一种基于岩相分布的复杂构造地质模型制备方法

1.本发明涉及油气勘探开发领域，尤其涉及一种基于岩相分布的复杂构造地质模型制备方法。


背景技术：

2.岩相通过控制沉积物的微观结构、组构、矿物组分和颗粒特征等，从而导致储层岩石或岩体力学特性在区域上具有一定差异，它控制了储层的力学参数的宏观分布，可作为油气藏储层尺度非均质性划分的依据。因此，建立基于岩相分布的大型地质模型，对开展油气藏地质力学研究具有重要的工程实践意义。常规大型地质模型的制备基于相似原理将目的区块进行缩放至室内条件，并采用相似材料进行逐层浇筑，该方法具有材料改性便捷和原材料限制较少的优点，如采用环氧树脂和硅橡胶模拟材料，采用水泥石英砂等混合材料。然而，该方法未能考虑模型在单一地层横向上力学性质的变化，导致模型受力时的变形特征和破坏失稳模式与真实情况相差较大。近年来，利用3d打印机制备地层物理模型的方法逐渐成熟，可以较好的实现模型的三维非均质性，且该方法具备良好的几何适应性、地层模型还原度高和高效便捷等优点，如通常采用水泥(石膏)基材料3d打印技术制备大尺度岩体物理模型，然而该技术具备精度低、材料性质不易控制、设备清洗和养护成本大等缺点。
3.因此，需要一种能够体现岩相分布的复杂构造地质模型制备方法，以解决油气藏储层尺度地层横向力学参数变化的问题，并且需要一种低成本、高精度、材料易控制的模型制备方法，来提高模型试验结果准确率及制备效率。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本技术提出一种基于岩相分布的复杂构造地质模型的制备方法，以低成本、高精度的手段解决现有模型的横向岩石力学参数考虑不全的问题，提高模型试验精确度。
5.为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：
6.本技术目的之一是提供一种基于岩相分布的复杂构造地质模型制备方法，包括如下制备步骤：
7.s1，根据地震、分层数据建立三维层面模型，确定模型基底、目的层和顶层；
8.s2，利用岩心和测井数据建立三维岩相模型，确定各层位岩相类型、顶底高度及边界；
9.s3，根据相似原理将模型尺寸等比缩放至试验条件，利用3d打印技术获得模型各层位及岩相边界，制备含岩相分布的地层模具；
10.s4，开展不同岩相的井下岩心组分分析及粒度分析，得到不同岩相组分信息、各组分含量及粒度分布，确定浇筑材料及其组分、粒度分布；
11.s5，从底至顶逐层浇筑成型。
12.进一步地，所述步骤s1的实现方法为：
13.将层位空间坐标数据倒入用专业地质建模软件中，规划目的区块研究范围，并进行规则切割，将层位数据进行内插，得到层面数据，并利用分层数据对层面局部构造位置进行调整，最后将层面进行纵向平面投影，构建含顶、底层的三维构造模型。
14.进一步地，所述步骤s2的实现方法为：
15.(1)根据岩石组合特征和测井资料并结合区域沉积构造背景划分研究区岩相类型，并将一系列相转化为代号；
16.(2)利用测井资料识别岩相，构建与岩相有关的主成分方程，采用人工智能算法对单井岩相类型进行预测，构建单井岩相分布模型；
17.(3)利用插值方法将单井岩相预测结果进行空间差值，建立基于岩相分布的三维构造模型，确定每一层岩相边界及厚度；
18.进一步地，所述步骤s4的实现方法为：
19.采集现场不同岩相的井下岩样，通过xrd试验和铸体薄片分析不同类型岩石颗粒的矿物组分、矿物含量及粒度分布区间；
20.进一步地，所述步骤s5的具体实现方法为：
21.(1)根据步骤s4获取不同岩相矿物组分含量和粒度分布确定浇筑原料；
22.(2)将不同岩相的矿物颗粒按矿物类型及含量进行拌合得到不同岩相的混合料；
23.(3)将混合料入试验箱内模拟基岩层，再把打印的第3层地层模具布置在基岩层上，用拌合后的混合料按岩相倒入地层模具中，控制装量略高于模具厚度；
24.(4)放置第2层地层模具并加压，直至材料完全压实胶结固结；
25.(5)在室温条件下，静置，脱模；
26.(6)重复步骤(3)-(5)，至模具内人工制备的地层逐层压实胶结成岩，置于一定温度下、自然干燥的条件下进行养护，至完全干燥，制备完成，得到基于岩相分布的复杂构造地质模型；
27.进一步地，步骤(4)中加压的压力为上覆岩层施加的垂向应力；
28.步骤(5)中所述静置时间为2h；
29.步骤(6)中所述养护时间为7d，养护温度为10-30℃；
30.更进一步地，步骤(6)中所述养护温度为20℃；
31.本发明目的之二是提供一种所述制备方法制备得到的复杂构造地质模型。
32.本发明提供的基于岩相分布的复杂构造地质模型的制备方法，包括：根据地震、分层数据建立三维层面模型，确定模型基底、目的层和顶层；利用岩心和测井数据建立三维岩相模型，确定各层位岩相类型、顶底高度及边界；根据相似原理将模型尺寸等比缩放至试验条件，利用3d打印技术获得模型各层位及岩相边界，制备含岩相分布的地层模具；根据相似原理将模型尺寸等比缩放至试验条件，利用3d打印技术获得模型各层位及岩相边界，制备含岩相分布的地层模具；从底至顶逐层浇筑成型，通过所述方法能够解决油气藏储层尺度地层横向力学参数变化的问题，并且能够以低成本、高精度的手段解决现有模型的横向岩石力学参数考虑不全的问题，提高模型试验精确度。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所
需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本发明的制备流程图；
35.图2为含顶、底层的三维层面模型；
36.图3为三维岩相分布模型。
具体实施方式
37.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
38.本实施例提供一种基于岩相分布的复杂构造地质模型制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
39.步骤1：根据地震、分层数据建立三维层面模型，确定模型基底、目的层和顶层，具体做法为：
40.(1)将层位空间坐标数据(i，j，k)导入petrel三维地质建模软件中，规划目的区块研究范围，并进行规则切割，所得研究区范围为13800
×
8500
×
140m；
41.(2)将层位数据进行内插，得到切割规整的层面数据，并利用分层数据对层面局部构造位置进行调整，最后将层面进行纵向平面投影，构建含顶、底层的三维层面模型，如图2所示；
42.步骤2：利用岩心和测井数据建立三维岩相模型，确定各层位岩相类型、顶底高度及边界，具体步骤如下：
43.(1)利用岩心资料分析了该地层为致密砂岩岩石学特征，根据岩性可划分为泥岩、长石岩屑砂岩、岩屑砂岩和岩屑石英砂岩，将上述岩性分别转化为0、1、2、3的代号；
44.(2)利用岩心数据与测井数据进行比对，优选出5条岩性敏感曲线：gr、ac、den、cnl、rd，采用神经网络算法对岩相分布进行单井预测；
45.(3)将单井岩相预测结果进行空间插值，建立三维岩相分布模型，确定每一层岩相边界及厚度，如图3所示；
46.步骤3：根据相似原理将模型尺寸等比缩放至试验条件，利用3d打印技术获得模型各层位及岩相边界，制备含岩相分布的地层模具；
47.步骤4：开展不同岩相的井下岩心组分分析及粒度分析，得到不同岩相组分信息、各组分含量及粒度分布，确定浇筑材料及其组分、粒度分布；
48.对目的层岩心样品开展组分分析和粒度分析，确定岩石矿物主要以石英、长石、变质岩岩屑为主，含有少量黏土矿物，不同岩相矿物含量如表1所示，其中泥岩对于砂岩，石英含量最少，为50.6％，长石和黏土矿物含量较高，分别为26.7％和17.8％，含少量岩屑，粒度为0.01～0.0156mm；长石岩屑砂岩石英平均含量为64.5％，长石含量12.6％，岩屑含量17.8％，粒度以极细-细粒颗粒结构为主，为0.0625～0.2mm；岩屑砂岩石英含量为65.6％，长石含量为10.9％，岩屑含量最高为20.6％，粒度以含(砾)粗粒颗粒结构为主，为0.5～2mm；岩屑石英砂岩石英含量最高78.7％，岩屑含量为13％，含少量长石和黏土矿物，粒度以
粗-中粒颗粒为主，为0.25～0.5mm；
49.步骤5：从底至顶逐层浇筑成型，具体步骤如下：
50.(1)拌合，按照表1分析结果，获取不同粒度的石英砂、长石、岩屑及黏土，根据组分含量向搅拌机内依次加入，干拌均匀，再将水溶液缓慢倒入，继续拌合10min，得到不同岩相的混合料；
51.(2)装料，先将岩屑砂岩的混合料装入试验箱内模拟基岩层，再把打印的第3层地层模具布置在基岩层上，用拌合好的混合料按岩相类别倒入地层模具中，控制装量略高于模具厚度；
52.(3)压制，放置第2层地层模具并加压，施加压力为80mpa，直至材料完全压实胶结固结；
53.(4)脱模，在室温条件下，静置2h，脱模；
54.(5)重复步骤(2)～(4)，至模具内人工制备的地层逐层压实胶结成岩，置于室温20℃左右、自然干燥的条件下进行养护7d，至完全干燥，制备完成，得到基于岩相分布的复杂构造地质模型。
55.表1目的层各岩相平均矿物组分含量及粒度分布表
56.岩相石英(％)长石(％)黏土矿物(％)岩屑(％)粒度(mm)泥岩50.626.717.83.50.01～0.0156长石岩屑砂岩64.512.63.117.80.0625～0.2岩屑砂岩65.610.92.920.60.5～2岩屑石英砂岩78.74.83.513.00.25～0.5
57.以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种基于岩相分布的复杂构造地质模型的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：s1，根据地震、分层数据建立三维层面模型，确定模型基底、目的层和顶层；s2，利用岩心和测井数据建立三维岩相模型，确定各层位岩相类型、顶底高度及边界；s3，根据相似原理将模型尺寸等比缩放至试验条件，利用3d打印技术获得各层位及岩相边界，制备含岩相分布的地层模具；s4，开展不同岩相的井下岩心组分分析及粒度分析，得到不同岩相组分信息、各组分含量及粒度分布，确定浇筑材料及其组分、粒度分布；s5，从底至顶逐层浇筑成型。2.根据权利要求1所述的基于岩相分布的复杂构造地质模型的制备方法，其特征在于，所述步骤s1的实现方法为：将层位空间坐标数据倒入用专业地质建模软件中，规划目的区块研究范围，并进行规则切割，将层位数据进行内插，得到层面数据，并利用分层数据对层面局部构造位置进行调整，最后将层面进行纵向平面投影，构建含顶、底层的三维构造模型。3.根据权利要求1-2所述的基于岩相分布的复杂构造地质模型的制备方法，其特征在于，所述步骤s2的实现方法为：(1)根据岩石组合特征和测井资料并结合区域沉积构造背景划分研究区岩相类型，并将一系列岩相类型转化为代号；(2)利用测井资料识别岩相，构建与岩相有关的主成分方程，采用人工智能算法对单井岩相类型进行预测，构建单井岩相分布模型；(3)利用插值方法将单井岩相预测结果进行空间插值，建立基于岩相分布的三维构造模型，确定每一层岩相边界及厚度。4.根据权利要求1-3所述的基于岩相分布的复杂构造地质模型的制备方法，其特征在于，所述步骤s4的实现方法为：采集现场不同岩相的井下岩样，通过xrd试验和铸体薄片分析不同类型岩石颗粒的矿物组分、矿物含量及粒度分布区间。5.根据权利要求1-4所述的基于岩相分布的复杂构造地质模型的制备方法，其特征在于，所述步骤s5的具体实现方法为：(1)根据步骤s4获取不同岩相矿物组分含量和粒度分布确定浇筑原料；(2)将不同岩相的矿物颗粒按矿物类型及含量进行拌合得到不同岩相的混合料；(3)将混合料入试验箱内模拟基岩层，再把打印的第3层地层模具布置在基岩层上，用拌合后的混合料按岩相倒入地层模具中，控制装量略高于模具厚度；(4)放置第2层地层模具并加压，直至材料完全压实胶结固结；(5)在室温条件下，静置，脱模；(6)重复步骤(3)～(5)，至模具内人工制备的地层逐层压实胶结成岩，置于一定温度下、自然干燥的条件下进行养护，至完全干燥，制备完成，得到基于岩相分布的复杂构造地质模型。6.根据权利要求5所述的基于岩相分布的复杂构造地质模型的制备方法，其特征在于，步骤(4)中加压的压力为上覆岩层施加的垂向应力。
7.根据权利要求5所述的基于岩相分布的复杂构造地质模型的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述静置时间为2h。8.根据权利要求5所述的基于岩相分布的复杂构造地质模型的制备方法，其特征在于，步骤(6)中所述养护时间为7d，养护温度为10-30℃。9.根据权利要求5-8所述的基于岩相分布的复杂构造地质模型的制备方法，其特征在于，步骤(6)中所述养护温度为20℃。10.一种如权利要求1-8所述的制备方法制备得到的地质模型。

技术总结
本发明提供一种基于岩相分布的复杂构造地质模型制备方法，所述方法包括以下步骤：根据地震、分层数据建立三维层面模型，确定模型基底、目的层和顶层；利用岩心和测井数据建立三维岩相模型，确定各层位岩相类型、顶底高度及边界；根据相似原理将模型尺寸等比缩放至试验条件，利用3D打印技术获得模型各层位及岩相边界，制备含岩相分布的地层模具；开展不同岩相的井下岩心组分分析及粒度分析，得到不同岩相组分信息、各组分含量及粒度分布，确定浇筑材料及其组分、粒度分布；从底至顶逐层浇筑成型。本发明以低成本、高精度的手段解决现有模型的横向岩石力学参数考虑不全的问题，提高模型试验精确度。型试验精确度。型试验精确度。


技术研发人员：杨旭 上官自然 李皋 谢强 白鸣生 龚汉渤
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/7/22