一种热储储层裂隙的随机描述方法

本申请涉及深部人造储层与数值模拟领域，尤其涉及一种热储储层裂隙的随机描述方法。

背景技术：

1、热储储层岩体是由完整岩块和各类天然和人造裂隙组成的复杂地质体，裂隙作为岩体中的薄弱环节，其空间分布、几何形态直接影响岩体的力学特性、渗透性能及整体稳定性，是地下流体传热和传质的主要通道，准确描述岩体裂隙的随机分布特征，是开展渗透预测、岩体工程数值模拟、灾害预判的核心前提。在实际工程中，热储储层岩体裂隙呈现出明显的随机性、离散性，不同区域裂隙的中心位置、延展尺度、倾斜角度均存在显著差异，给裂隙的精准描述带来极大挑战。

2、现有的岩体裂隙描述方法多采用单一几何模型或固定参数表征，未充分考虑裂隙几何参数的随机分布特性，或仅对部分参数进行简单随机赋值，缺乏系统的参数随机分布规则与几何约束体系，导致裂隙描述与实际岩体裂隙发育规律偏差较大，无法真实还原裂隙的空间分布特征，进而影响后续岩体力学分析、渗流模拟的准确性，难以满足复杂岩体工程的设计与防控需求。因此，构建一种兼顾参数随机性与几何合理性的岩体裂隙随机描述方法，成为解决岩体裂隙精准表征难题的关键。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了解决传统裂隙模型表征精度低、分布还原度差、难以贴合实际储层裂隙发育规律的技术问题，提供一种热储储层裂隙的随机描述方法。

2、本申请的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、步骤s1：对热储储层裂隙进行几何特征统计分析，确定椭圆片表征单元的核心几何参数；选取适配的概率统计分布函数建立各核心几何参数的随机分布模型，同时构建倾斜椭圆片的空间坐标约束关系；

4、步骤s2：基于随机分布模型与空间坐标约束关系，通过monte carlo随机方法，生成椭圆片裂隙集合，构建形成三维随机裂缝模型，具体如下：

5、步骤s21：在预设的三维热储储层模拟域内，按照泊松分布随机生成各椭圆片裂隙的中心坐标，使各裂隙在储层空间内随机均匀分布；

6、步骤s22：根据现场统计确定的分布参数，分别生成各椭圆片的长半轴长和短半轴长；

7、步骤s23：根据现场统计确定的集中参数，生成各椭圆片裂隙的倾角和倾向，以及椭圆片在自身平面内的旋转角，完整表征裂隙的空间姿态；

8、步骤s24：根据生成的中心坐标、长半轴长、短半轴长、倾向、倾角和自身旋转角，结合空间坐标约束关系确定各椭圆片在储层空间中的具体姿态；

9、步骤s25：重复步骤s21至s24，生成椭圆片裂隙，直至达到预设的裂隙数量或密度，剔除超出三维热储储层模拟域边界及与其他裂隙过度重叠的椭圆片，形成三维随机裂缝模型。

10、可选的，步骤s1包括：

11、所述核心几何参数包括：

12、中心坐标，用于表征裂隙在三维空间中的位置；

13、长半轴长和短半轴长，用于表征裂隙的延展尺度；

14、倾向和倾角，用于表征裂隙的空间产状；

15、自身旋转角，用于表征倾斜椭圆片在其自身平面内的旋转姿态；

16、所述随机分布模型具体为：

17、中心坐标服从三维泊松分布；

18、长半轴长服从伽马分布；

19、短半轴长采用短长轴比与长半轴长相乘确定，所述短长轴比服从正态分布；

20、倾角服从fisher分布；

21、自身旋转角服从von mises分布。

22、可选的，所述长半轴长的伽马分布的概率密度函数为：

23、

24、式中，为伽马分布的形状参数，为逆尺度参数，为伽马函数，为椭圆片长半轴长；

25、椭圆片短半轴长可与长半轴长按固定比例设置，或单独采用正态分布表征，若采用正态分布，其概率密度函数为

26、

27、式中，为短半轴长的均值，为标准差，通过现场统计数据拟合确定，可反映实际热储储层裂隙椭圆形态的离散性特征；

28、所述倾角的fisher分布的概率密度函数为：

29、

30、式中，为fisher分布的集中参数，反映裂隙倾角的聚集程度，；所述集中参数通过现场统计的裂隙倾角数据计算求得，计算公式为，其中为裂隙数量，为裂隙单位法向量的合向量；

31、所述自身旋转角的von mises分布的概率密度函数为：

32、

33、式中，为椭圆片自身旋转角，为优势旋转角度，为角度集中参数，为第一类零阶修正贝塞尔函数。

34、可选的，所述空间坐标约束关系为从椭圆片局部坐标系到全局坐标系的变换，具体表达式为：

35、

36、式中，为椭圆片中心点在全局坐标系下的坐标，、分别为椭圆片的长半轴长和短半轴长，为倾向，为倾角，为椭圆片自身旋转角，为椭圆片局部坐标系下的坐标；椭圆片在局部坐标系下的表达式为。

37、可选的，所述其他裂隙过度重叠的判断标准为：重叠面积超过椭圆片自身面积的预设阈值。

38、可选的，所述预设的裂隙数量或密度，根据热储储层的现场统计裂隙密度确定；

39、所述三维热储储层模拟域为长方体区域。

40、一种电子设备，包括处理器、存储器、用户接口及网络接口，所述存储器用于存储指令，所述用户接口和网络接口用于给其他设备通信，所述处理器用于执行所述存储器中存储的指令，以使所述电子设备执行一种热储储层裂隙的随机描述方法。

41、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有指令，当所述指令被执行时，执行一种热储储层裂隙的随机描述方法。

42、本申请提供的技术方案带来的有益效果是：

43、1.提升裂隙表征精度。本发明摒弃传统圆盘简化模型，以椭圆片为裂隙表征单元，引入长半轴长、短半轴长、中心坐标、倾向、倾角及自身旋转角六个核心参数，并分别适配伽马分布、正态分布、泊松分布、fisher分布及von mises分布，形成系统化的多维参数随机分布体系；同时构建完整的三维坐标变换关系，避免几何畸变，显著提升裂隙网络模型的表征精度。

44、2.真实还原空间分布规律。椭圆片中心点服从三维泊松分布，确保裂隙在储层空间内随机均匀分布，配合迭代筛选机制剔除边界外及过度重叠裂隙，真实反映天然裂隙随机发育的自然规律。

45、3.支撑渗流分析与工程评估。构建的三维随机裂缝网络模型可为渗流模拟、热传递计算及岩体力学分析提供精准几何输入，提升储层渗透性能预测精度，为水力压裂改造与地热能开发提供可靠技术支撑。

46、4.工程适应性强。各分布参数均可根据现场统计数据灵活拟合确定，能够适应不同地质条件与尺度的热储储层工程需求。

1.一种热储储层裂隙的随机描述方法，其特征在于，方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种热储储层裂隙的随机描述方法，其特征在于，步骤s1包括：

3.如权利要求2所述的一种热储储层裂隙的随机描述方法，其特征在于，所述长半轴长的伽马分布的概率密度函数为：

4.如权利要求2所述的一种热储储层裂隙的随机描述方法，其特征在于，所述空间坐标约束关系为从椭圆片局部坐标系到全局坐标系的变换，具体表达式为：

5.如权利要求1所述的一种热储储层裂隙的随机描述方法，其特征在于，所述其他裂隙过度重叠的判断标准为：重叠面积超过椭圆片自身面积的预设阈值。

6.如权利要求1所述的一种热储储层裂隙的随机描述方法，其特征在于，所述预设的裂隙数量或密度，根据热储储层的现场统计裂隙密度确定；

7.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器、用户接口及网络接口，所述存储器用于存储指令，所述用户接口和网络接口用于给其它设备通信，所述处理器用于执行所述存储器中存储的指令，以使所述电子设备执行如权利要求1-6任意一项所述的热储储层裂隙的随机描述方法。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有指令，当所述指令被计算机执行时，执行如权利要求1-6任意一项所述的热储储层裂隙的随机描述方法。