胜坨地区现今构造应力场数值模拟及其对油气运聚的意义[J]论文.doc

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1、胜坨地区现今构造应力场数值模拟及其对油气运聚的意义王铜山金强'，朱光有'，周建林2,王锐¥宋守德*（1•石油大学（华东）地球资源与信息学院,山东东营257061；2.胜利油田胜利采油厂，山东东营257051；3.胜利油田物探研究院,山东东营257015；4.胜利油田现河采油厂,山东东营257068）摘要：在地质特征和实际资料分析的基础上，确认晚第三纪以来（包含成藏期）胜坨地区的构造应力场为现今构造应力场，并通过建立合理的地质模型、力学模型和数学模型，运用二维有限单元法实现了对胜坨地区沙二段现今构造应力场的数值模拟。计算出水平最大主应力、最小主应力、剪应力值。其主要分布特征表现为：最大主应力具有

2、明显的非均匀性；最小主应力非均匀性不明显；剪应力非零值区主要分布于断裂带。扌艮搪构造应力场特征和胜坨地区油气分布状态，进一步探讨了在构造应力作用下油气运移的趋势和指向以及聚集的有利部位，并指出油气的运聚受最大主应力控制。关键词：构造应力场；主应力；数值模拟；有限单元法；油气运聚；胜坨地区中图分类号：P554文献标识码：A文章编号：1000-274X（2004）0052.09构造应力场是导致构造变形的应力场⑴，也就是地売内某一瞬吋-定范围内构造应力的状态。构造应力场的研究，有助于了解盆地动力学特征，并在盆地分析研究屮定最解决相关构造地质问题囚。随着有限元理论的完善和计算机软件的出现，包括应力场模

3、拟在内的各种数值模拟技术渐趋成熟。目前，有限小元法数值模拟是应力场研究当中的首选方法⑶。ANSYS5.7软件常用于固体、流体及热力学的有限元分析，本文运用该软件实现数值模拟，为构造应力场综合分析提供定量结果。地壳中的各种地质现象都与构造应力作用密切柑关⑷，同样，在油气的生成、运移和聚集成藏的过程中，构造应力也起着重要作用。盆地在生坯高峰期和油气运移期的应力场对油气的宏观分布有重要的控制作用，尤其是现今构造应力场往往决定了区域油气分布的基本格局®。研究表明，胜坨地区所在的东营凹陷馆陶中后期至明化镇末期为生排烧高峰期，通过対胜坨地区馆陶期以来各层系的断裂系统详细地分解和断层构造力学分析，确认晚第三

4、纪以來的构造应力场为现今构造应力场。因此，我们通过有限单元法数值模拟技术,重点研究现今构造应力场，查明其分布特征,探讨构造应力场与油气运聚的关系。1胜坨地区地质概况胜坨地区位于济阳拗陷东营凹陷北部陡坡断裂构造带中段，北靠陈家庄凸起，南接中央断裂背斜带，西南为利津洼陷，东南为民丰洼陷，勘探面积约230kn?（见图1）。自20世纪60年代中期以來，相继发现了胜坨、宁海2个油气皿，自下

5、佃上有沙四段、沙三段、沙二段、沙—•段、东营纽.、馆陶组和明化镇纽.等7套含油层系，累计上报探明加控制储量5亿多吨⑹。英中，沙二段一沙三'亚段是主力含油层系（见图2）,占油皿总储量的82.3%⑺。收稿日期：2003-

6、09-23审稿人：王震亮，西北大学地质学系教授T757OT120O■850OT53I'XT743Y43km□同回EKIE3沙…段含汕面枳晰层井号拼图线构造等沁1L说明胜坨油田为沙二顶构造图,宁海油田为沙…'构适图，其他览区为厂构适图ooT76I1-1?T23T128图2胜坨地区沙二段有限元网格划分及边界载荷图Fig.2StructureanddistributionofoilandgasofthesecondmemberofShahejieFormationinShengtuoarea胜北断层是胜坨地区的主控断层，走向近东西，倾向近南北，平面上呈弧形展布，延伸25km左右，沙四末期开始发育，延

7、续活动至明化镇早期，对胜利村和坨庄滚动背斜的产生以及胜坨地区的沉积体系、油气成藏起到了控制作用。其派生的次级断层规模较小，后期断裂依附于先成断裂，没有対先成构造格局形成质的破坏，只是使其进一步复杂化（见图2）现今构造应力场有限单元法数值模拟2.1地质模型的建立以胜坨地区T?构造图为基础建立沙二段二维地质模型，模型整体为矩形区域。为了便于施加载荷，模型的边界应与载荷方向垂直或平行。依据济阳拗陷现今最大主应力测量资料⑻，确定研究区现今瑕大主应力方向为SEE100°,故施加边界载荷方向也为SEE100°,II模型东西边界収为SEE100。方向，南北边界収为NNE10。方向（见图3）。2.2力学数学模

8、型的建立2.2.1模型单元的划分一一网格划分按照有限元数值分析所要求的数学、力学规则，将地质模型进行网格划分，连续地层采用8节点四边形单元，断裂带则采用6节点三角形单元。据此，建立模型划分贰元6074个，节点18209个（见图3）。模型収为平而，以便于边界条件的处理和数据報理并保证模型的止确性°18MPa图3胜坨地区沙二段有限元网格划分及边界载荷图Fig.3Finiteelementgridstm