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[原创]分形学原理与应用—多期构造运动背景下海相沉积地层古流体流动与油气保存条件定量评价 [复制链接]

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离线hakulamata
 
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只看楼主 倒序阅读 使用道具 0楼 发表于: 2009-08-18 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
— (allex02) 刊物上公开发表了吗?谢谢 (2009-08-19 06:58) —
       多期构造运动背景下的古流体活动与油气动态保存条件是国内外研究的前沿领域,也是制约我国南方海相油气勘探取得重大突破的关键科学问题之一。不同尺度的脉体是古流体活动的客观标志体,所以脉体的空间分布特征是评价古流体流动与油气保存条件的一个重要内容。分形分布(fractal)的特点是要求大于某一特征尺度物体的频度数与物体特征尺度(阀值)之间存在幂指数关系,其核心是“标度不变性”,即“自相似性” (Mandelbort ,1982;杨新社,1991) ,是以分维数、自相似性、统计自相似性和幂函数等为工具来研究某一类无规则、混乱而复杂但部分与整体有相似性的地质标志体体系。许多地质现象具有标度不变性,例如岩石裂缝、断层、地震、火山喷发、矿藏和油井的频度和特征值大小之间的分布(付晓飞等,2007;申维,2008;谢焱石等,2002;Christopher C B 等,1995)。在分形概念被提出之前很长一段时间,人们从经验上就认识到幂指数型的统计关系适用于许多地质现象,同时关于地质现象的统计研究表明,幂指数分布并不是唯一的,还有如正态分布、负指数分布等,但幂指数分布规律是唯一不含特征分布长度的分布方式(Turcotte D,1986, 1992),因此它可以作为研究具有标度不变性特征地质现象的有效手段。裂缝作为含油气盆地中的一种重要的地质现象,其形成过程具有随机自相似性,它的分布和几何形态具有明显的分形结构特征,因此应用分形学原理能够定量评价不同结构构造特征脉体厚度、脉体的空间展布特征,反映古流体活动规律与油气动态保存条件。自20世纪80年代以来分形研究已经广泛地应用在孔隙裂缝分布、网络、大小分布和其他许多领域(Gillepsie P A,1993;McCaffrey 等,1999)。近年来,伴随对油气、矿产类裂缝及脉体富集规律分形学的研究,对于它们的空间结构学以及对烃类流体流动的影响获得了重要的进展(Rijken and Cooke,2001;Hoffmann等,2004;Odling,1999,1992;)。
        大部分裂隙和脉簇不是无章而是集中分布的,多数呈幂律分布(Manning,1994;Johnston& Mccaffrey,1996)。对于线形横剖面而言,根据非线性理论的分形分析理论和方法,测量尺度(t)与大于该尺度的脉体总条数(NT>t)服从幂级定律:
        NT=CT-D中NT是脉体厚度≥T的统计数值,D为对数图斜率(分维值)
用NT-T作对数图,为一条斜率为(-D)的直线,用回归法确定D值,D值的大小反映了脉体的聚集程度(Gillespie 等,1999;McCaffrey 等,1999;Bonnet等,2001)。根据大量研究理论和实际研究成果,D值小于1,表明脉体的宽度大小分异,其充填的构造具有较大的、非线形的开放空间,或有较大的流体压力,裂隙被挤开和发展,流体因而具有极高的活动能力,进入裂隙并发生沉淀;D值等于1,表明脉体的厚度比较均一,具有单一的、很小的开放空间,未形成裂隙贯通的网络系统;而D值大于1,多表明有孤立或单一方向裂隙系统,以细脉或低开度裂隙充填发育为主。
         对于裂缝空间分布特征分析,常采用Ns-S对数图来进行对比研究(Harris 等,1991; Gillespie 等,1993),Ns是指相邻脉体距离大于阀值S的数量,通过统计临近脉体间距大小与脉体数量来定性评价裂缝空间分布规律。自然界中裂缝形成经历多期复杂的过程,而非一蹴而就,裂缝的空间间距特征变化伴随裂缝发育过程也具有一定的规律(Revies等,1992;Zazoun,2008):从正态分布规律到对数正态分布规律、负指数规律乃至幂率分布规律,其对应于裂缝发育的三种分布状态:均匀分布、随机分布、簇生聚集状态,但在实际野外研究中却主要以负指数和幂率分布规律为主,其余则少见报道(Brooks等,1995;Zazoun,2008),因而该定性规律研究具有一定争议。
变差(异)系数(Coefficient of variation),Cv,是目前最简单及有效的评价阀值(≥t)裂缝或脉体聚集发育程度的定量评价方式之一(Cox and Lewis,1966;Gillespie 等,1999,2001;Andre Mayer,2007):
           Cv=σs/ μs   其中 σs为相邻脉体间距的标准偏差, μs为平均间距
          Cv能定量描述从反簇生稀松(anticlustering)到簇生聚集(clustering)过程脉体发育的空间分布特征,Cv>1,为脉体簇生聚集发育,流体活动性强;Cv<1,脉体反簇生稀松发育,流体活动性弱;严格按照等距分布的脉体其标准偏差为0,因此Cv=0。对于聚集簇生发育特征脉体,伴随流体活动新生脉体优势发育于早期脉体附近,相反具反簇生稀松发育特征的脉体,新生脉体的发育具有更大的随机性。脉体空间分布规律可以用宽度大于特定阀值脉体的间距变差系数与特征阀值的对数图简单有效的展现。一般而言,泊松分布规律伴随脉体大小变化变差系数Cv恒定,所以周期性或者恒定间距脉体Cv=0;由于细脉束普遍比开度较大的脉体聚集发育,因而具分形特征或幂律分布规律脉体变差系数Cv伴随阀值脉体大小的增大而减小。
           南方海相沉积地层多期节理脉体发育,基于野外详细露头构造特征解析、节理分期分组,运用分形学原理定量化探讨不同期、不同组节理分形特征,进一步结合区域构造演化特征或年代学定年,能够对多期构造运动背景下古流体活动特征或区域保存条件达到定量评价。

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笑韵 威望 +1 鼓励分享原创 鼓励分享技术 2009-08-18
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只看该作者 1楼 发表于: 2009-08-18 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
不懂这方面,支持一下
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只看该作者 2楼 发表于: 2009-08-19 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
刊物上没有发表,这些理论早期主要用于矿床学,国内基本未见基于露头脉体分形研究,可以说是前沿问题。

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