场特征。目前可以采用三轴岩石力学实验装置测试围压在100MPa以内，温度在150℃以内的任意温压条件下盖层的塑性参数；可以利用声波测井曲线计算现今的地应力场大小，可以利用有限元法数值模拟地质历史时期的地应力场大小和方向；在地层剥蚀量恢复的基础上，可以模拟地层在任意地质历史时期的古地温。但目前这些技术仅服务于单一的岩石力学性质评价、地应力场恢复以及构造演化等领域，而不能作为特定盖层岩石层析在地质演化历史过程中封闭性能的评价指标。

发明内容

目前关于油气盖层的脆塑性评价都基于对现今样品的静态测试，本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种恢复石油与天然气盖层脆塑性演化史的方法，在盖层岩石力学测试的基础上，结合地层古应力场和古温度恢复，设定特定地质历史时期岩石经受的温度和压力参数，测试不同地质历史时期盖层的脆塑性系数，达到动态恢复盖层在任意地质历史时期的脆塑性系数的目的，从而为评价盖层有效性提供基础参数，为研究油气藏成藏与破坏过程及机理提供参考与支撑，为寻找有利勘探区带提供依据。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种恢复石油与天然气盖层脆塑性演化史的方法，其通过恢复特定地质历史时期盖层的温度及应力特征，以及由此导致的盖层塑性系数的变换，进而恢复盖层的脆塑性系数在不同地质历史时期的动态演化情况，从而评价盖层的封闭能力。

所述方法包括：

(1)、古应力恢复；

(2)、古温度恢复；

(3)、建立盖层塑性系数与应力场和温度场交汇关系；

(4)、盖层脆塑性演化恢复。

所述步骤(1)是这样实现的：

(11)获取含油气盆地及其外围地区构造应力场的数据，包括：

①充分利用已有的盆地地质资料和地球物理资料进行盆地构造分析，划分不同的构造期，并确定各构造时期的古应力的方向；

②利用透射电镜下位错密度法和声发射法进行地质时期古应力值估算，利用水压致裂法、钻孔崩落法及震源机制解确定现代构造古应力的大小；所述古应力的方向和古应力的大小即为实测的构造应力数据；

③在三轴压力机上对盆地各构造期的代表性岩石物性参数进行测定；所述参数包括岩石的密度、单轴抗压强度、弹性模量和泊松比；

(12)建立地质模型：通过对盆地和区域地质构造、发育历史进行系统的研究和综合分析，建立二维地质模型或三维地质模型(以各时期断裂分布图作为模型的基本框架，再加上各期地层的岩相界线分区构成模拟的地质模型，请参考参考文献：邱登峰，郑孟林，张瑜，张仲培的“塔中地区构造应力场数值模拟研究”.大地构造与成矿学.2012，36(2)：168-175)；

(13)用逐级逼近的有限元法进行反演的数值模拟；

以步骤(11)获得的实测的构造应力数据为约束条件，用有限单元法模拟构造应力场进行数值；采用逐级逼近的方法，即通过对边界条件(边界条件指数值模拟开始时设定的地质模型边界(通常为断层或者岩相边界)与围岩的接触关系)及各种物理参数(指法向刚度Kn、切向刚度Kt、摩擦系数k及最大允许穿透值gmax，请参见文献：邱登峰，郑孟林，张瑜，张仲培的“塔中地区构造应力场数值模拟研究”.大地构造与成矿学.2012，36(2)：168-175)的多次调试，使数值模拟结果逼近所述实测的构造应力数据，从而实现对整个含油气盆地进行构造应力场数值模拟，获得不同时期盆地构造应力场平面分布图，恢复地质历史时期盖层岩石收到的应力的大小及其方向，即古应力。

所述步骤(2)是这样实现的：

(21)收集镜质体反射率Ro、裂变径迹、氢指数的古温标数据；

(22)收集地层残余厚度并恢复不整合界面的地层剥蚀量；

(23)利用盆地模拟软件模拟地层埋藏史和地温史，得到研究区的古温度。

所述步骤(3)是这样实现的：