分期异向分层伸展叠加变形数值模拟研究

发布时间：2020-06-14 08:45

【摘要】：分期异向分层伸展叠加构造是裂陷盆地演化过程中普遍存在的一种复杂而重要的伸展构造,其对盆地内油气资源的运聚成藏过程具有至关重要的影响作用。基于离散元数值模拟方法,建立系列理论研究模型,探究伸展方向变化与脆性地层中夹大套韧性层的沉积模式对伸展构造变形的影响。一种新型的滚动阻力线性接触模型被用以模拟伸展过程中断层的剪切破裂行为,根据基准模型测试结果显示,在线性模型中添加滚动摩擦属性能显著增加散粒体模型的休止角,即等同于其内摩擦角。在模拟断裂变形过程中,滚动摩擦系数最为直接而显著的作用便是帮助生成符合库伦摩尔破裂准则的剪切破裂带。分期异向分层伸展叠加变形模拟实验结果显示,中间韧性地层会导致脆性地层中断层发生滑脱作用,形成上下分层变形的两套断裂系统。韧性变形作用使得中间地层拉伸减薄,且牵引其上覆脆性地层向中央沉降区域内塌陷,从而使整个上部断裂系统横向展布范围显著扩大,而对下部断裂系统的影响较小,因而形成了上下两套断裂系统垂向叠加、侧向分层伸展的构造变形特征。早期正向伸展叠加晚期斜向伸展的两期伸展模式产生了两套不同走向的断裂系统,伸展方向变化不仅会促使新生断层走向发生改变,也扩大了该方向上断裂带横向发育范围与纵向断距。多组实验对比显示,韧性层减薄会导致部分大型断裂垂向继承性发育,不受韧性层的分割;加大地层弹性模量会导致地层发育更多小微断层,大型断层发育减少;伸展速度减慢会导致两侧破裂变形呈对称性发育。结合南堡凹陷有限元应力场模拟结果,对比离散元模型与渤海湾盆地南堡凹陷新生代盆地所具有的典型的分期异向分层伸展的构造-沉积特征,验证了模型的有效性,解析出分期异向分层伸展叠加构造的成因机制在于垂向叠加的不同能干性地层经历了多期次不同方向伸展。
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P618.13
【图文】：

图 1.1 技术路线图Fig. 1.1 Technology roadmap1.6 主要工作量（1）符合构造变形模拟的颗粒流数值模型设置与测试的技术方法总结；（2）分层伸展叠加变形二维离散元模拟实验 13 组，三维离散元模拟实验 2组；（3）滚动摩擦模型休止角与滚动摩擦系数对应关系测量三维模拟实验 8 组；（4）分期异向分层伸展叠加变形三维离散元模拟实验 2 组；（5）分期异向分层伸展叠加变形主控因素总结；（6）南堡凹陷区域应力场有限元模拟实验 5 组；（7）解释南堡凹陷典型地震剖面 15 条；（8）实验模拟结果与南堡凹陷实例对比分析及总结；（9）硕士研究生毕业论文一篇；（10）撰写论文两篇：

中国石油大学（北京）硕士学位论文积、构造活动起主控作用，其作为活动历史时期较长的“控凹”断层，产状发育具有明显的分带特征，表现为整体向南倾斜，但可细分为东段呈北东—南西走向而西段转为近东西走向；5 号断层位于凹陷西北侧，顺北东走向发育与西南庄断层西段相接；2 号、3 号断层均位于凹陷东南部，呈北东—南西走向，两组断层均沿北东走向与北西—南东走向的 4 号断层的西北部交切，三条主控断层伴生大量同走向的次级断层，在平面特征上呈现为两套不同走向断裂系统交切，构成典型的“扫帚状”构造；1 号主控断层位于凹陷西侧，沿北东走向贯穿于整个凹陷西部区域，发育大量 NEE 走向分支断层，构成纵向切穿多套地层、横向展布范围较大的区域性发育的断裂系统。

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本文编号：2712539