[發明專利]一種分層伸展的離散元模擬方法

有效

• 申請號: 201710851567.3
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107808030B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 于福生;周易;馮志佳;王丹丹
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發明提供的一種分層伸展的離散元模擬方法，包括：基于實際地層的地層巖石力學屬性與基底斷層位置，構建離散元數值模擬地層，所述離散元數值模擬地層包括模擬地層，所述模擬地層具有中間韌性層的分層伸展疊加變形構造；所述模擬地層通過對充填材料屬性、構造和/或結構的調整以準確模擬所述實際地層的巖石力學屬性。本發明的分層伸展的離散元模擬方法，模型構建方式簡單，模擬方式易于實現，模擬結果準確性好。

技術領域

本發明涉及物理模擬技術，更具體地，涉及一種分層伸展的離散元模擬方法。

背景技術

兩期裂陷沉積建造之間存在泥巖層、超高壓頁巖層、膏巖層等韌性巖層，會促使形成垂向上不同產狀斷層以中間韌性巖層為界面分隔疊置的現象，即地震剖面上所見到的上下兩套不同樣式的伸展斷層被中間韌性滑脫層分隔的現象，可稱之謂分層伸展疊加變形作用。

由于不同的地質條件以及變化狀態，均會影響斷層的發育樣式。目前，通過建立模型以模擬實際地質條件及其變化，是斷層的形成機理研究中采用的主要手段之一。而離散元方法作為一種基于分子動力學的數值模擬方法，利用中心差分法進行動態松弛求解，計算簡便快捷，是可以從細、微觀角度研究介質力學特征和運動特征的工具，基于離散顆粒自由運動的特點使其在非連續介質破裂問題、大變形問題領域具有特別優勢，已廣泛應用于構造地質研究。

對分層伸展的模擬研究，目前仍然主要體現在對不同力學屬性的地層中斷層發育狀況的分析的階段。例如，Morley等人對泰國彭世洛府盆地韌性地層對斷層發育的影響作用做了定性分析；Roche等人對法國南東盆地灰巖夾泥巖地層中斷層產狀發育的差異性做了定量分析。

但是，目前在對分層伸展的建模及分析過程中，關于分層伸展的演化過程的主要控制因素及其間的相互關系沒有具體的分析方法，關于分層伸展疊加變形的成因機制需要更深入的研究。并且，在構建模擬模型時，構建過程通常較復雜，模擬模型難以準確反映實際地質條件的巖石力學屬性，使得理論分析結果與實際情況的匹配度難以得到準確的判斷。

發明內容

本發明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的分層伸展的離散元模擬方法，以解決模擬模型難以準確反映實際地質條件的巖石力學屬性、理論分析結果與實際情況的匹配度不高的技術問題。

根據本發明的一個方面，提供一種分層伸展的離散元模擬方法，包括：基于實際地層的地層巖石力學屬性與基底斷層位置，構建包括模擬地層的離散元數值模擬模型，所述模擬地層具有中間韌性層的分層伸展疊加變形構造；

基于所述模擬地層，通過對充填材料屬性、構造和/或結構的調整，模擬所述實際地層的巖石力學屬性。

進一步地，還包括：獲取所述離散元數值模擬模型的模擬結果，基于所述模擬結果，分析分層伸展疊加變形的成因機制。

進一步地，所述模擬地層包括模擬所述實際地層的模擬蓋層、模擬基底和側向邊界，所述模擬蓋層位于所述模擬基底和側向邊界之內，且所述模擬蓋層與所述側向邊界具有符合巖石力學性質的接觸關系。

進一步地，所述模擬蓋層由不同顆粒粒徑的數量符合高斯分布的離散元顆粒構成，所述顆粒粒徑為0.225-0.375m；且所述模擬蓋層的充填密度為2550-2650kg/m³，所述模擬蓋層的孔隙度為14-18％。

進一步地，所述模擬基底的上側鋪設模擬蓋層；所述模擬蓋層包括由下而上依次鋪設的第一脆性地層、中間韌性層和第二脆性地層；且所述第一脆性地層/第二脆性地層的離散元顆粒的彈性模量與所述中間韌性層的離散元顆粒的彈性模量之比為900:1-1100:1。

進一步地，所述第一脆性地層/第二脆性地層的離散元顆粒的彈性模量為2×10⁹-4×10⁹pa，所述中間韌性層的離散元顆粒的彈性模量為2×10⁶-4×10⁶pa。