基于地质力学与多因素驱动的离散裂缝网络建模创新方法研究

本文提出了一种创新的离散裂缝网络(DFN)建模方法，通过整合地质力学特征（应力场、断层邻近度、岩性等）和多尺度约束条件，构建了克深8气田裂缝强度模型。该研究突破了传统DFN模型统计拟合的局限性，实现了从露头观测、岩心分析到成像测井的多源数据融合，为超深层致密砂岩气藏（深度>6000m）的裂缝表征提供了新范式，对优化储层开发策略具有重要指导意义。

　　

Highlight

与传统主要依赖统计拟合和经验参数的DFN模型不同，我们的方法将关键地质力学驱动因素——包括原位应力场（in-situ stress field）、岩性（lithology）、断层邻近度（fault proximity）、构造曲率（structural curvature）和沉积相（sedimentary facies）——整合到统一的裂缝发育强度模型中。这种基于物理机制的框架不仅提高了裂缝空间分布预测的准确性，还能捕捉不同地质背景下裂缝的尺度异质性特征。

Developmental characteristics of structural fractures

克深8气田岩心裂缝观测显示，研究区裂缝以剪切缝（shear fractures）和张剪缝（extensional shear fractures）为主（图2a-b），具有高角度和垂直延伸的特征。裂缝开度主要集中在0-0.4mm范围，密度区间为0.41-0.76条/米，优势走向呈NNW-SSE和NEE-SWW方向。值得注意的是，石膏和方解石是主要的裂缝充填矿物，且近断层区域（特别是主断层附近）裂缝发育程度显著增强。

Discussions

研究揭示了三个重大构造事件对裂缝系统的塑造作用，其中最重要的一期发生在中新世-上新世（Miocene-Pliocene）。通过建立地质力学-多因素耦合的裂缝强度指数模型，我们实现了：（1）将层厚约束（mudstone/sandstone互层）纳入裂缝密度预测；（2）量化不同期次构造应力对裂缝方位的控制；（3）预测断层扰动带内裂缝的增强发育模式。该模型相比传统方法展现出更高的现场数据匹配度。

Conclusions

本研究创新性地构建了多尺度、多约束的离散裂缝网络(DFN)模型，证实：（1）地质力学驱动方法能更准确表征超深层致密砂岩储层的裂缝非均质性；（2）裂缝发育受断层距离、岩性组合和构造期次三重控制；（3）中新世-上新世的构造事件对现今裂缝系统起决定性塑造作用。该成果为类似深层裂缝性气藏的开发提供了可推广的建模框架。