[发明专利]构造应力场的模拟方法

说明书

本发明提供了一种构造应力场的模拟方法，包括：建立地质模型；建立数学模型；数值模拟；其中，所述数值模拟包括：外荷作用力的选定与计算；弹塑性增量法构造应力场数值模拟计算；与实测点的应力方向和大小进行对比；确定应力方向和大小是否在误差范围内。本发明使用弹‑塑性增量法进行目标地质体塑性变形过程的模拟，能够更加准确地通过构造应力场的研究预测人工裂缝发育有利区。

技术领域

本发明涉及应力模拟领域，更具体地，涉及构造应力场的模拟方法。

背景技术

以构造应力场数值模拟为基础进行油气储层裂缝预测工作，近些年来得到许多油气田工作者的重视。裂缝的研究有着悠久的历史，但储层裂缝研究是20世纪中叶开始的。自20世纪60年代，在美国西部白垩系储层和中东油气产层中发现天然裂缝后，迄今已形成了许多富有特色的研究方法，例如，从构造本身的结构特征出发，探讨构造形变主曲率与裂缝发育的关系，并提出裂缝性岩体的力学模型；20世纪70年代末和80年代初，国内学者主要从构造应力场入手，根据岩石破裂准则开展定量预测裂缝分布规律的数值模拟方法探讨；90年代以来，该领域研究有了较大的进展，有人将80年代仅适用于定量预测因岩层弯曲而产生的张裂缝的主曲率法，发展为可用于定量预测多种地质构造条件、多层状和块状油气藏、复杂边界条件下产生的张性、剪性和张剪性裂缝的有限元数值模拟方法；还有许多学者将构造应力场数值模拟和地质基础工作紧密结合，形成和发展了以有限元数值模拟为基础的、结合岩石破裂准则进行计算、利用地质资料进行参数修正、通过正反演技术开展储层裂缝定量预测的研究方法。

目前，对于构造裂缝发育区带预测方法归纳起来主要有：地下天然裂缝储层地质分析；岩心裂缝发育密度计算；构造主曲率法预测；应用岩石破裂准则和数值模拟方法，建立应变能、破裂率与裂缝频率或裂缝体密度之间的定量化预测模型；应用多元统计方法进行三维空间单元体综合类比预测；随着FML(微电阻率成像测井)、FIL(裂缝识别测井)、钻孔电视和FMS(地层微扫描测井)等技术的发展，裂缝研究工作得到了深入开展。

尽管许多研究者在定性、定量研究裂缝或裂缝型油气藏方面做了可贵的探索，但是地下储层构造裂缝的定量描述和预测，在国内外都还是一个尚未完全解决的难题，正处于探索阶段。储层裂缝的空间分布规律和裂缝表征参数的定量研究，仍是石油地质研究科学前缘性问题之一，致密储层裂缝的空间预测依然是裂缝研究的难点。

发明内容

本发明的目的是解决实际工程中，利用已知的地震资料、测井资料、地质资料来预测深部矿床矿体位置或油气藏的人工裂缝展布情况。

本发明提供了一种构造应力场的模拟方法，包括：建立地质模型；建立数学模型；数值模拟；其中，所述数值模拟包括：外荷作用力的选定与计算；弹塑性增量法构造应力场数值模拟计算；与实测点的应力方向和大小进行对比；确定应力方向和大小是否在误差范围内。

在上述构造应力场的模拟方法中，其中，所述弹塑性增量法构造应力场数值模拟计算得到主应力与差应力的分布图。

在上述构造应力场的模拟方法中，其中，当应力方向和大小在误差范围外时，返回执行外荷作用力的选定与计算。

在上述构造应力场的模拟方法中，其中，当应力方向和大小在误差范围内时，得到应力方向和差应力大小的分布图。

在上述构造应力场的模拟方法中，其中，建立地质模型包括：构造应力场分期，确定区域主应力方向，测试应力值，确定变形介质类型以及测试变形介质物性。

在上述构造应力场的模拟方法中，其中，建立数学模型包括：单元划分，节点排序，约束点确定，增量次数选定，变形介质划分及物性设计以及平面或立体应力应变问题选定。