工程地质学报2024，Vol.32Issue(4) ：1234-1248.DOI:10.13544/j.cnki.jeg.2024-0152

准噶尔盆地东北缘平地泉组岩体结构特征与三维模型构建

ROCK MASS STRUCTURE CHARACTERISTICS AND 3D MODELING OF THE PINGDIQUAN FORMATION,NORTHEAST MARGIN OF THE JUNG-GAR BASIN

黄北秀 李丽慧 薛媛 李承隆 高歌 李晓
工程地质学报2024，Vol.32Issue(4) ：1234-1248.DOI:10.13544/j.cnki.jeg.2024-0152
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准噶尔盆地东北缘平地泉组岩体结构特征与三维模型构建

ROCK MASS STRUCTURE CHARACTERISTICS AND 3D MODELING OF THE PINGDIQUAN FORMATION,NORTHEAST MARGIN OF THE JUNG-GAR BASIN

黄北秀 1李丽慧 2薛媛 3李承隆 4高歌 2李晓2
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作者信息

  • 1. 中国科学院地质与地球物理研究所,中国科学院页岩气与地质工程重点实验室,北京 100029,中国;中国科学院地球科学研究院,北京 100029,中国
  • 2. 中国科学院地质与地球物理研究所,中国科学院页岩气与地质工程重点实验室,北京 100029,中国;中国科学院地球科学研究院,北京 100029,中国;中国科学院大学地球与行星科学学院,北京 100049,中国
  • 3. 中国科学院地质与地球物理研究所,中国科学院页岩气与地质工程重点实验室,北京 100029,中国;中国地质大学(北京),工程技术学院,北京 100083,中国
  • 4. 中国科学院地质与地球物理研究所,中国科学院页岩气与地质工程重点实验室,北京 100029,中国;中国矿业大学(北京),地球科学与测绘工程学院,北京 100083,中国
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摘要

纹层和天然裂缝制约着页岩储层的压裂改造效果,精细刻画储层岩体结构是实现储层压裂改造体积最大化的首要前提.本文对准噶尔盆地东北缘平地泉组烃源岩中的纹层和天然裂缝进行了详细研究,并构建了三维岩体结构模型.首先,通过无人机近景航摄和数码照相,获取了平地泉组烃源岩直立剖面的高分辨率影像数据,然后基于影像数据构建了剖面的高精度三维数字模型并对天然裂缝和纹层结构进行了识别和解译.在此基础上,联合人工现场测量的天然裂缝及纹层参数,通过聚类分析确定了剖面主要发育3组高陡倾角裂缝,裂缝迹长均服从对数正态分布;纹层平均厚度为0.57 m,整体纹层厚度服从负指数概率分布.最后,基于天然裂缝和纹层的统计特征,利用蒙特卡罗模拟技术,分别构建了天然裂缝模型和层面模型,通过将二者叠加生成了融合天然裂缝和层面的三维岩体结构模型并得到了实测剖面的验证.该研究通过引入无人机技术获取烃源岩高陡剖面的影像数据,同步解译天然裂缝和纹层结构信息,有效提高了岩体结构表征的精细化水平,可为该盆地平地泉组烃源岩的数值模拟或物理模拟提供更加可靠的三维模型.

Abstract

The laminas and natural fractures play a crucial role in controlling the hydraulic fracturing of shale res-ervoirs.Accurate characterization of the reservoir rock mass structure is essential for optimizing the stimulated reser-voir volume.This study focuses on the laminas and natural fractures of the Pingdiquan Formation hydrocarbon source rocks in the northeastern margin of the Junggar Basin,constructing a detailed three-dimensional geological structure model.Initially,we obtained high-resolution image data of the vertical profile of the Pingdiquan Formation hydrocarbon source rocks through close aerial photography by an unmanned aerial vehicle(UAV)and digital ima-ging.Subsequently,we constructed a high-precision three-dimensional digital model of the profile based on the im-age data to identify and interpret the natural fractures and laminar structures.Combining the parameters of natural fractures and laminas measured manually on-site,we determined three main sets of high-angle fractures through cluster analysis,with fracture length following a lognormal distribution.The average thickness of the laminas was about 0.57 m,with the overall lamina thickness following a negative exponential probability distribution.Based on the statistical characteristics of natural fractures and laminas,by utilizing Monte-Carlo simulation techniques,we constructed models for natural fractures and laminas,respectively.Finally,we overlaid these models to generate a three-dimensional rock mass structure model incorporating both natural fractures and laminas and verified by the measured profile.This study introduces UAV technology to acquire high-resolution image data of steep-profiled hy-drocarbon source rocks and interprets structural information on natural fractures and laminas,enhancing the refine-ment of rock mass structure characterization.The findings provide a more reliable three-dimensional model for nu-merical or physical simulations of the Pingdiquan Formation hydrocarbon source rocks in the Junggar Basin.

关键词

准噶尔盆地/平地泉组/天然裂缝/纹层/岩体结构模型

Key words

Junggar Basin/Pingdiquan Formation/Natural fracture/Lamina/Rock mass structure model

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基金项目

国家自然科学基金项目(42090023)

国家自然科学基金项目(41977248)

国家自然科学基金项目(42207219)

出版年

2024
工程地质学报
中国科学院地质与地球物理研究所

工程地质学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.215
ISSN：1004-9665
参考文献量108
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