基于激光雷达的褶皱裂缝力学系统及裂缝分布模型构建

发布时间：2020-05-06 16:59

【摘要】：油气产业的发展,特别是页岩气革命改变了世界能源的基本格局。与之对应,裂缝性油气藏的勘探开发对地质学的传统领域提出了新的课题,如:岩石变形中裂缝的发育序次以及控制裂缝发育的力学系统的演化进程,这是裂缝性油气藏勘探开发关注的焦点,也是构造地质学长期探索的难点问题。然而,由于探测手段的限制,传统的裂缝调查和研究无法清楚揭示岩石内部裂缝的分布与相互关系,对裂缝交切关系的提取也不充分。无法满足裂缝分布的定量描述及裂缝连通性评价这一裂缝性油气藏勘探开发领域中面临的新要求。结合新兴的激光雷达技术,快速获取区域中裂缝组构及发育密度,并直接应用于裂缝连通性和储层渗透率评价,是裂缝研究的重要发展趋势,但该方法的精度分析和定量评价尚未很好的建立。本研究针对此问题提出了基于定量裂缝组构的精度评价方法。采用裂缝极密平均中心、发散度和极密内极点数量三个参数定量评价激光雷达裂缝调查结果与野外裂缝调查结果的差异。进而分析不同的地质因素和裂缝特征,如层厚、岩性、露头风化程度、裂缝粗糙度、面积和形状等对于激光雷达裂缝调查精度的影响,并给出优化的激光雷达扫描工作流程和人工点云裂缝提取方法。伴随褶皱过程中多变的力学系统,裂缝的分期、配套和相关的动力学解释也是裂缝研究必须要回答的问题。本研究在分析川西前陆盆地褶皱相关裂缝的类型、交切关系、发育次序以及成因的基础上,构建了研究区褶皱裂缝演化模型。认为岩层在水平挤压阶段早期依次发育了早期平面共轭裂缝、横张裂缝和层间小规模逆冲断层;在水平挤压阶段晚期,岩层褶皱开始阶段,晚期的平面共轭裂缝开始出现,低倾角岩层受切向线应变作用控制发育了纵张裂缝;随后的褶皱变形阶段,弯流作用下的层间剪切作用导致了层间共轭的里德尔裂缝的发育。岩层在褶皱过程中产生的不同力学系统相互独立的控制裂缝发育,形成具有规律性交切关系的裂缝网络。同一力学系统形成的剪切裂缝,按照发育次序,早期剪切裂缝限制晚期剪切裂缝;不同力学系统间形成的剪切裂缝则以晚期裂缝切穿早期裂缝为主。张裂缝系统与剪裂缝系统以张裂缝追踪早期剪裂缝为特征的限制关系和张裂缝被后期剪裂缝切穿为主要特征。结合激光雷达和野外裂缝调查,以研究区褶皱裂缝演化为基础,构建露头尺度的裂缝分布模型,发现裂缝的数量和方向直接影响岩层渗透率大小和各向异性,而随着裂缝发散度和裂缝被限制百分比的增加,岩层渗透率先增加后降低,在裂缝发散度Fisher常数为70时或裂缝终止百分比为10%时达到最大。裂缝分布模型构建为定量化分析裂缝组构特征和交切关系提取误差对于岩层渗透率的影响提供了有力依据,为满足裂缝的连通性和定量评价这一裂缝性油气藏勘探的新要求提供了有力支撑。
【图文】：

随着褶皱的形成而发育不同的组合类型，，在野外往往形成具缝网络(Mynatt et al., 2009b)。这些裂缝网络中不同类型的、不互切穿或限制，在褶皱岩层中形成复杂的裂缝连通网络。厘定和交切关系，并探究不同种类裂缝的成因对于我们理解沉积岩裂缝网络模型和模拟储层的油气运移规律具有至关重要的作., 2005; Cooper et al., 2006; Casini et al., 2011; Awdal et al., 205; Awdal et al., 2016; Ukar et al., 2016)。褶皱及相关裂缝的研究一直是构造地质学领域的热点问题之量的研究成果。如早期的 Price(1966) 指出背斜褶皱中相关裂，分别是垂直于褶皱轴面的和岩层面的横张裂缝、平行于褶皱面的纵张裂缝以及和褶皱轴面斜交且垂直于层面的平面共轭裂缝多对称分布于褶皱两翼。定义水平挤压方向为 a 轴、平行 b 轴，垂直于 ab 平面方向为 c 轴。

研究区数字高程图及地质图
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P618.13

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本文编号：2651577