基于构造建模的断裂面几何要素描述方法与流程

本发明涉及构造地质学及石油勘探学领域，特别是涉及到一种基于构造建模的断裂面几何要素描述方法。

背景技术：

1、含油气盆地中断裂广泛发育，断裂活动不仅控制着地层沉积，而且还可形成断鼻、断块及断背斜等多种圈闭类型，在油气运聚与富集成藏等方面起着重要作用，甚至有可能起决定性作用。在地质构造及油气勘探开发研究领域中都牵扯到对断裂面的认知。断裂面是一个断开地质体并顺着分隔线滑动的破裂变形曲面，其本身不是一个理想的平直面。沉积盆地中发育的地层在水平应力和重力作用下，沿断裂面发生垂向错断、掀斜滑移，顺走向、倾向和垂向在三维空间上变形运动。在生产实践中，很多地质从业人员的大量工作主要集中于对构造层的描述，对断裂的刻画也仅限于平面组合和断裂系统的刻画。也有研究者能够从自身掌握的地质构造变形规律依据剖面及平面构造图，去推测断裂面的地质信息。由此，断裂评价方法基本在平面上单点单线进行，主要依托二维地质剖面，断裂空间变化特征一直以来主要是凭研究者的经验进行定性表述，缺乏三维位移定量化的表征。空间上，断裂面起伏错位变形，产状由其走向、倾向和倾角确定。断裂面的描述精确与否制约着油气地质、断裂构造认识，不仅影响着断裂带输导油气能力的评价，而且制约着油气成藏后的断裂封闭性研究。随着研究的深入，断裂面的定量表征在构造与沉积匹配关系研究中，尤其是物源寻根、油气运聚追踪描述中愈显其重要作用。同时，优质高效的油气勘探开发也迫切需要对断裂面的精细刻画。而目前针对断裂面及断裂滑移特征还没有合适的表征评价方法，缺乏针对断裂曲面几何要素的描述技术。利用传统的伸展、张扭、走滑断裂等类型的评价方法来认识和评价仍存在一定的误差。

2、在申请号：cn201310485186.x的中国专利申请中，涉及到一种断层构造三维建模方法，首先将断层数据集成于三维可视化系统中，从中提取断层控制点，并解释而形成断层线；然后进行多种情况的连接分析以及断层线及断层属性的修订，计算断层之间的关系，并建立反映其拓扑结构的断层网络；之后将断层面与构建的初始地层模型进行求交得到地层与断层的初始交线，并对初始交线上每个断点进行断距计算，并获得含上下盘的3d断层线；再通过对上述产生的各类断层数据设置权重，进行断层面拟合，形成断层面网络，并进行地层模型构建。能够有效地进行数据检测，保证断层模型的精度，能够应用于石油、地矿等领域。

3、在申请号：cn201310571770.7的中国专利申请中，涉及到一种针对河道砂油藏类型油气汇集条件的地球物理表征方法，该针对河道砂油藏类型油气汇集条件的地球物理表征方法包括:步骤1，构造脊表征；步骤2，刻画油源断裂网；步骤3，进行砂体批量自动追踪；步骤4，进行断-砂配置分析；以及步骤5，进行含油有利区综合预测。该针对河道砂油藏类型油气汇集条件的地球物理表征方法通过先进的数学算法及信号处理手段进行合理表征及综合分析，指示含油气的宏观有利区，结合地质分析及油气检测结果综合评价，可提供勘探有利目标。

4、在申请号：cn201710566937.9的中国专利申请中，涉及到一种山前推覆带火山岩区逆断层分单元垂向输导能力评价方法，步骤包括：建立断裂带结构地质模型、建立断裂带结构层渗透率与有效应力关系模型、建立断裂带结构层几何关系模型、构件断裂带渗透性评价模型、构建断裂带渗透性校正因子数学模型、优选断层输导能力评价剖面、建立断层分单元垂向输导量化评价模型、厘定断层输导量化评价指标门限值。该发明提出的逆断层垂向输导能力量化评价方法，实现了火山岩脆性地层发育区的断裂输导能力的立体量化评价，丰富了断层输导能力定量评价方法，可广泛应用于挤压性盆地山前带火山岩区的逆断层输导性评价，对油气勘探具有重要的指导意义。

5、以上现有技术均与本发明有较大区别，未能解决我们想要解决的技术问题，为此我们发明了一种新的基于构造建模的断裂面几何要素描述方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种真实的反映了断裂的空间发育特征的基于构造建模的断裂面几何要素描述方法。

2、本发明的目的可通过如下技术措施来实现：基于构造建模的断裂面几何要素描述方法，该基于构造建模的断裂面几何要素描述方法包括：

3、步骤1，获取目的层段、边界断裂面地震反射层构造图；

4、步骤2，建立地震资料解释成果基干剖面；

5、步骤3，构建断裂沿断裂面滑移的立体模式图；

6、步骤4，获取断裂面倾向、走向及倾角这些参数；

7、步骤5，利用目的层界面信息与断裂面数据地质构造建模；

8、步骤6，获取沿断裂面滑动的走向位移量，以及断裂面不同断点处的垂向、水平位移变量；

9、步骤7，获取断裂面走向位移量平面图。

10、本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

11、在步骤1中，利用三维或二维地震资料、实钻井资料，对目的层位、边界断裂面进行构造解释，形成等t0地震反射层构造图，通过测井资料、时深转换量版及速度场这些资料进行时深转换，形成目的层、断裂面等深度构造图，所述目的层位范围内包含目标层边界断裂，利用断裂面与层位的交线获取断裂上、下盘在平面图上的走向及视长度。

12、在步骤2中，建立垂直于断层线的地震解释成果基干剖面，从断裂与层位的交点处获取目的层段视垂直断距、视水平倾向位移距及断裂面视倾角β，确立之间对应的几何换算关系。

13、在步骤3中，获取目的层段上、下盘断层线及断裂面深度数据，三维域地质构造建模，制作目标层位、断裂面三维立体图，构建断裂沿断裂面滑移的立体模式图；搭建目标断裂断点距及断裂面等值线与断层线空间及平面的几何运算关系，标识断层线、等值线。

14、在步骤4中，提取断裂曲面的走向、倾向及倾角等参数，利用目标断裂面地震体属性，分析断裂面的空间变化情况，绘制属性分析图，综合断裂面平面构造图、三维立体图的特点，根据上、下盘断层线变化情况，按照断裂面倾向相对一致、断裂面等值线走向较为平直的原则将断裂面划块，分段评价。

15、步骤5包括：

16、步骤51，设立沿断裂面倾向方向及垂直于断层线的切割参照面；

17、步骤52，获取沿断裂面倾向切割参照面与断裂面的交线，提取其断点曲线间距，计算水平断距、垂直断距；

18、步骤53，获取垂直断层线的切割参照面与断裂面的交线，提取交点间距，计算平面投影间距、铅直位移。

19、在步骤51中，选取上盘断层线，设立过断层线不同断点位置且沿断裂面倾向方向的系列切割参照面rp，设立过断层线不同断点位置且垂直于下盘断层线走向方向的系列切割参照面sp。

20、在步骤52中，获取过上盘断层线断点位置且沿断裂面倾向方向的切割参照面rp与断裂面的交线il，交线在上下盘间的空间曲面长度δl，即沿断裂面滑动的倾向位移量；交线在水平投影面上的长度即为水平断距δd，垂向断距δh的计算公式为：δh＝δd*cotα；其中α为断裂面真倾角，δd为水平断距，单位，m。

21、在步骤53中，获取过下盘断点位置且垂直断层线走向方向的切割参照面sp与断裂面的交线al，交线在上、下盘间的空间位移长度δal，即沿断裂面滑动的视倾向位移量；交线al在水平面上的投影距即为水平视断距δd0，垂向视断距δh0的换算公式为:δh0＝δd*cotβ；其中β为断裂面视倾角，δd为水平视断距，单位，m。

22、步骤6包括：

23、步骤61，获取沿断裂面滑动的走向位移量；

24、步骤62，获取断裂面不同断点处的垂向、水平位移变量。

25、在步骤61中，利用断层线、断裂面等值线、断裂面交线il、al三维可视性的立体效果图,搭建几何要素对应间的投影换算关系，利用空间建模数据体获取走向位移量δsd。

26、在步骤62中，断裂面垂向位移变量δh的计算公式为：δh＝δh—δh0；断裂面水平位移变量δd的计算公式为：δd＝δh/tanθ,单位，m；其中θ为断层线走向与断裂面等值线走向夹角，单位，度。

27、在步骤7中，利用断裂不同断点处水平、垂向位移量的差异，依次对断层线不同断点位置进行量化表征和溯源恢复，构建断裂活动差异性轨迹。

28、该基于构造建模的断裂面几何要素描述方法还包括，在步骤7之后，步骤8，进行断裂时空活动的差异性表征。

29、在步骤8中，基于地质年代表获取目的层段沉积的地质时间δt，根据断裂走向位移量、倾向位移量及垂向位移量，获取目标断裂沿断裂面走向滑动速率、倾向滑动速率及垂向活动速率，表征断裂时空活动的差异性特征，构建断裂滑移差异性轨迹。

30、本发明中的基于构造建模的断裂面几何要素描述方法，基于三维(二维)地震资料、钻井资料及地质资料获得的反射层面和断裂面信息进行构造建模，搭建断裂面几何参数间对应换算关系，采用切割交线法获取断裂面倾向总滑距、走向滑距，进而获取水平断距和垂向断距，以及水平、垂向位移变化分量。定量、客观的表征了断裂空间活动特征及其活动的差异性，分析断裂的活动方式。该方法建立的断裂活动性评价体系，充分考虑了断裂演化的连续性和时空特征，真实的反映了断裂在不同地质时期内、不同构造位置上的活动位移向量及变化分量，对下一步分析断裂和其控制下的地层分布特征和演化规律，认识断裂对油气成藏的控制作用，提供了研究基础。

31、该基于构造建模的断裂面几何要素描述方法不仅充分考虑了断裂面平面上沿垂向、走向及倾向的几何学、运动学特征，而且考虑了下降盘(上盘)、上升盘(下盘)及整个断裂在三维空间域的几何学和运动学特征，还研究了断裂空间变化分量，真实的反映了断裂的空间发育特征。本发明在张性、压性及走滑盆地的地质研究及油气勘探中具有良好的应用效果和推广前景。该恢复方法为物源寻踪、油气封堵成藏及断裂空间位移向量表征提供了有效的途径，并为构造活动差异性、古地貌恢复及其在地质、油气勘探中的应用打下基础。