構造主曲率法是指使用趨勢面分析與差分法相結合的方法,處理離散的構造層面數據,計算構造面主曲率,選取各點主方向上兩個主曲率值中絕對值較大者作為裂縫發育區預測的依據。
基本介紹
- 中文名：構造主曲率法
- 外文名：principal curvature
- 提出時間：1968年
- 提出人：Murray
- 學科：岩石學
- 計算方法：趨勢面擬合法等
- 套用：預測裂縫間距
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曲率值
曲率值被引入研究地下岩石的破裂，首先見到的是Murray（1968）對美國北達科他州Sanish油田的成功套用。這一方法從上世紀70年代初被引入到國內而進行對裂縫的預測後（戴彈申、徐中英等，1980、1981），經過20多年的不斷探索，該方法得到了進一步的完善。構造層面的曲率值反映岩層彎曲程度的大小，因此可以利用岩層面的曲率值分布來評價因構造彎曲作用而產生的縱張裂縫的發育情況。曲率值越大，岩層越彎曲，其破裂程度越高，構造裂縫越發育。同時，構造裂縫的發育還與其所在的構造部位有關，距背斜軸線越近，構造裂縫密度越大。
套用前提
裂縫的曲率分析方法建立了破裂作用與油層厚度和構造曲率之間的關係，並計算了與此相關的裂縫孔隙度和滲透率。這種方法需要以下的假設前提：
（1）岩石是脆性的，並且主要靠破裂作用來屈服，且裂縫的形成是由於地層的彎曲變形，而非其它因素所致，如覆蓋層的侵蝕，岩石體積的收縮等；
（2）研究的地層必須滿足前述力學模型，即岩層是受力變形而彎曲的；
（3）曲率值只能反映彎曲岩層面上由於彎曲派生的抗張應力而形成的張性裂縫的多少；
（4）不考慮岩層的塑性變形。
基本原理
曲率是描述曲線上任一點的彎曲程度。曲率是一條曲線的二維屬性，它是一個圓半徑的倒數，可以反映一個弧形的彎曲程度，曲率越大越彎曲。對於脆性岩石，岩石裂縫發育程度成正比。所以，用構造主曲率法評價裂縫是合理的。
當岩石受構造應力擠壓時，會沿某一方向發生彎曲（初始岩層是無彎曲的岩層），中性面以上部位承受拉張應力而形成張裂縫（右圖）。中性面以下則承受擠壓力，不能形成張裂縫。曲率法是根據岩層發生形變與曲率的關係來預測張裂縫的分布，一般曲率越大，張應力也越大，張裂縫也越發育，曲率值可間接反映張裂縫的多少（相對值）。
計算方法
（1）趨勢面擬合法：
趨勢面擬合法是將含有地質特徵的觀測值分離成趨勢值及觀測值兩部分，然後提取滿足某種形式的、代表曲面的二元函式，用以擬合地質特徵的趨勢面變化。
將構造面抽象為一個數學曲面W=W（x,y）,它在點（x,y）處的三維最大主曲率為：
（2）曲面差分法：
變差函式是指區域變化量（x）在x與x+h兩點處的增量的方差之半，即區域化變數在相距為h的任意兩點處的平方差值的一半。根據樣品點計算的變差函式叫試驗變差函式，差分法的曲率計算與趨勢面中的曲率計算是相同的。
（3）傾角變化率法：
根據地震剖面圖或地震構造圖測定相距△S兩點的傾角變化率
，作為兩點曲率近似值。
該方法要求所取兩點間距應儘量小，保證一定精確度。
（4）樣條函式法：
這是一種曲線擬合的方法，通常以三次樣條函式來模擬複雜的曲線軌跡。曲率半徑計算公式：
（5）三點法：
數據格線化後，在每一行上依次提取等間距三點的海拔高度，在構造剖面上便構成一個圓弧。根據點距及深度即可計算圓心坐標，進而求出三點的平均曲率值R。
套用
勘探裂縫性油氣藏的關鍵之一是預測高密度裂縫帶的空間分布,開發裂縫性油氣藏的注采井網部署和調整也需要了解裂縫的方向、密度、地下開度等特徵。構造面曲率在一定程度上控制了裂縫發育的密度、方向、寬度和深度,自從MurrayGH於1968年首次套用構造面曲率定量分析裂縫以來,利用構造面曲率分析研究構造面破裂的方法不斷發展。
