二氧化碳地质封存建模方法、装置及电子设备与流程

本发明涉及地质建模，尤其是涉及一种二氧化碳地质封存建模方法、装置及电子设备。

背景技术：

1、在现有地质建模实践中，断层普遍被表征为静态几何界面，其力学属性通常设定为恒定参数。典型处理方式包括：将断层作为刚性不连续面约束网格拓扑，或赋予其固定内摩擦角与粘聚力值；部分模型引入阈值型激活判据，例如设定单一临界孔隙压力作为断层滑移启动条件。

2、在二氧化碳地质封存场景下，长期注入过程伴随显著的多物理场演化现象。现场监测与实验室岩心实验表明：随注入持续进行，二氧化碳在地层水中溶解形成碳酸，会导致断层填充物微观结构改变及宏观抗剪强度下降；与此同时，注入压力场扩散引发围岩孔隙压力升高，使得断层面上的正应力与剪应力动态演化。然而，当前主流建模框架未将此类时变化学腐蚀效应与应力场实时反馈机制纳入本构描述体系，导致模型严重低估长期注入下的断层活化风险。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种二氧化碳地质封存建模方法、装置及电子设备，以提高了对隐性断层的活化风险预测的准确度。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供了一种二氧化碳地质封存建模方法，包括：构建目标区域的三维地质网格模型，并对三维地质网格模型的各单元赋予物理属性参数；其中，三维地质网格模型包括常规断层单元与隐性断层单元；获取通过室内实验测定的隐性断层单元与常规断层单元的实验参数，并基于实验参数和断层实际剪应力建立断层活化动态判据；基于物理属性参数进行多物理场耦合数值模拟，并基于模拟结果和断层活化动态判据，生成断层活化风险演化时空云图。

4、可选的，构建目标区域的三维地质网格模型，包括：获取目标区域的基础数据，并基于基础数据提取成像测井的微幅构造异常特征、岩心的微破裂面特征、地震数据的弱反射同相轴错断特征；基于成像测井的微幅构造异常特征、岩心的微破裂面特征、地震数据的弱反射同相轴错断特征，结合地层沉积相分析，识别隐性断层单元；采用有限元网格划分方法，建立包含地层单元、封存储层单元、常规断层单元、隐性断层单元的三维地质网格模型。

5、可选的，室内实验包括：在模拟地层温压条件下，使断层岩样持续暴露于含二氧化碳的盐水环境中不同时间周期后，分别测定其内聚力与摩擦系数；不同时间周期覆盖注入初期、中期与后期的时间尺度；采用双剪法摩擦实验装置，在不同正应力下，测定常规断层样品和隐性断层样品的活化临界剪应力。

6、可选的，获取通过室内实验测定的隐性断层单元与常规断层单元的实验参数，包括：对测定的内聚力与摩擦系数，采用指数衰减模型进行拟合，得到隐性断层单元与常规断层单元各自对应的内聚力与摩擦系数随二氧化碳暴露时间呈衰减趋势的实验关系；对正应力和活化临界剪应力进行拟合，建立临界剪应力与正应力的拟合关系。

7、可选的，基于物理属性参数进行多物理场耦合数值模拟，包括：采用隐式迭代求解方式，依次求解目标区域的渗流场、力学场、化学场和温度场，得到各场的模拟结果。

8、可选的，基于模拟结果和断层活化动态判据，生成断层活化风险演化时空云图，包括：基于模拟结果更新断层活化动态判据，并基于更新后的断层活化动态判据计算不同时间节点的断层活化概率；基于断层活化概率，确定断层活化风险等级，并基于断层活化风险等级生成断层活化风险演化时空云图。

9、可选的，生成断层活化风险演化时空云图之后，还包括：基于断层活化风险演化时空云图中高风险区域的空间分布特征，输出监测布设方案与注入压力调控策略。

10、第二方面，本发明提供了一种二氧化碳地质封存建模装置，包括：模型构建模块，用于构建目标区域的三维地质网格模型，并对三维地质网格模型的各单元赋予物理属性参数；其中，三维地质网格模型包括常规断层单元与隐性断层单元；动态判据确定模块，用于获取通过室内实验测定的隐性断层单元与常规断层单元的实验参数，并基于实验参数和断层实际剪应力建立断层活化动态判据；数值模拟模块，用于基于物理属性参数进行多物理场耦合数值模拟，并基于模拟结果和断层活化动态判据，生成断层活化风险演化时空云图。

11、第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，存储器存储有能够被处理器执行的计算机可执行指令，处理器执行计算机可执行指令以实现上述第一方面提供的任一项的方法的步骤。

12、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面提供的任一项的方法的步骤。

13、本发明带来了以下有益效果：

14、本发明提供的上述二氧化碳地质封存建模方法、装置及电子设备，首先构建目标区域的三维地质网格模型，并对三维地质网格模型的各单元赋予物理属性参数；其中，三维地质网格模型包括常规断层单元与隐性断层单元；然后获取通过室内实验测定的隐性断层单元与常规断层单元的实验参数，并基于实验参数和断层实际剪应力建立断层活化动态判据；最后基于物理属性参数进行多物理场耦合数值模拟，并基于模拟结果和断层活化动态判据，生成断层活化风险演化时空云图。上述方法中，通过构建包含常规断层单元与隐性断层单元的三维地质网格模型，并通过室内实验测定隐性断层单元与常规断层单元的实验参数，结合断层实际剪应力建立断层活化动态判据，最后通过多物理场耦合数值模拟的模拟结果和断层活化动态判据，生成断层活化风险演化时空云图，从而提高了对隐性断层的活化风险预测的准确度。

15、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

16、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳，并配合所附附图，作详细说明如下。

1.一种二氧化碳地质封存建模方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，构建目标区域的三维地质网格模型，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述室内实验包括：在模拟地层温压条件下，使断层岩样持续暴露于含二氧化碳的盐水环境中不同时间周期后，分别测定其内聚力与摩擦系数；所述不同时间周期覆盖注入初期、中期与后期的时间尺度；

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，获取通过室内实验测定的所述隐性断层单元与所述常规断层单元的实验参数，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述物理属性参数进行多物理场耦合数值模拟，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于模拟结果和所述断层活化动态判据，生成断层活化风险演化时空云图，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，生成断层活化风险演化时空云图之后，还包括：

8.一种二氧化碳地质封存建模装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令以实现权利要求1至7任一项所述的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行上述权利要求1至7任一项所述的方法的步骤。