本发明涉及油气田勘探开发领域，尤其是一种断层和裂缝发育密度、均匀性以及组合样式评价方法。发明通过对断层和裂缝的数据化，在点充填的基础上，选定合适的网格单元边长，设计了断层和裂缝发育密度、均匀性以及组合样式的评价模型，实现了断层和裂缝发育密度、均匀性以及组合样式的定量计算。本发明对于断层和裂缝参数的统计计算、野外地质素描图的处理等多个方面具有较高的实用价值，并且预测成本低廉、可操作性强，能大量减少人力的支出。
1.一种断层和裂缝发育密度、均匀性以及组合样式评价方法，评价的步骤如下：
1)通过野外观测、遥感监测、地震解释、薄片观测、油田动态开发以及小层对比技术，获取断层和裂缝的平面展布图；
2)将每条断层和裂缝沿着走向线依次取点，断层和裂缝取点依次标记为ai0、ai1、ai2...ain-1、ain，其中，i表示第i条断层或裂缝，n为该条断层或裂缝的取点数目；设置断层和裂缝的充填步长b，充填后得到的断层和裂缝数据体为ΩD(X，Y，Q)，X，Y为充填点的坐标，Q代表该充填点为第几条断层和裂缝；
3)确定断层和裂缝参数计算单元边长r，通过计算不同边长r的计算单元的平均面密度ρraver，拟合公式得到乘幂函数：ρraver＝a·rc (1)
公式(1)中，ρraver为不同单元边长r对应的工区断层和裂缝平均面密度，单位：km/km2；r为不同的计算单元边长，单位：km；a、c为拟合系数，无量纲，计算整个工区断层和裂缝的平均面密度ρaver：公式(2)中，L为工区内断层和裂缝的总长度；S为工区面积；
公式(3)中ropt为ρraver＝ρaver时对应的单元边长，单位：km；a、c为拟合系数，无量纲；计算单元边长r选取1.8×ropt～2.2×ropt；
4)统计数据体ΩD(X，Y，Q)中落入单元Ek的数据体TD(X，Y，Q)，记录数目为node，对于任意一个单元Ek，Ek的边长为r，在单元边界依次布置充填步长为b的m条测线，第i条测线计算断层和裂缝充填点的筛选条件：Xk+b·(k-1)＜TDX≤Xk+b·k (4)
公式(4)中，Xk为单元Ek左下方的底角坐标，单位：km；b为充填步长，单位：km；k为单元边界依次布置的第k条测线；TDX为数据体TD充填点的X坐标，单位：km；对于第i条测线，记录数据体TD中充填点X坐标满足公式(4)的点数ni，从这ni个点中筛选出属性值Q不同的点数numi；该计算单元的线密度计算公式为：公式(5)中，ρl为单元内断层和裂缝线密度，单位：条/km；m为该单元的测线数目；r为单元的单元边长，单位：km；numi为每条测线经过的断层和裂缝条数；从而建立断层和裂缝的线密度计算模型；
5)记录落入单元Ek的数据体TD(X，Y，Q)的点数为node，该单元断层和裂缝的面密度计算公式为：2
公式(6)中，ρa为断层和裂缝的面密度，单位：km/km ；node为落入该单元的断层和裂缝充填点数目；b为充填步长，单位：km；r为单元的边长，单位：km；从而建立断层和裂缝的面密度计算模型；
6)将单元Ek划分为25个小栅格，断层和裂缝分布均匀性采用评价指数G表示为：公式(7)中，pi为数据体TD中的数据落入第i个栅格的概率；从而建立断层和裂缝的均匀性评价模型；
7)依据断层和裂缝的平面形态、组合关系，在单个计算单元内，对每条断层和裂缝走向变化大于10°的断层和裂缝做分段处理，分别计算分段后断层和裂缝间的夹角δi；定义断层和裂缝的组合样式评价指数W为：公式(8)中，u为计算单元内，将走向变化大于10°的断层分段处理后，不同“断层段”走向间夹角的总数目；δi为任意两条“断层段”走向之间的夹角，单位：°；从而建立断层和裂缝的组合样式评价模型；
8)利用公式(1)-(8)编写相应的程序，定量计算断层和裂缝的线密度、面密度、均匀性以及组合样式。
一种断层和裂缝发育密度、均匀性以及组合样式评价方法
技术领域
[0001] 本发明涉及油气田勘探开发领域，尤其是一种断层和裂缝发育密度、均匀性以及组合样式评价方法。
背景技术
[0002] 在野外或室内地质工作中，当断层和裂缝发育时，其发育密度、均匀性以及组合样式准确定量表征是地质工作的一大难点。传统的断层和裂缝密度、组合样式评价往往通过简单的米尺测量、统计计算，该过程工作量大、准确度低，实际操作中受到很大的限制；并且断层和裂缝的密度有尺度效应，用不同边长的计算单元，得到的某一地区的裂缝面密度可能有很大的差异。本发明专利通过对断层和裂缝的数据化，在点充填的基础上，选定合适的网格单元边长，设计了断层和裂缝发育密度、均匀性以及组合样式的评价模型，实现了断层和裂缝发育密度、均匀性以及组合样式的定量计算。
发明内容
[0003] 本发明旨在解决上述问题，提供了一种断层和裂缝发育密度、均匀性以及组合样式评价方法，它解决了断层和裂缝参数计算过程中采用人工手段工作量大、费时费力且计算的断层和裂缝参数不准确的问题。
[0004] 本发明的技术方案为：一种断层和裂缝发育密度、均匀性以及组合样式评价方法，具体步骤如下：
[0005] 第一步通过野外观测、遥感监测、地震解释、薄片观测、油田动态开发以及小层对比技术，获取断层和裂缝的平面展布图。
[0006] 第二步断层和裂缝线数据化以及点充填
[0007] 在识别每条断层和裂缝的基础上，如图2所示，将每条断层和裂缝沿着走向线依次取点，断层和裂缝取点依次标记为ai0、ai1、ai2...ain-1、ain，其中，i表示第i条断层或裂缝，n为该条断层或裂缝的取点数目。设置断层和裂缝的充填步长b，充填步长b太大达不到断层和裂缝的计算精度要求；充填步长b太小，程序运算时间太长，因此合适的充填步长b对断层和裂缝参数准确、快速计算至关重要。对于断层，一般充填步长b在1～100m便能达到良好的计算精度；对于野外观测裂缝，一般充填步长b在1～10cm便能达到良好的计算精度；对于薄片观测裂缝，一般充填步长b在1～100nm便能达到良好的计算精度，充填后得到的断层和裂缝数据体为ΩD(X，Y，Q)。其中X，Y为充填点的坐标，Q为该充填点的属性值，即该充填点为第几条断层和裂缝。
[0008] 第三步合适断层和裂缝参数计算单元边长r确定
[0009] 断层和裂缝的密度参数有尺度效应，用不同的计算单元边长r，得到的工区的断层和裂缝参数可能有很大的差异，通过计算不同的r平均面密度ρraver，拟合公式得到乘幂函数：
[0010] ρraver＝a·rc (1)
[0011] 公式(1)中，ρraver为不同单元边长r对应的工区断层和裂缝平均面密度，单位：km/km2；r为不同的计算单元边长，单位：km；a、c为拟合系数，无量纲。
[0012] 计算整个工区断层和裂缝的平均面密度ρaver：
[0013]
[0014] 公式(2)中，L为工区内断层和裂缝的总长度；S为工区面积。
[0015]
[0016] 公式(3)中ropt为ρraver＝ρaver时对应的单元边长，单位：km；a、c为拟合系数，无量纲。
[0017] 合适的断层和裂缝参数计算单元边长r介于1.8×ropt～2.2×ropt，结合公式(1)-(3)即可确定计算单元边长r。
[0018] 第四步断层和裂缝的线密度评价模型
[0019] 统计数据体ΩD(X，Y，Q)中落入单元Ek的数据体TD(X，Y，Q)，数目为node，如图3所示，对于任意一个单元Ek，Ek的边长为r，在单元边界依次布置充填步长为b的m条测线，第i条测线计算断层和裂缝充填点的筛选条件：
[0020] Xk+b·(k-1)＜TDX≤Xk+b·k (4)
[0021] 公式(4)中，Xk为单元Ek的左下底角坐标，单位：km；b为充填步长，单位：km；k为单元边界依次布置的第k条测线；TDX为数据体TD充填点的X坐标，单位：km。
[0022] 对于第i条测线，记录数据体TD中充填点X坐标满足公式(4)的点数ni，从这ni个点中筛选出属性值Q不同的点数numi(即在这ni个点中，有numi条断层和裂缝穿过该测线)。该计算单元的线密度计算公式为：
[0023]
[0024] 公式(5)中，ρl为单元内断层和裂缝线密度，单位：条/km；m为该单元的测线数目；r为单元的边长，单位：km；numi为每条测线经过的断层和裂缝条数。
[0025] 第五步断层和裂缝的面密度评价模型
[0026] 落入单元Ek的数据体TD(X，Y，Q)，其充值点的数目为node，该单元的面密度计算公式为：
[0027]
[0028] 公式(6)中，ρa为断层和裂缝的面密度，单位：km/km2；node为落入该单元的断层和裂缝充填点数目；b为充填步长，单位：km；r为单元的边长，单位：km。
[0029] 第六步断层和裂缝的均匀性评价模型
[0030] 如图4将单元Ek划分为25个小栅格，断层和裂缝分布均匀性采用评价指数G表示为：
[0031]
[0032] 公式(7)中，pi为数据体TD中的数据落入第i个栅格的概率。
[0033] 第七步断层和裂缝的组合样式评价模型
[0034] 如图5所示，依据断层和裂缝的平面形态、组合关系，在单个计算单元内，对每条断层和裂缝走向变化大于10°的断层和裂缝做分段处理，分别计算分段后断层和裂缝间的夹角δi。定义断层和裂缝的组合样式评价指数W为：
[0035]
[0036] 公式(8)中，u为计算单元内，将走向变化大于10°的断层分段处理后，不同“断层段”走向间夹角的总数目；δi为任意两条“断层段”走向之间的夹角，单位：°。
[0037] 第八步利用公式(1)-(8)编写相应的程序，定量计算断层和裂缝的线密度、面密度、均匀性以及组合样式。
[0038] 本发明的有益效果是：本发明通过对断层和裂缝的数据化，在点充填的基础上，选定合适的网格单元边长，设计了断层和裂缝发育密度、均匀性以及组合样式的评价模型，实现了断层和裂缝发育密度、均匀性以及组合样式的定量计算。本发明对于断层和裂缝参数的统计计算、野外地质素描图的处理等多个方面具有较高的实用价值，并且预测成本低廉、可操作性强，能大量减少人力的支出。
附图说明
[0039] 图1为一种断层和裂缝发育密度、均匀性以及组合样式评价方法的流程图。
[0040] 图2为断层和裂缝点充填示意图。
[0041] 图3为断层和裂缝线密度计算示意图。
[0042] 图4为断层和裂缝分布均匀性评价示意图。
[0043] 图5为断层和裂缝组合样式评价示意图。
[0044] 图6为金湖凹陷阜二段断层系统图。
[0045] 图7为计算单元边长确定示意图。
[0046] 图8为金湖凹陷阜二段断层线密度分布图。
[0047] 图9为金湖凹陷阜二段断层面密度分布图。
[0048] 图10为金湖凹陷阜二段断层分布均匀性评价图。
[0049] 图11为金湖凹陷阜二段断层组合样式评价图
具体实施方式
[0050] 下面结合附图说明本发明的具体实施方式：
[0051] 金湖凹陷在构造上位于苏北盆地东台坳陷的西部，是晚白垩世发育起来的断陷盆地。北起建湖隆起，南至天长凸起，西邻张八岭隆起，东为菱塘桥和柳堡两个低凸起，地理上跨越江苏、安徽两省，面积约5000km2，是苏北盆地中最大的一个沉积凹陷(图6)。在北东向建湖隆起、天长凸起的控制下，受北东向柳堡低凸起、菱塘桥低凸起及边界杨村断裂的制约，阜宁组沉积时期形成南断北超、南陡北缓的箕状凹陷，并呈北东向展布。
[0052] 金湖凹陷结构为单断断超式即简单的半地堑，总体表现为东断西超，边界断层为杨村断层。吴堡事件后，北东向断裂发育，单一箕状凹陷在三垛期分为南北两个箕状断陷，北为北东向三河次凹为中心，东为石港断裂带，西为刘庄西北斜坡的东陡西缓的北东向展布的凹陷结构，南为以龙岗次凹为中心，东、西、北三面为斜坡的南陡北缓的箕状凹陷结构，凹陷内自东向西主要发育西部斜坡带、石港断裂带、汉涧斜坡带、卞闵杨构造带、唐湾构造带、宝应斜坡带等正向构造单元和三河次凹、汉涧次凹、龙岗次凹、汜水次凹等四个负向构造单元。
[0053] 金湖凹陷经历了仪征、吴堡、真武、三垛和盐城等构造运动，多期次构造运动形成了凹陷内部复杂的断裂系统(图6)。金湖凹陷内部发育了不同走向与不同级别的断层。南部的杨村断层作为凹陷主边界断层控制了箕状凹陷的形态，石港断层与杨村断层作为凹陷内二级断层控制了凹陷内次凹的分布。
[0054] 第1步通过地震解释，解释各类断裂826条，获取断层的平面展布图(图6)。
[0055] 第2步如图2所示，将每条断层沿着走向线依次取点，断层取点依次标记为ai0、ai1、ai2...ain-1、ain，其中，i表示第i条断层或裂缝，n为该条断层或裂缝的取点数目。设置断层充填步长b为10m，进行点充填后得到充填点6756359个。
[0056] 第3步如图7所示，断层和裂缝的密度参数有尺度效应，结合公式(1)-(3)确定ropt大小，依据ropt大小确定计算单元边长r为7km。
[0057] 第4步统计落入每个数据体TD(X，Y，Q)的数据，利用公式(4)-(5)编制程序计算金湖凹陷的断层线密度(图8)。
[0058] 第5步统计落入每个单元的充值点的数目，利用公式(6)编制程序计算金湖凹陷的断层面密度(图9)。
[0059] 第6步利用公式(7)编制程序计算金湖凹陷断层分布均匀性(图10)。
[0060] 第7步利用公式(8)编制程序计算金湖凹陷断层构造样式(图11)。
[0061] 通过上述计算例，金湖凹陷阜二段储层断层分布极为复杂，但通过设计的程序计算，评价了断层的密度、分布均匀性、组合样式，认为本发明专利提出的方法准确可行性，并且运算效率高，能够有效的评价断层和裂缝参数，为研究的裂缝分布、断层活动、油气运聚与断层分布的关系提供基础资料。
[0062] 上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。
