本發(fā)明屬于地下儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)安全，特別涉及一種儲(chǔ)氣庫(kù)斷層垂向穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、儲(chǔ)氣庫(kù)密封性評(píng)價(jià)是決定能否建庫(kù)的首要指標(biāo)、是影響安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素、是提壓擴(kuò)容的重要依據(jù)，意義重大，通過(guò)密封性定量評(píng)價(jià)實(shí)現(xiàn)的提壓也是提升氣庫(kù)運(yùn)行效率最直接有效的方式，但高速高強(qiáng)度注采，交變載荷工況下，氣庫(kù)存在斷層失穩(wěn)造成氣體沿?cái)鄬哟瓜蛐孤?、燃燒、爆炸以等高風(fēng)險(xiǎn)危害，這些風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生的重要原因就是注采過(guò)程中地層壓力的急劇變化以及由此引起的庫(kù)區(qū)地下應(yīng)力場(chǎng)的變化，亟需斷層垂向穩(wěn)定性定量評(píng)價(jià)，指導(dǎo)儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行過(guò)程斷層穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)評(píng)估，從而保障儲(chǔ)氣庫(kù)在安全運(yùn)行前提下的提壓增容。

2、目前國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)氣庫(kù)通常采用泥巖涂抹系數(shù)等靜態(tài)定性密封性評(píng)價(jià)方法，無(wú)法明確斷層的承壓極限，因此國(guó)內(nèi)外大多以原始地層壓力作為上限壓力，提壓依靠經(jīng)驗(yàn)，尚無(wú)斷層垂向穩(wěn)定性定量評(píng)價(jià)相關(guān)技術(shù)手段及提壓的科學(xué)依據(jù)。

3、伴隨儲(chǔ)氣庫(kù)多周期往復(fù)注采，油氣水反復(fù)驅(qū)替，地質(zhì)條件、應(yīng)力場(chǎng)較開(kāi)發(fā)初期已經(jīng)發(fā)生了巨大變化，蓋層、斷層密封性變得尤為復(fù)雜，以往單純考慮地質(zhì)泥巖涂抹因子的方法不適合儲(chǔ)氣庫(kù)多周期注采的評(píng)價(jià)，為明確儲(chǔ)氣庫(kù)提壓上限值，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氣庫(kù)注采過(guò)程斷層動(dòng)態(tài)封閉性定量預(yù)測(cè)，有必要開(kāi)展斷層的注采動(dòng)態(tài)密封性評(píng)價(jià)，研究一種充分綜合考慮地質(zhì)特征及注采交變載荷工況下庫(kù)區(qū)壓力、應(yīng)力變化，定量表征氣庫(kù)斷層垂向封閉能力的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明解決以往無(wú)法定量表征儲(chǔ)氣庫(kù)斷層注采動(dòng)態(tài)密封性的問(wèn)題，綜合考慮地質(zhì)特征及注采應(yīng)力變化等因素，通過(guò)創(chuàng)建儲(chǔ)氣庫(kù)斷層垂向穩(wěn)定性定量評(píng)價(jià)方法及系統(tǒng)，進(jìn)而量化斷層動(dòng)態(tài)密封性承壓極限，為儲(chǔ)氣庫(kù)提壓運(yùn)行提供科學(xué)依據(jù)。

2、本發(fā)明的第一個(gè)目的，通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種儲(chǔ)氣庫(kù)斷層垂向穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法，包括：

4、建立儲(chǔ)氣庫(kù)三維精細(xì)應(yīng)力場(chǎng)模型；

5、基于儲(chǔ)氣庫(kù)三維精細(xì)應(yīng)力場(chǎng)模型和孔隙壓力動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)，提取儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)；

6、基于儲(chǔ)氣庫(kù)三維精細(xì)應(yīng)力場(chǎng)模型和斷面三角網(wǎng)格剖分法，獲得斷面動(dòng)態(tài)應(yīng)力模型；

7、基于儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和斷面動(dòng)態(tài)應(yīng)力模型，確定斷層穩(wěn)定指數(shù)；

8、基于斷層穩(wěn)定指數(shù)，完成端面垂向穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。

9、在本發(fā)明實(shí)施例中，所述儲(chǔ)氣庫(kù)三維精細(xì)應(yīng)力場(chǎng)模型根據(jù)測(cè)井、測(cè)試、巖心資料以及地震解釋成果、地質(zhì)分析資料建立。

10、在本發(fā)明實(shí)施例中，所述儲(chǔ)氣庫(kù)三維精細(xì)應(yīng)力場(chǎng)模型包括全地層段垂向應(yīng)力、全地層段最大水平應(yīng)力模型、全地層段最小水平應(yīng)力模型、興隆臺(tái)儲(chǔ)層段垂向應(yīng)力模型、興隆臺(tái)儲(chǔ)層段最大水平應(yīng)力模型和興隆臺(tái)儲(chǔ)層段最小水平應(yīng)力模型。

11、在本發(fā)明實(shí)施例中，所述孔隙壓力動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)基于三維孔隙壓力模型提取獲得的。

12、在本發(fā)明實(shí)施例中，所述基于儲(chǔ)氣庫(kù)三維精細(xì)應(yīng)力場(chǎng)模型和孔隙壓力變化數(shù)據(jù)，提取儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，包括：

13、基于儲(chǔ)氣庫(kù)三維精細(xì)應(yīng)力場(chǎng)模型和孔隙壓力動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)，進(jìn)行滲流-地應(yīng)力耦合的四維地應(yīng)力模擬研究；

14、基于四維地應(yīng)力模擬研究，獲得儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

15、在本發(fā)明實(shí)施例中，所述儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)包括三維楊氏模量動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、三維最小水平主應(yīng)力動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和三維最大水平主應(yīng)力動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

16、在本發(fā)明實(shí)施例中，所述基于儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和斷面動(dòng)態(tài)應(yīng)力模型，確定斷層穩(wěn)定指數(shù)，包括：

17、基于儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和斷面動(dòng)態(tài)應(yīng)力模型，確定斷面的正應(yīng)力和剪應(yīng)力；

18、基于斷面的正應(yīng)力和剪應(yīng)力，確定斷層穩(wěn)定指數(shù)的數(shù)值。

19、在本發(fā)明實(shí)施例中，所述正應(yīng)力按照以下公式確定：

20、σn＝0.5(σ1+σ3)+0.5(σ1-σ3)cosβ，

21、其中，σn為正應(yīng)力，σ1為最大主應(yīng)力，σ3為最小主應(yīng)力，β為最大主應(yīng)力與斷層面之間的夾角。

22、在本發(fā)明實(shí)施例中，所述剪應(yīng)力按照以下公式確定：

23、τnet＝0.5(σ1-σ3)sinβ，

24、其中，τnet為剪應(yīng)力。

25、在本發(fā)明實(shí)施例中，所述斷層穩(wěn)定指數(shù)按照以下公式確定：

26、tau＝τnet'/μ(σn-pp)，

27、其中，tau為斷層穩(wěn)定指數(shù)，τnet'為三軸主應(yīng)力在斷面產(chǎn)生的剪切分量之和，μ為斷面滑動(dòng)摩擦系數(shù)，pp為孔隙壓力。

28、在本發(fā)明實(shí)施例中，所述基于斷層穩(wěn)定指數(shù)，完成端面垂向穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，包括：

29、根據(jù)斷層穩(wěn)定指數(shù)，獲得臨界孔隙壓力；

30、根據(jù)臨界孔隙壓力的大小，完成端面垂向穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。

31、本發(fā)明的第二個(gè)目的，通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

32、一種儲(chǔ)氣庫(kù)斷層垂向穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于，包括：三維模型建立模塊、提取模塊、斷面模型模塊、分析模塊和評(píng)價(jià)模塊；

33、所述三維模型建立模塊用于建立儲(chǔ)氣庫(kù)三維精細(xì)應(yīng)力場(chǎng)模型；

34、所述提取模塊用于基于儲(chǔ)氣庫(kù)三維精細(xì)應(yīng)力場(chǎng)模型和孔隙壓力動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)，提取儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)；

35、所述斷面模型模塊用于基于儲(chǔ)氣庫(kù)三維精細(xì)應(yīng)力場(chǎng)模型和斷面三角網(wǎng)格剖分法，獲得斷面動(dòng)態(tài)應(yīng)力模型；

36、所述分析模塊用于基于儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和斷面動(dòng)態(tài)應(yīng)力模型，確定斷層穩(wěn)定指數(shù)；

37、所述評(píng)價(jià)模塊用于基于斷層穩(wěn)定指數(shù)，完成端面垂向穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。

38、在本發(fā)明實(shí)施例中，所述儲(chǔ)氣庫(kù)三維精細(xì)應(yīng)力場(chǎng)模型根據(jù)測(cè)井、測(cè)試、巖心資料以及地震解釋成果、地質(zhì)分析資料建立。

39、在本發(fā)明實(shí)施例中，所述提取模塊包括模擬子模塊和運(yùn)行動(dòng)態(tài)子模塊；

40、所述模擬子模塊用于基于儲(chǔ)氣庫(kù)三維精細(xì)應(yīng)力場(chǎng)模型和孔隙壓力動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)，進(jìn)行滲流-地應(yīng)力耦合的四維地應(yīng)力模擬研；

41、所得運(yùn)行動(dòng)態(tài)子模塊用于基于四維地應(yīng)力模擬研究，獲得儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

42、在本發(fā)明實(shí)施例中，所述儲(chǔ)氣庫(kù)三維精細(xì)應(yīng)力場(chǎng)模型包括全地層段垂向應(yīng)力、全地層段最大水平應(yīng)力模型、全地層段最小水平應(yīng)力模型、興隆臺(tái)儲(chǔ)層段垂向應(yīng)力模型、興隆臺(tái)儲(chǔ)層段最大水平應(yīng)力模型和興隆臺(tái)儲(chǔ)層段最小水平應(yīng)力模型。

43、在本發(fā)明實(shí)施例中，所述孔隙壓力動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)基于三維孔隙壓力模型提取獲得的。

44、在本發(fā)明實(shí)施例中，所述儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)包括三維垂向應(yīng)力動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、三維最小水平主應(yīng)力動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和三維最大水平主應(yīng)力動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

45、在本發(fā)明實(shí)施例中，所述分析模塊包括應(yīng)力子模塊和斷層指數(shù)子模塊；

46、所述應(yīng)力子模塊用于基于儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和斷面動(dòng)態(tài)應(yīng)力模型，確定斷面的正應(yīng)力和剪應(yīng)力；

47、所述斷層指數(shù)子模塊用于用于基于斷面的正應(yīng)力和剪應(yīng)力，確定斷層穩(wěn)定指數(shù)。

48、本發(fā)明的第三個(gè)目的，可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

49、一種電子設(shè)備，包括：處理器、通信接口、存儲(chǔ)器和通信總線，其中，處理器、通信接口和存儲(chǔ)器通過(guò)通信總線完成相互間的通信；

50、存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)有程序和/或指令；

51、處理器，用于執(zhí)行所述程序和/或指令；

52、其中，所述處理器在執(zhí)行所述程序和/或指令時(shí)，實(shí)現(xiàn)如上述的儲(chǔ)氣庫(kù)斷層垂向穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法。

53、本發(fā)明的第四個(gè)目的，可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

54、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述的儲(chǔ)氣庫(kù)斷層垂向穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法。

55、本發(fā)明的有益效果：

56、本發(fā)明提供的儲(chǔ)氣庫(kù)斷層垂向穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法及系統(tǒng)，通過(guò)斷層指數(shù)實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行動(dòng)態(tài)(即綜合表征了地質(zhì)特征及注采交變載荷工況下庫(kù)區(qū)壓力、應(yīng)力變化)與孔隙壓力之間關(guān)系表征，進(jìn)而確定了在儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行動(dòng)態(tài)下的臨界孔隙壓力，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)臨界孔隙壓力對(duì)斷層的密封垂向動(dòng)態(tài)封閉能力，解決了以往無(wú)法定量表征儲(chǔ)氣庫(kù)斷層注采動(dòng)態(tài)密封性的問(wèn)題，綜合地質(zhì)特征及注采動(dòng)態(tài)應(yīng)力變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)油田儲(chǔ)氣庫(kù)斷層垂向封閉能力的定量評(píng)價(jià)，提高評(píng)價(jià)精度，確定斷層動(dòng)態(tài)密封性承壓極限，為儲(chǔ)氣庫(kù)的提壓增容提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)使儲(chǔ)氣庫(kù)群各氣庫(kù)上限運(yùn)行壓力均得到了提升，增加儲(chǔ)氣庫(kù)群的工作氣量，從根本上保證了雙臺(tái)子儲(chǔ)氣庫(kù)群的高效安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了斷層密封性評(píng)價(jià)由靜態(tài)到動(dòng)態(tài)、定性到定量、單一到多元化評(píng)價(jià)的飛躍。

57、在本發(fā)明中，提供了一套儲(chǔ)氣庫(kù)斷層垂向穩(wěn)定性定量評(píng)價(jià)的方法，該方法適用于儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)及運(yùn)行過(guò)程中對(duì)上限壓力的確定定量評(píng)價(jià)研究。

58、本發(fā)明提供儲(chǔ)氣庫(kù)斷層垂向穩(wěn)定性定量評(píng)價(jià)方法對(duì)儲(chǔ)氣庫(kù)群密封性定量評(píng)價(jià)、指導(dǎo)儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)，保障儲(chǔ)氣庫(kù)高效運(yùn)行具有重要意義。

59、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)以及附圖中所指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。