[發(fā)明專利]一種自支撐裂縫初始形態(tài)構(gòu)建方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710842973.3
• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN107578471B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧聰;羅揚(yáng);郭建春;盧宇;陳遲;鐘燁;茍興豪
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05
• 代理公司: 成都金英專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

1.一種自支撐裂縫初始形態(tài)構(gòu)建方法，依次包括以下步驟：

(A)獲取目標(biāo)儲層巖石，加工為長方體巖板，將其沿垂直于高度方向一分為二，形成A、B兩個粗糙裂縫面；

(B)采集A、B兩個裂縫面的表面形貌數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪和插值處理，得到“初始高度矩陣”分別為A₀、B₀，包括：將采集得到的表面形貌數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪和插值處理后，對于A裂縫面，得到其對應(yīng)的“初始高度矩陣”A₀：

A₀＝(a_ij)_m×n，i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,n

a_ij＝Z(iΔx-Δx,jΔy-Δy)

m＝int(w/Δx)+1

n＝int(l/Δy)+1

式中a_ij——矩陣A₀中第i行、第j列元素；

m——矩陣A₀的行數(shù)；

n——矩陣A₀的列數(shù)；

Z(iΔx-Δx,jΔy-Δy)——橫坐標(biāo)iΔx-Δx、縱坐標(biāo)jΔy-Δy所對應(yīng)的裂縫面高度，mm；

Δx——巖板底面所在平面上x方向的數(shù)據(jù)采集精度，mm；

Δy——巖板底面所在平面上y方向的數(shù)據(jù)采集精度，mm；

w——巖板寬度，即裂縫寬度，mm；

l——巖板長度，即裂縫長度，mm；

int(x)——為取整函數(shù)，即只截取x中的整數(shù)部分；

對于B裂縫面，得到其對應(yīng)的“初始高度矩陣”B₀；

(C)對裂縫面進(jìn)行凈值化處理，由A₀、B₀得到“凈高度矩陣”A₁、B₁，是指用裂縫面上所有點(diǎn)的高度值減去裂縫面最低點(diǎn)的高度值，以此來消除巖板厚度對數(shù)據(jù)處理結(jié)果的影響，凈值化處理后得到A、B兩個裂縫面的“凈高度矩陣”A₁、B₁：

A₁＝A₀-[min(A₀)]_m×n

B₁＝B₀-[min(B₀)]_m×n

式中A₁——A裂縫面對應(yīng)的“凈高度矩陣”；

B₁——B裂縫面對應(yīng)的“凈高度矩陣”；

min(A₀)——矩陣A₀中最小的元素值；

min(B₀)——矩陣B₀中最小的元素值；

(D)對A裂縫面進(jìn)行反向處理，由A₁、B₁得到“反向高度矩陣”A₂、B₂：

A₂＝[max(A₁)]_m×n-A₁+[max(B₁)]_m×n

B₂＝B₁

式中A₂——A裂縫面對應(yīng)的“反向高度矩陣”；

B₂——B裂縫面對應(yīng)的“反向高度矩陣”；

max(A₁)——矩陣A₁中最大的元素值；

max(B₁)——矩陣B₁中最大的元素值；

(E)刪除A裂縫面長度方向末端和B裂縫面長度方向起始端的數(shù)據(jù)點(diǎn)，由A₂、B₂得到“錯位高度矩陣”A₃、B₃：

A₃＝(b_ij)_m×n′，i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,n′

B₃＝(c_ij)_m×n′，i＝1,2,…,m；j＝u+1,u+2,…,n

n′＝n-int(δ/Δy)＝int(l/Δy)-int(δ/Δy)+1

u＝int(δ/Δy)

式中A₃——A裂縫面對應(yīng)的“錯位高度矩陣”；

B₃——B裂縫面對應(yīng)的“錯位高度矩陣”；

b_ij——A裂縫面對應(yīng)的“反向高度矩陣”A₂中第i行、第j列元素；

c_ij——B裂縫面對應(yīng)的“反向高度矩陣”B₂中第i行、第j列元素；

m——矩陣A₃、B₃的行數(shù)，同矩陣A₁、B₁、A₂、B₂；

n′——矩陣A₃、B₃的列數(shù)；

n——矩陣A₂、B₂的列數(shù)，同矩陣A₁、B₁；

int(x)——取整函數(shù)，同上；

δ——裂縫錯位量，mm；

u——矩陣A₂、B₂中需刪除的數(shù)據(jù)列數(shù)；

(F)不斷縮小兩個裂縫面之間的間距，直至裂縫面剛好接觸，先求取錯位處理后裂縫A面與B面之間的最小高度差h，然后將A裂縫面向下平移h，實現(xiàn)兩個裂縫面的觸碰，由A₃、B₃得到“接觸高度矩陣”A₄、B₄：

h＝min(d_ij-e_ij)，i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,n′

A₄＝A₃-[h]_m×n′

B₄＝B₃

式中h——錯位處理后A裂縫面與B裂縫面之間的最小高度差，mm；

d_ij——A裂縫面對應(yīng)的“錯位高度矩陣”A₃中第i行、第j列元素；

e_ij——B裂縫面對應(yīng)的“錯位高度矩陣”B₃中第i行、第j列元素；

A₄——A裂縫面對應(yīng)的“接觸高度矩陣”；

B₄——B裂縫面對應(yīng)的“接觸高度矩陣”；

m——“錯位高度矩陣”A₃、B₃的行數(shù)；

n′——“錯位高度矩陣”A₃、B₃的列數(shù)；

(G)通過下式將“接觸高度矩陣”A₄、B₄中的高度值轉(zhuǎn)化為空間中裂縫面各個坐標(biāo)點(diǎn)對應(yīng)的高度值，再利用A₄、B₄作圖，即可得到自支撐裂縫的初始形態(tài)：

Z_A(iΔx-Δx,jΔy-Δy)＝f_ij，i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,n′

Z_B(iΔx-Δx,jΔy-Δy)＝g_ij，i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,n′

式中Z_A(iΔx-Δx,jΔy-Δy)——A裂縫面經(jīng)一系列處理后，橫坐標(biāo)為iΔx-Δx，縱坐標(biāo)為jΔy-Δy所對應(yīng)點(diǎn)的高度，mm；

Z_B(iΔx-Δx,jΔy-Δy)——B裂縫面經(jīng)一系列處理后，橫坐標(biāo)為iΔx-Δx，縱坐標(biāo)為jΔy-Δy所對應(yīng)點(diǎn)的高度，mm；

f_ij——A裂縫面對應(yīng)的“接觸高度矩陣”A₄中第i行、第j列元素；

g_ij——B裂縫面對應(yīng)的“接觸高度矩陣”B₄中第i行、第j列元素；

m——“接觸高度矩陣”A₄、B₄的行數(shù)；

n′——“接觸高度矩陣”A₄、B₄的列數(shù)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種自支撐裂縫初始形態(tài)構(gòu)建方法，其特征在于，所述裂縫錯位量δ通過下式求取：

式中δ——裂縫錯位量；

E——地層巖石的楊氏模量，MPa；

v——地層巖石的泊松比，無量綱；

L——人工裂縫半長，m；

Δσ——地層水平主應(yīng)力差，Δσ＝σ₃-σ₁，MPa；

σ₃——地層最大水平主應(yīng)力，MPa；

σ₁——地層最小水平主應(yīng)力，MPa；

θ——人工裂縫與地層最大水平主應(yīng)力方向之間的夾角，度。