【正文】 模擬采取地質(zhì)結構模型和離散化網(wǎng)格通過加載 和約束
。 通過以上分析可知，黃龍場構造是受到兩次不同大小和方向構造應力作用形成的，由于早期的南東向構造作用力在黃龍場構造區(qū)域的影響較小，其構造形跡主要受晚期南北向構造作用力影響。而黃龍場主體構造形跡受晚期南北向構造作用力影響較大，早期作用力僅僅使黃龍場構造形成了北東向構造，而對晚期形成的斷層影響程度有限，另一方面后期作用力不僅形成了黃龍場構造現(xiàn)今的構造形態(tài)，而且還對早期形成的北東向構造進行了改造，產(chǎn)生了北西向為主的斷層。 根據(jù)上述構造特征分析，黃龍場構造同樣受到了與區(qū)域上一致的兩期構造力早期南東向和晚期南北向構造作用力的作用。而在黃龍場構造上斷層也發(fā)育北東（ NE）向和近東西 (EW)向兩組斷層。這種影響愈靠近大巴山就變得愈強烈，構造軸線也由北東向偏轉為北東東向直至東西向。 根據(jù)現(xiàn) 有 的 地質(zhì)資料分析可知：黃龍場構造帶的構造形跡十分明顯，主要發(fā)育北西（ NE）向和北東（ NW）向兩組構造形跡，其中北西向構造形跡占主體優(yōu)勢。 地質(zhì)模型的建立是以地質(zhì)原型的認識為基礎建立起來的，同時又對地質(zhì) 作用結果產(chǎn)生重要影響。其主要方法和研究思路 簡單地用流程圖表示如圖 63 所示： 西南石油大學碩士研究生學位論文 27 區(qū) 域 地 質(zhì) 及 物 探 資 料裂縫成因機制模式資料核實分析構造特征及構造發(fā)展史地 質(zhì) 建 模構造數(shù)值模擬古構造應力場及應變場巖體破壞接近程度系數(shù) η巖石強度理論裂縫發(fā)育級別與 η 的關系結 構 面 （ 裂 縫 ） 發(fā) 育 分 布 規(guī) 律 圖 63 裂縫預測方法流程圖 川東北黃龍場長興組生物礁儲層裂縫預測 28 第七章 古 構造應力場數(shù)值分析 構造力學模型及其建立依據(jù) 地質(zhì)原型分析 地質(zhì)模型就是通過對地質(zhì)體所發(fā)生的各種地質(zhì)過程的認識所形成的一種理想模式，也可以視為地質(zhì)過程的再現(xiàn) [58]。根據(jù)以上模擬分析計算結果，同時參考研究區(qū)的地質(zhì)、構造、裂縫發(fā)育的觀察資料，可以對儲集層巖體裂縫進行預測。 但實際情況往往比這復雜得多，首先，由于各種難以預測的原因，我們對古 圖 62 基于 Mohr準則的破壞接近程度圖解 川東北黃龍場長興組生物礁儲層裂縫預測 26 地應力模擬計算的結果只是一個相對結果，不是絕對值；其次該理論值對于判斷裂縫的發(fā)育程度沒有具體的標準，另外它也無法標明裂縫的性質(zhì)和方位等。 按照嚴格的巖石力學理論，應有以下判斷標準： 當η ?1 時，巖體將是穩(wěn)定的，因此不會破壞（其應力狀態(tài)處于屈服曲面的內(nèi)部）；但根據(jù)材料破裂的微觀機理，巖體不破壞失穩(wěn)，并不意味著巖體不產(chǎn)生細微裂縫。根據(jù)石油儲集層的物理力學環(huán)境，一般情況下我們采用摩爾～庫侖準則作為判斷巖石破裂的依據(jù)。 但是 ，地應力的分布特征并不代表巖石破裂形成裂縫的分布特征，因為巖石的破裂變形不僅與地應力有關，而且還與地應力的組合特征、巖石力學性質(zhì)等有密切的關系。由此即可得出反映研究區(qū)現(xiàn)今應力 應 變場的真實情況 [ 5657]。 對于現(xiàn)代 的 地應力可 以 用區(qū)域應力場的有限元反演來分析計算，也就是采用有限單元法根據(jù)已知地應力實測點和震源機制解 釋 的結果來推 導 求 解 整個計算西南石油大學碩士研究生學位論文 25 區(qū)域的地應力場。 有限元應力場模擬的基本思路 地應力是在巖體自重、地質(zhì)構造作用、地質(zhì)體巖性、地形地貌、溫度 、 應力等作用下形成的，在一個較大的區(qū)域上， 區(qū)域 現(xiàn)今應力場的總體規(guī)律，可以在調(diào)查斷層的新構造活動特征 及 地應力實測的基礎上得出初 步認識。因而，任意節(jié)點上的內(nèi)力及外力可通過與該節(jié)點相連的所 有單元在該節(jié)點上的內(nèi)力及外力的總合來計算出來。至此，我們已闡明了假想功的原理僅對一個單元適用以及等價節(jié)點力的概念。 圖 61 單 元受力分析圖 川東北黃龍場長興組生物礁儲層裂縫預測 24 0)()()(????????????????????????dzdyX d xdydxdydxdzzdxdzdxdzdyydzdydzdydxxzxzxzxxyxyxyxxx????????? (61) 整理 (61)式得： 0)( ???????????? dzdydxXzyx zxxyx ??? (62) 若使 (62)式始終成立。從物體中取出一微小單元，如用應力和面積的乘積來表示作用在該單元表面 X方向的力，則有圖 61 的形式。 為了闡明復雜空間的物理現(xiàn)象，通常要先取空間中任意小的體積單元，然后弄清該 單元體積 中各種物理的相關關系。 有限元應力場模擬原理 有限元法是一種近似求解一般連續(xù)問題的數(shù)值求解法。 白云巖 灰?guī)r 石膏 頁巖 泥巖巖 性百 分 比(%)百分比 圖 52 裂縫發(fā)育厚度與巖性關系 西南石油大學碩士研究生學位論文 23 第六章 古 構造應力 場 數(shù)值 模擬 研究裂縫的 發(fā)育 分布規(guī)律，要從導致裂縫產(chǎn)生的一個主要因素 — 古構造應力場入手，結合儲集層的巖性、巖石的力學性質(zhì)（即巖石的抗張、抗壓、抗剪強度和彈性模量、泊松比等）、儲層厚度和斷層部位、褶皺形態(tài)等進行綜合分析，最終預測裂縫 發(fā)育 分布規(guī)律 [ 5154]。 通過對黃龍1 井、黃龍 2 井、黃龍 3 井、黃龍 4 井、黃龍 8 井 生物礁儲 層 巖性和該巖性中裂縫發(fā)育段厚度的統(tǒng)計，然后得出該巖性中裂縫發(fā)育段厚度和該巖性厚度的百分比圖（圖 52），從圖中可以看出，白云巖中裂縫最發(fā)育，其次為灰?guī)r、石膏巖、頁巖。 影響巖性的因素主要包括巖石成分、粒度、結構、膠結程度等等。 具體到 研究區(qū)的裂縫發(fā)育情況 ，從表 51 中可以看出，在黃龍場構造高點，黃龍場川東北黃龍場長興組生物礁儲層裂縫預測 22 西潛伏構造高點、符家坡構造高點和靠近高點部位的井，裂縫 要 比其它井發(fā)育。各種應力組合形 式下巖石的破裂方式如圖 51 所示。簡單地說：應力組合方式（即應力對巖石的作用方式）對巖石的破裂程度和破裂方式等起著重要的影響作用。但將該問題放在三維空間里，并且與實際地質(zhì)情況結合起來就不那么簡單 了 。 表 43 黃龍場長興組生物礁儲層裂縫發(fā)育段厚度統(tǒng)計 井名 層位 裂 縫 發(fā)育 段頂（ m） 裂縫發(fā)育段底深（ m） 裂縫段厚 度（ m） 裂縫發(fā)育總厚度（ m） 黃龍 1井 長興組 黃龍 2井 長興組 黃龍 3井 長興組 黃龍 4井 長興組 黃龍 5 長興組 川東北黃龍場長興組生物礁儲層裂縫預測 20 井 黃龍 8井 長興組 黃龍 9井 長興組 裂縫發(fā)育厚度05101520253035黃龍1井 黃龍2井 黃龍3井 黃龍4井 黃龍5井 黃龍8井 黃龍9井井名裂縫發(fā)育總厚度裂縫發(fā)育厚度 圖 49 單井裂縫發(fā)育厚度統(tǒng)計圖 根據(jù)測井解釋成果， 研究 區(qū) 的生物礁儲層 裂縫 的 垂向發(fā)育 分布 規(guī)律 主要 表現(xiàn) 是 裂縫發(fā)育 厚度 不均一 ， 究 其 原因主要是 因為 巖性的不同。 依據(jù)現(xiàn) 有 的 常規(guī)測井資料，我們選取了 有 代表性的幾 口常規(guī)測井 （如圖 46～圖 48所示） 對 長興組生物礁儲層 的裂縫進行 了 識別 ，并 分析 了在縱向上的 發(fā)育 分布 特征。 a 黃龍 3 井（ ） 網(wǎng)狀縫 b 黃龍 9 井（ ） 斜交縫 圖 45 黃龍場長興組巖心裂縫組合形態(tài)特征 川東北黃龍場長興組生物礁儲層裂縫預測 18 裂縫的垂向分布特征 目前，能夠用于進行裂縫性儲層識別的常規(guī)測井資料主要有雙側向測井、聲波 時差測井、地層傾角測井、巖性密度、電磁波測井 等 等 [ 4748]。在研究區(qū)網(wǎng)狀裂縫在不同井中都有不同程度的發(fā)育，尤其是黃龍 3 井長興組生物礁儲層發(fā)育段（圖 45a）。網(wǎng)狀縫是由不同產(chǎn)狀的裂縫互相交錯、切割呈網(wǎng)狀組合的裂縫。該類裂縫按力學性質(zhì)屬張性破裂，即拉張條件下形成的，分析應是與構造變形有關的裂縫； （ 2）中低角度縫：裂縫的傾角 ≤ 75176。以下我西南石油大學碩士研究生學位論文 17 們主要根據(jù)巖心裂縫的觀察對裂縫 的產(chǎn)狀 特征做出 了 初步總結，由于 本研究區(qū) 的 巖心取心率比較低，所以巖心資料較少， 大體上 可 分為高角度縫和中低角度縫 ： （ 1）高角度縫：裂縫傾角 ＞ 75176。為此我們根據(jù)研究區(qū)的巖心資料，對主要裂縫 的產(chǎn)狀進行了初步的統(tǒng)計。 a 黃龍 1 井（ ） 構造裂縫 b 黃龍 4 井（ ） 成巖裂縫 圖 43 黃龍場長興組巖心裂縫成因特征 裂縫 的 產(chǎn)狀特征 裂縫特征研究中一個重要的方面就是裂縫的產(chǎn)狀。受大巴山和川東弧兩組褶皺系的影響，在每一次構造運動時期都會形成大小、方位、性質(zhì)各異的裂縫，它們彼此相互交錯、切割而形成復雜的斷裂系統(tǒng)，裂縫構造體系也錯綜復雜，再加上生物礁巖體巖性較脆、抗強度低，很容易破裂形成裂縫， 所以構造成因的裂縫是本區(qū)生物礁儲層中最主要的裂縫形式 （圖43a） 。 表 41 黃龍 4 井長興組裂縫發(fā)育類型統(tǒng)計表 取芯 層位 取芯 次數(shù) 直立縫 斜交縫 水平縫 取芯井段 (m) 取芯長度(m) P2ch 1 36 10 9 ~ 2 0 16 0 ~ 3 54 25 10 ~ 4 52 41 45 ~ 5 41 80 14 ~ 6 45 46 26 ~ 7 111 97 37 ~ 8 34 39 11 ~ 9 7 31 6 ~ 10 78 154 28 ~ 11 17 68 13 ~ 12 28 24 3 ~ 13 7 54 9 ~ 14 15 21 8 ~ 合計 525 706 219 西南石油大學碩士研究生學位論文 15 圖 41 黃龍 4 井長興組裂縫發(fā)育類型統(tǒng)計圖 裂縫 的 寬度特征 根據(jù)巖芯裂縫觀察可知，黃龍 4 井裂縫寬度主要以小于 1mm 的小縫為主，總計有1348 條，占裂縫總數(shù)的 93%，而裂縫寬度在 1~5mm 的中縫有 102 條，占裂縫總數(shù)的 7%，未見有寬度大于 5mm 的裂縫發(fā)育（表 42 和圖 42）。以下我們主要根據(jù)巖心裂縫的觀察對裂縫特征做 初步 的 總結。 川東北 黃龍場地區(qū) 長興組生物礁儲層發(fā)育大量不同程度的裂縫，但由于裂縫發(fā)育程度高的層段巖石破碎，巖石取心的收獲率很低，即使取上的部分 ，大部分 都呈細小的碎塊，無法取樣進行薄片、鑄體、電鏡掃描等 化學實驗分析，因此在 薄 片分析中沒有裂縫資料，因此在本次畢業(yè)設計中我們無法對微裂縫進行定量的統(tǒng)計分析。 川東北黃龍場長興組生物礁儲層裂縫預測 14 第四章 儲層 裂縫特征 裂縫是指巖石中因失去巖石內(nèi)聚力而發(fā)生的各種破裂 或斷裂面，但通常是指兩個未表現(xiàn)出相對移動的斷裂面。這期構造運動，同樣也是黃龍場構造形成的主要時期。與此同時，由于漢南剛性基底的影響，由南秦嶺傳來的南北向擠壓力在大巴山弧形構造帶 處發(fā)生偏轉，形成了北東 南西方向的擠壓。 （ 2）大巴山弧形構造影響模式 在晚期的 喜馬拉雅構造運動 期間 ，黃龍場構造持續(xù)受到南北向的擠壓應力作用。黃龍場構造褶曲加強，形成了北東向構造主體。 黃龍場構造形成模式 （ 1）北東向構造形成模式 與整個川東北地區(qū)構造形成演化模式 一致，黃龍場地區(qū)北東向構造的形成經(jīng)歷了一個漫長的地質(zhì)歷史時代。這種影響愈靠近大巴山愈強烈。這些北西向構造或疊加或改造前期北東向構造，或被早期構造所限制。 （ 5）喜馬拉雅構造運動晚期，四川盆地持續(xù)受到南北向的擠壓應力作用（圖 33），由南秦嶺傳導過來的擠壓力在到達米蒼山與大巴山后，由于 受到 漢南剛性基底的梗阻，區(qū)域上的南北向擠壓應力發(fā)生轉向，在越過城口斷裂后轉換為從北東向南西向擠壓。而在原 NE 向構造發(fā)育的地區(qū)，則對早期的 NE 向構造進行加強或 改造。與川東、川北整個構造一致，黃龍場構造形成低幅度褶曲。 （ 2）進入晚二疊世后，黃龍場構造地區(qū)處于相對構造活動微弱區(qū)。南大巴山構造帶和川東構造的東側 同步發(fā)育，互相遷就，致使兩構造帶向東轉折收斂，向西撒開，聯(lián)合為一對壯觀的“收斂雙弧”或“八字形雙弧”構造，黃龍場構造