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原文传递多刚性块体多期多方位伸-缩变形物理模拟实验方法

专利名称：	多刚性块体多期多方位伸-缩变形物理模拟实验方法
摘要：	本发明涉及的多刚性块体多期多方位伸‑缩变形物理模拟实验方法，它包括获取研究区的地层信息、构造状况，明确基底先存构造分布特征，利用地震资料对断层进行系统解释；依据断层精细解释结果，对断层几何学、运动学特征进行解析，判断当期应力场方向；编制构造发育史平衡剖面，明确断裂活动期次及强度；通过确定实际地区与实验模型的比例，等比例设计实验模型，按照基底断裂的形态与特征确定好刚性模型的形状及摆放特征；选取合适的实验材料，确定材料铺设厚度；加载实验动力装置，分阶段变形并铺设实验材料；记录实验过程数据及实验结果，得出实验结论。本发明用于对多期变形叠加盆地构造研究，模拟结果与实际变形特征十分吻合。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	黑龙江;23
申请人：	东北石油大学
发明人：	王琦;孙永河;陈树民;付晓飞;王有功;刘志达
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-12T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-11T00:00:00+0800
申请号：	CN201910185928.4
公开号：	CN109870358A
代理机构：	哈尔滨东方专利事务所
代理人：	曹爱华
分类号：	G01N3/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	163319 黑龙江省大庆市高新技术开发区学府街99号
主权项：	1.一种多刚性块体多期多方位伸-缩变形物理模拟实验方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、获取研究区地层信息、构造概况，明确基底先存构造分布特征，取得研究区地震数据资料；对地震剖面上可以识别的断层进行精细解释，绘制平面分布图；步骤二、依据断层精细解释结果，对断层几何学参数进行统计，包括：断层走向、倾角、延伸长度、最大断距及剖面组合样式等；并依据断层走向确定断层运动学背景，包括应力场方向；步骤三、编制构造发育史平衡剖面，通过对研究区构造解析，厘定研究区断层活动期次及各时期变形方向及变形程度；明确断层变形机制、确定断层演化规律；步骤四、根据实际研究区的尺寸，依据物理模拟实验尺寸相似性原则，按照比例缩小得到实验模型尺寸，根据实际研究区的基底先存构造分布，设置相应的挡板及底部刚性块体，包括固定挡板、移动挡板、刚性底板；结合实际地质状况确定刚性块体的边界形态、摆放角度及叠置关系；步骤五、根据实际研究区的地层信息及分布特征铺设砂体：依据物理模拟实验材料相似性原理，即实验模型与实际对象必须符合相似性原则，用不同粒径的干燥石英砂模拟脆性地层、用硅胶蜂蜜模拟塑性地层，实验过程中，相应的地层之间用一定粒度的彩色石英砂岩铺设薄薄一层作为标志层；相应的；按照研究区实际情况，选择相应的实验材料；按照实际盆地地层厚度和形态按比例确定实验材料需要铺设的模型厚度，将石英砂等材料铺设进模型变形产生的空间；步骤六、根据所述研究区构造活动期次及变形方向，结合构造发育史平衡剖面，确定研究构造演化的各个阶段及每个阶段的变形特征、应力的角度及方向，变形特征包括挤压过程、拉伸过程、地层沉积过程、地层剥蚀过程，利用计算机控制实验动力装置中挡板移动进而模拟所述研究区的构造变形；步骤七、实验过程数据的捕捉与采集：利用模型顶部的高清相机进行等间隔的拍摄，记录实验模型平面变形过程；实验结束后，铺设松散石英砂，用水润湿实验模型，使实验模型中的模拟材料固结，待模型完全固结后，通过一定方位一定间距切割试验模型，记录内部剖面情况；或通过3D扫描装置对模型进行扫描，将扫描数据传输到计算机中，进行实验过程数据的记录，并得出实验结果。 2.根据权利要求1所述的多刚性块体多期多方位伸-缩变形物理模拟实验方法，其特征在于：所述的步骤二中依据断层走向判断应力场方向的方法：根据断层与先存构造之间关系，将断层分为先存构造复活断层、先存构造相关断层及库伦断层，库伦断层的走向往往与当期应力场方向垂直，因此通过识别库伦断裂可以判断当期应力场的方向。 3.根据权利要求2所述的多刚性块体多期多方位伸-缩变形物理模拟实验方法，其特征在于：所述的步骤三中编制构造发育史平衡剖面的方法：剖面在遵循面积守恒的原则前提下，现今的剖面可以通过复原层位、加入剥蚀量、去压实作用、断距消除及层拉平方法将原始剖面复原至地层原始沉积形态或未变形状态。 4.根据权利要求3所述的多刚性块体多期多方位伸-缩变形物理模拟实验方法，其特征在于：所述的步骤三中厘定断层活动时期的方法：通过识别地震剖面上不整合界面，确定两个不整合界面之间的构造层，而构造层的形成时间就是一个构造期，进而确定构造活动时期；通过断距-埋深曲线法确定断裂的运动特征；通过断距与埋深的变化关系，确定断距高值区对应断裂初始破裂的层位，根据曲线的形态确定断裂的活动期次和活动特征。 5.根据权利要求4所述的多刚性块体多期多方位伸-缩变形物理模拟实验方法，其特征在于：所述的步骤三中厘定断层活动强度的方法：运用生长指数法确定断层活动强度，计算断层上盘沉积地层厚度与下盘相同层位地层厚度的比值，比值大于1表明断裂发生同沉积活动，比值等于1代表地层没有同沉积活动。 6.根据权利要求5所述的多刚性块体多期多方位伸-缩变形物理模拟实验方法，其特征在于：所述的步骤四中依据尺寸相似性原则确定实验模型尺寸：通过读取实际地区构造图或地质图，确定研究区分布范围、比例尺大小，实验模型的比例尺在1:10000-1：1000000之间；根据比例尺换算实验模型的尺寸；根据基底构造图先存构造的展布特征，将基底划分为若干个块体，块体边界形态与基底断裂展布特征一致；按照确定好的比例、尺寸及先存构造展布形态，在刚性聚乙烯板上切割出刚性基底实验模型，并按照实际地区进行摆放。 7.根据权利要求6所述的多刚性块体多期多方位伸-缩变形物理模拟实验方法，其特征在于：所述的步骤五中进行的实验材料选择、模型厚度的确定通过物理模拟实验相似性原则确定：（1）实验材料选择松散石英砂；（2）为了便于实验的观察且不影响实验结果，将干燥石英砂通过染色处理作为标志层，便于观察变形又不改变材料的内摩擦角；（3）通过对实际地区地震剖面的解释以及对构造演化的认识，结合钻井资料，确定各组地层的沉积厚度及残余厚度，按照实验模型比例换算出各层石英砂铺设的的厚度；（4）通过步骤三编制的构造发育史平衡剖面，确定各个时期变形量，变形量包括伸展量和收缩量；按照一定比例，将伸展量换算成实验动力装置的移动位移。 8.根据权利要求7所述的多刚性块体多期多方位伸-缩变形物理模拟实验方法，其特征在于：所述的步骤六利用计算机控制实验动力装置中挡板移动模拟所述研究区的构造变形方法：若所述构造演化过程包括地层的挤压过程，则根据所述构造演化过程的不同阶段和所述挤压过程的变形方向，用计算机控制挡板对模型进行挤压变形；若所述构造演化过程包括地层的拉伸过程，则根据所述构造演化过程的不同和所述伸展过程的变形方向，用计算机控制挡板对模型进行拉伸变形；若所述构造演化过程包括地层的沉积过程，则根据所述构造演化过程的不同和所述地层厚度按比例铺设相应粒径的石英砂或硅胶等材料；若所述构造演化过程包括地层的剥蚀过程，则根据所述构造演化过程的不同用鼓风机、毛刷或刮板去除模型一部分地层，进而模拟剥蚀。
所属类别：	发明专利