构造物理模拟和PIV有限应变分析对构造裂缝预测的启示

• 作者: 孙闯 尹宏伟 崔键 沈礼 贾东 陈竹新 魏东涛
• 来源期刊: 高校地质学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 物理模拟 粒子图像测速(PIV) 有限应变分析 构造裂缝预测
• 年，卷（期）: 2016,（1）
• 所属期刊栏目: 页岩气专栏
• 页码范围: 171-182
• 页数: 12页
• 分类号: P618.13
• 字数: 11214字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2015238

摘要

油气储层中构造裂缝发育与有限应变状态关系密切,为了探索有限应变分析与构造裂缝预测的新技术方法,此次研究设计完成了一组单侧挤压收敛模型的物理模拟实验,并引入粒子图像测速(PIV,Particle Image Velocimetry)技术对实验过程进行了定量化分析.实验模型在垂向上为含粘性层的多层结构,实验结果形成了一个肉眼可见的箱状褶皱.通过PIV技术可以获取实验模型变形演化过程中各阶段的位移场数据,计算出各阶段的增量应变,实现从初始状态到褶皱形成之后整个变形过程的有限应变分析,探讨构造裂缝成因机制和分布规律,进行定量化裂缝预测.挤压变形过程初期,应变分布范围很广,有限应变较弱(约4%~8%),在挤压方向上的线应变表现为弱压应变,在垂向上的线应变表现为弱张应变,这种现象是褶皱和断层产生前平行层缩短和层增厚的纯剪变形结果,也是区域型张裂缝和剪裂缝形成的主要机制.褶皱和断层即将发育之时至发育之后,应变局限在断层发育的剪切带及附近区域,有限应变表现为较强(达20%)的剪切应变和剪切张应变,是断层面附近简单剪切变形作用的结果,也是局部型剪裂缝和张剪裂缝形成的主要机制.