一種斷裂分形特征優(yōu)化計(jì)算方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及油氣田勘探開發(fā)領(lǐng)域，尤其是一種斷裂分形特征優(yōu)化計(jì)算方法。本發(fā)明在斷裂帶數(shù)據(jù)化后，通過設(shè)置邊界參數(shù)、起始位置，定義統(tǒng)計(jì)箱子的參數(shù)，通過編寫程序使統(tǒng)計(jì)箱子不斷的移動(dòng)，并且計(jì)算統(tǒng)計(jì)箱子所在位置的分維值，實(shí)現(xiàn)斷裂分形特征的程序化計(jì)算。本發(fā)明對于斷裂分布特征定量評價(jià)、斷裂分形特征定量描述等多個(gè)方面具有較高的實(shí)用價(jià)值，并且預(yù)測成本低廉、可操作性強(qiáng)，大量減少人力的支出，評價(jià)結(jié)果在預(yù)測油氣勘探開發(fā)重點(diǎn)區(qū)域、裂縫優(yōu)勢分布區(qū)域以及低級序斷層的分布特征等多個(gè)方面有一定的指導(dǎo)意義。
【專利說明】一種斷裂分形特征優(yōu)化計(jì)算方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油氣田勘探開發(fā)領(lǐng)域，尤其是一種斷裂分形特征優(yōu)化計(jì)算方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在斷裂構(gòu)造的研宄中，人們已經(jīng)認(rèn)識到，斷層、裂縫在幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)以及動(dòng)力學(xué) 特征上具有統(tǒng)計(jì)意義的自相似性，這是分形理論在構(gòu)造地質(zhì)研宄中的體現(xiàn)。越來越多的研 宄表明，巖石破碎過程具有隨機(jī)自相似性，斷裂的分布、幾何形態(tài)具有明顯的分形特征。分 維是定量評價(jià)斷裂構(gòu)造的一種準(zhǔn)確、有效的指標(biāo)，斷裂的分維值不僅與斷層的長度有關(guān)，而 且與斷裂的條數(shù)、長度以及平面組合特征等有關(guān)。斷層和裂縫在成因上具有一致性，在相同 的應(yīng)力場背景下形成，因此確定二者之間的內(nèi)在定量關(guān)系，依據(jù)斷裂分布可以預(yù)測裂縫的 發(fā)育規(guī)律。根據(jù)計(jì)算維數(shù)的定義，可分為容量維、信息維、相似維以及關(guān)聯(lián)維等，在分形幾何 構(gòu)造地質(zhì)復(fù)雜性的應(yīng)用研宄中，容量維和信息維較實(shí)用。
[0003] 斷裂分形統(tǒng)計(jì)過程中，往往采用人工的手段，工作量大、費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且計(jì)算后結(jié) 果人為因素較多，尤其在度斷裂求取面積信息維、長度信息維時(shí)，斷裂走向不規(guī)則、斷裂寬 度變化的隨機(jī)性，這些因素都困擾裂縫分形特征準(zhǔn)確-快速評價(jià)，因此，有必要展開利用計(jì) 算機(jī)程序，描述斷裂分形特征。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在解決上述問題，提供了一種斷裂分形特征優(yōu)化計(jì)算方法，它解決了斷 裂分形統(tǒng)計(jì)過程中，采用人工手段工作量大、費(fèi)時(shí)費(fèi)力且預(yù)測分維值不準(zhǔn)確的問題。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種斷裂分形特征優(yōu)化計(jì)算方法，具體步驟如下：
[0006] 第一步根據(jù)地震解釋構(gòu)造圖，對斷裂帶數(shù)據(jù)化
[0007] 利用相關(guān)軟件，對地震解釋構(gòu)造圖中的斷裂數(shù)據(jù)化，采取折線式數(shù)據(jù)化方法，如圖 2所致，分別在斷裂的上升盤對應(yīng)的斷層線與下降盤對應(yīng)的斷層線依次取點(diǎn)，其中數(shù)據(jù)的起 點(diǎn)與終點(diǎn)分別對應(yīng)斷裂的兩端點(diǎn)，在斷層走向變化大的區(qū)域，采用密集取點(diǎn)方法，保證取點(diǎn) 次序的同時(shí)又要保證斷裂的原始形態(tài)，使取點(diǎn)能最真實(shí)的反映斷裂的形態(tài)，設(shè)定每條斷裂 取的點(diǎn)序記為（￡1。、￡li、￡12. . . ￡ln_i、￡ln)。
[0008] 第二步設(shè)置參數(shù)，包括起始位置、充填步長以及邊界條件
[0009] 根據(jù)研宄區(qū)的范圍，設(shè)置工區(qū)的起始范圍、邊界范圍以及對斷裂帶充填步長b(單 位m)。斷裂帶充填步長b主要與斷裂帶的寬度有關(guān)，一般可以設(shè)置為研宄區(qū)小斷裂寬度的 十分之一，或者更小，一般斷裂帶充填步長b越小，計(jì)算斷裂分維值精度越高，但計(jì)算機(jī)的 工作量也越大。
[0010] 第三步斷裂帶充填
[0011] 如圖2所示，每條斷裂讀取的點(diǎn)的序號依次標(biāo)記（ap a2. . . an)，對每條斷 裂，利用步驟一對斷裂數(shù)據(jù)化后，每條斷裂由一系列依次排列的三角形組成，對于任意的三 角形，設(shè)其由三點(diǎn)a^、 &Π 1+1、&ηι+2組成，其中m的變化范圍0- (n-2)，點(diǎn)a &Π 1+1、&ηι+2對應(yīng)的X 軸、Y軸坐標(biāo)分別為（xm，ym)、（xm+1，ym+1)、（x m+2, ym+2)，可以依據(jù)三個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)值確定充填的范 圍-矩形ABCD (圖3)，根據(jù)斷裂帶充填步長b，將矩形ABCD劃分為一系列邊長為b的小格 子（圖4)，依據(jù)斷裂帶充填步長b以及矩形ABCD的邊界坐標(biāo)值，可以表示矩形ABCD內(nèi)任意 一個(gè)小格子中心所在的坐標(biāo)數(shù)值s(x p，yq)，通過公式（1)-(3)，可以判斷任意的點(diǎn)s(xp，yq) 是否落入斷裂帶（點(diǎn)a m、am+1、am+2)組成的三角形內(nèi)：
[0012] 參數(shù)aap bbp叫表不為：

【權(quán)利要求】
1. 一種斷裂分形特征優(yōu)化計(jì)算方法，所述的步驟如下： 1) 根據(jù)地震解釋構(gòu)造圖，對斷裂帶數(shù)據(jù)化，采取折線式數(shù)據(jù)化方法，分別在斷裂的上 升盤對應(yīng)的斷層線與下降盤對應(yīng)的斷層線依次取點(diǎn)，其中數(shù)據(jù)的起點(diǎn)與終點(diǎn)分別對應(yīng)斷裂 的兩端點(diǎn)，在斷層走向變化大的區(qū)域，采用密集取點(diǎn)方法，保證取點(diǎn)次序以及斷裂的原始形 態(tài)，將每條斷裂讀取的點(diǎn)序號標(biāo)記為（apapa2. . .an); 2) 設(shè)置工區(qū)起始位置、充填步長以及邊界條件，根據(jù)研宄區(qū)的范圍，設(shè)置工區(qū)的起始范 圍、邊界范圍以及斷裂帶充填步長b(單位m)，斷裂帶充填步長b主要與斷裂帶的寬度有關(guān)， 可設(shè)置為工區(qū)小斷裂寬度的十分之一，或更??； 3) 對斷裂帶充填，利用每條斷裂讀取點(diǎn)的序號（a。、a2. . .a^、an)，每條斷裂由一系 列依次排列的三角形組成，對組成斷裂帶的三角形充填邊長為b的小網(wǎng)格； 4) 統(tǒng)計(jì)箱子（F)參數(shù)設(shè)置，所述的統(tǒng)計(jì)箱子（F)是指在斷裂分形中所要計(jì)算-評價(jià)維 數(shù)的網(wǎng)格單元，設(shè)置統(tǒng)計(jì)箱子（F)的邊長L(正方形），統(tǒng)計(jì)箱子（F)每次的移動(dòng)步長為Z1， 通過編程使統(tǒng)計(jì)箱子工區(qū)逐次移動(dòng)Z1 ; 5) 求取斷裂的面積信息維與容量維，篩選落入斷裂帶的所有小格子組成的點(diǎn)集Tsum, 通過編寫程序，統(tǒng)計(jì)落入每個(gè)統(tǒng)計(jì)箱子（F)中的數(shù)目、X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)，然后將這個(gè)統(tǒng)計(jì)箱子 (F)所在的矩形區(qū)域分割成若干個(gè)邊長為r的正方形后，統(tǒng)計(jì)落入每個(gè)小網(wǎng)格的數(shù)目，通過 不斷變換r，分別統(tǒng)計(jì)落入小方形中小網(wǎng)格數(shù)目。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斷裂分形特征優(yōu)化計(jì)算方法，其特征在于： 所述的對斷裂帶內(nèi)充填入邊長為b的小網(wǎng)格，原理步驟如下： 對斷裂數(shù)據(jù)化后，每條斷裂由一系列依次排列的三角形組成，對于任意的三角形，設(shè)其 由三點(diǎn)am、am+1、am+2組成，其中m的變化范圍0-(n_2)，點(diǎn)am、am+1、am+2對應(yīng)的X軸、Y軸坐標(biāo) 分別為（xm，ym)、（xm+1，ym+1)、（xm+2,ym+2)，可以依據(jù)三個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)值確定充填的范圍-矩形 ABCD，根據(jù)斷裂帶充填步長b，將矩形ABCD劃分為一系列邊長為b的小格子（圖4)，依據(jù)斷 裂帶充填步長b以及矩形AB⑶的邊界坐標(biāo)值，可以表示矩形AB⑶內(nèi)任意一個(gè)小格子中心 所在的坐標(biāo)數(shù)值sO^y,)，通過公式（1)-(3)，可以判斷任意的點(diǎn)s(Xp，y(1)是否落入斷裂帶 (點(diǎn)a^、&Π1+1、&ηι+2)組成的三角形內(nèi)： 參數(shù)aa^bbp(^表不為：
參數(shù)aa2、bb2、(3(32表不為：
參數(shù)aa、bb、cc表示為：
當(dāng)aa彡O且bb彡O且cc>0時(shí)，認(rèn)為小格子s(xp，yq)落在由點(diǎn)am、am+1、am+2組成的三 角形內(nèi)，依據(jù)公式（1)-(3)，在對斷裂網(wǎng)格化的基礎(chǔ)上，可以篩選出所有落入斷裂帶的小格 子s，在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對斷裂帶的充填；落在斷裂帶內(nèi)小格子s的總數(shù)與每個(gè)小格子的面 積乘積就便可近似為斷裂的面積。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斷裂分形特征優(yōu)化計(jì)算方法，其特征在于： 所述的斷裂面積信息維與容量維的求取，其步驟如下： 通過編寫程序使統(tǒng)計(jì)箱子（F)首先沿X軸移動(dòng)，每次沿X軸正方向移動(dòng)步長Z1，直至 到達(dá)右邊界，完成一次X軸方向移動(dòng)；之后返回統(tǒng)計(jì)箱子（F)起始位置，沿Y軸正方向移動(dòng) 步長」1，開始第二次X軸方向移動(dòng)，直至到達(dá)右邊界，完成第二次X軸方向移動(dòng)；之后返回 統(tǒng)計(jì)箱子（F)起始位置，沿Y軸正方向移動(dòng)2X」1 ;......直到統(tǒng)計(jì)箱子（F)沿Y軸達(dá) 到上邊界時(shí)，進(jìn)行最后一次沿X軸方向移動(dòng)，到達(dá)邊界的東北邊界，完成在工區(qū)范圍內(nèi)的移 動(dòng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斷裂分形特征優(yōu)化計(jì)算方法，其特征在于： 所述的求取斷裂的面積信息維與容量維，其步驟如下： 容量維求取方法：當(dāng)不考慮不同邊長的小網(wǎng)格內(nèi)覆蓋的點(diǎn)數(shù)時(shí)，記錄統(tǒng)計(jì)箱子（F)中 不同邊長ω的小網(wǎng)格的數(shù)目為N(r)，變換小網(wǎng)格的邊長，得到多個(gè)N(r)、r的數(shù)值，擬合 In(N(r))-In(r)的擬合直線，其中斜率的絕對值就是斷裂的容量維值，依據(jù)擬合的直線，同 樣可以得到斷裂的擬合度R2; 面積信息維求取方法：當(dāng)考慮不同邊長的小網(wǎng)格內(nèi)覆蓋的點(diǎn)數(shù)時(shí)，統(tǒng)計(jì)箱子F中的點(diǎn) 落在第i個(gè)小網(wǎng)格中的概率，進(jìn)而可以求取I(r)，變換小網(wǎng)格的邊長，得到多個(gè)I(r)、r的 數(shù)值，擬合ln(I(r))-ln(r)的擬合直線，其中斜率的絕對值就是斷裂的面積信息維值，依 據(jù)擬合的直線，同樣可以得到斷裂的擬合度R2。
【文檔編號】G01V1/28GK104459776SQ201410724933
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】劉敬壽, 戴俊生, 張紅玉, 姜明玉, 李照源, 徐珂, 任啟強(qiáng) 申請人:中國石油大學(xué)(華東)