一种前陆冲断带的数值模拟方法和装置与流程

本发明涉及一种前陆冲断带的多滑脱复杂构造变形演化的数值模拟方法和装置，属于石油地质勘探。

背景技术：

1、前陆冲断带(foreland thrust/fold-thrust belt)处于造山带与盆地之间的盆—山结合过渡部位，是造山带向盆地方向大规模掩冲推覆、盆地所在块体向造山带之下俯冲碰撞所形成的冲断系统。该带地处前陆盆地活动翼，是丰富油气资源聚集的主要场所。勘探实践和研究也表明，前陆冲断带具有丰富的油气聚集，在盆地分析和油气勘探中占有重要地位。

2、在前陆冲断带或前陆盆地油气勘探过程中，由于地震资料差，构造多解性强，数值模拟技术逐渐成为了研究前陆冲断带复杂构造变形机制的重要手段。然而，由于前陆冲断带受控影响因素众多、演化过程复杂，其地质模型和数值模型构建过程存在诸多重点和难点，针对前陆冲断带演化的数值模拟研究相对较少，尤其是指导油气勘探的多滑脱复杂构造的数值模拟研究更是缺乏。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的是解决现有的前陆冲断带多滑脱复杂构造变形演化数值模拟技术不够精细度、可靠度不足的问题，实现多因素控制下的前陆冲断带多滑脱复杂构造变形演化的数值模拟。

2、本发明一方面提供一种前陆冲断带的数值模拟方法，其中包括：

3、根据数值模拟需求以及作为数值模拟对象的前陆冲断带的地质资料，确定并获取数值模拟所需的基本参数；

4、基于所述数值模拟对象的地层分布和测井数据构建地层模型，并基于所述基本参数对所述地层模型进行设置；

5、基于所述基本参数设定数值模拟的边界条件；

6、基于所述边界条件求解质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程解得到所述地层模型的速度场、压力场和温度场的场数据；求解地形扩散方程和河流侵蚀速率方程得到所述地层模型的地形地貌的演化数据；求解挠曲均衡方程得到所述地层模型的基底沉降幅度；

7、输出所述场数据、所述演化数据和所述基底沉降幅度。

8、本发明另一方面提供一种前陆冲断带的数值模拟装置，其中包括：

9、基本参数获取模块，用于根据数值模拟需求以及作为数值模拟对象的前陆冲断带的地质资料，确定并获取数值模拟所需的基本参数；

10、地层模型构建模块，用于基于所述数值模拟对象的地层分布和测井数据构建地层模型，并基于所述基本参数对所述地层模型进行设置；

11、边界条件设置模块，用于基于所述基本参数设定数值模拟的边界条件；

12、方程迭代求解模块，用于基于所述边界条件求解质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程解得到所述地层模型的速度场、压力场和温度场的场数据；求解地形扩散方程和河流侵蚀速率方程得到所述地层模型的地形地貌的演化数据；求解挠曲均衡方程得到所述地层模型的基底沉降幅度；

13、数据输出模块，用于输出所述场数据、所述演化数据和所述基底沉降幅度。

14、本发明上述各方面至少实现了如下技术效果：

15、(1)本发明实施例与以往前陆冲断带多滑脱复杂构造的数值模拟技术相比，采用了地形扩散与河流侵蚀耦合的地表过程模型，能更好地模拟实际地质过程中河流侵蚀主导的地貌演化过程。

16、(2)本发明实施例与以往前陆冲断带多滑脱复杂构造的数值模拟技术相比，采用了挠曲沉降的基底沉降模型，更加贴近地质事实。

17、(3)本发明实施例与以往前陆冲断带多滑脱复杂构造的数值模拟技术相比，实现了“双侧汇聚型”前陆冲断带变形演化的模拟，可以完成两个前陆冲断带的同时模拟的复杂情况。

18、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所记载的结构来实现和获得。

19、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种前陆冲断带的数值模拟方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基本参数包括：地层模型参数、数值模拟控制参数、热学参数、岩性的物性参数、地表过程和基底沉降参数中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述基本参数设定数值模拟的边界条件包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，设定数所述热学边界条件包括：设定数值模拟的地表面恒定温度，左右边界绝热，底边界恒定热流值的边界条件。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述作为数值模拟对象的前陆冲断带为单个前陆冲断带，设定所述力学边界条件包括：

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述作为数值模拟对象的前陆冲断带为由两个前陆冲断带构成的山脉的双侧汇聚模型，设定所述力学边界条件包括：

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述基本参数对所述地层模型进行设置包括：

9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述地层模型参数包括：地层模型的宽度和深度、各岩层的厚度及岩石岩性、以及横纵向网格分辨率。

10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述热学参数包括：热导率、比热容、热膨胀系数、地温梯度、热产率、以及地壳热流值。

11.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述岩石岩性的物性参数包括：与岩石岩性对应的体模量、剪切模量、密度、内聚力、抗拉强度、内摩擦角、膨胀角以及粘度。

12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1～11中任一项所述的方法。

13.一种计算机设备，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1～11中任一项所述的方法。

14.一种前陆冲断带的数值模拟装置，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开一种前陆冲断带的数值模拟方法和装置，其中方法包括：确定并获取数值模拟所需的基本参数；构建地层模型，并基于基本参数对所述地层模型进行设置；设定数值模拟的边界条件；求解质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程解得到所述地层模型的速度场、压力场和温度场的场数据；求解地形扩散方程和河流侵蚀速率方程得到所述地层模型的地形地貌的演化数据；求解挠曲均衡方程得到所述地层模型的基底沉降幅度；输出计算出的上述数据。本发明能更好地模拟实际地质过程中河流侵蚀主导的地貌演化过程。

技术研发人员：王丽宁,鲁学云,陈竹新,苏楠,任荣
受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24