本發(fā)明涉及巖土力學(xué)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種復(fù)雜地質(zhì)條件下區(qū)域初始地應(yīng)力場反演方法及裝置。

背景技術(shù)：

頁巖氣在中國具有良好的勘探前景。并且，中國有著目前已勘探出的除北美之外最大的頁巖氣田。中國正在加快部署對頁巖氣的勘探和開發(fā)。

由于頁巖的滲透率極低，頁巖氣儲層需要經(jīng)過改造才能獲得理想的產(chǎn)量，水力壓裂就是改造頁巖氣儲層的一項(xiàng)增產(chǎn)技術(shù)。初始地應(yīng)力場是水力壓裂設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)，影響壓裂縫的幾何形態(tài)、方位和擴(kuò)展。因此，有必要利用有限的測試數(shù)據(jù)反演頁巖氣田的初始地應(yīng)力場。

地應(yīng)力復(fù)雜多變，受多種因素影響，實(shí)測值僅能代表地應(yīng)力測試點(diǎn)區(qū)域一定范圍內(nèi)的地應(yīng)力特征。地應(yīng)力反演即據(jù)各點(diǎn)的實(shí)測值推算預(yù)估整個(gè)工程區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力場，因此，地應(yīng)力反演的本質(zhì)是無限接近真實(shí)地應(yīng)力場的漸進(jìn)過程。

巖體初始地應(yīng)力反演從最初的海姆法、側(cè)壓力系數(shù)法逐步發(fā)展完善，目前主要方法有以下四大類：解析函數(shù)法，假設(shè)初始地應(yīng)力場服從某種應(yīng)力函數(shù)或位移函數(shù)，利用實(shí)測應(yīng)力值計(jì)算函數(shù)未知函數(shù)，使得所得應(yīng)力與實(shí)測值及邊界條件相吻合，解析函數(shù)方法操作簡單，應(yīng)用方便，但對地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的巖體，很難得到滿意結(jié)果；回歸分析法，定義地應(yīng)力主值或地應(yīng)力分量為因變量，建立包含自重應(yīng)力、構(gòu)造應(yīng)力場以及滲流場等因素的回歸方程，通過最小二乘法、神經(jīng)網(wǎng)路法、遺傳算法等計(jì)算回歸系數(shù)，回歸分析方法適應(yīng)于具有較多地應(yīng)力測試資料的情況；位移反分析法，根據(jù)實(shí)測的位移資料，結(jié)合巖體力學(xué)參數(shù)，推算地應(yīng)力的大小和方向，該方法適用于具有施工期位移變形監(jiān)測資料的工程；邊界調(diào)整法，在計(jì)算模型邊界施加荷載或位移，利用有限元、有限差分等方法求解模型內(nèi)應(yīng)力場，通過不斷改變邊界條件，使已知點(diǎn)的計(jì)算應(yīng)力值或變形破壞方式接近已知條件，該方法可以考慮構(gòu)造應(yīng)力和構(gòu)造運(yùn)動，適用多種情況的地應(yīng)力反演，但邊界荷載或邊界位移的調(diào)整無規(guī)律可循，解的唯一性缺少理論依據(jù)，解的收斂性不易判斷。

頁巖氣埋深多達(dá)數(shù)千米。地應(yīng)力測試成本高，初始地應(yīng)力資料有限。綜合比較，邊界調(diào)整法可以用于頁巖氣田的地應(yīng)力反演分析。然而，頁巖氣田多以平方公里來計(jì)量面積，可能包含多種地質(zhì)構(gòu)造。利用常規(guī)的邊界調(diào)整法反演頁巖氣田應(yīng)力場面臨著區(qū)域大、地質(zhì)因素復(fù)雜和反演精度低的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種復(fù)雜地質(zhì)條件下區(qū)域初始地應(yīng)力場反演方法及裝置，可應(yīng)用于頁巖氣開采、南水北調(diào)等大區(qū)域背景條件下初始應(yīng)力場反演分析，通過選取預(yù)設(shè)區(qū)域中的與地應(yīng)力測試點(diǎn)對應(yīng)的小區(qū)域模型，確定出小區(qū)域模型的邊界條件以及初始地應(yīng)力值，再將小區(qū)域模型的優(yōu)化邊界條件施加到預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)除小區(qū)域模型以外的其它區(qū)域模型，反演得到其它區(qū)域模型的初始地應(yīng)力場。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種復(fù)雜地質(zhì)條件下區(qū)域初始地應(yīng)力場反演方法，所述方法包括：確定預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)一個(gè)或多個(gè)小區(qū)域模型的優(yōu)化邊界條件，所述小區(qū)域模型與地應(yīng)力測試點(diǎn)對應(yīng)；利用所述優(yōu)化邊界條件，反演所述一個(gè)或多個(gè)小區(qū)域模型的初始地應(yīng)力值，獲得所有小區(qū)域模型的初始地應(yīng)力場；將各小區(qū)域模型的優(yōu)化邊界條件施加到預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)除所述一個(gè)或多個(gè)小區(qū)域外的其它區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域模型，反演出其它區(qū)域模型的初始地應(yīng)力場。

一種復(fù)雜地質(zhì)條件下區(qū)域初始地應(yīng)力場反演裝置，所述裝置包括：邊界條件確定模塊、應(yīng)力場反演模塊以及邊界條件施加模塊，其中：所述邊界條件確定模塊用于確定預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)一個(gè)或多個(gè)小區(qū)域模型的優(yōu)化邊界條件，所述小區(qū)域模型與地應(yīng)力測試點(diǎn)對應(yīng)；所述應(yīng)力場反演模塊用于利用所述優(yōu)化邊界條件，反演所述一個(gè)或多個(gè)小區(qū)域模型的初始地應(yīng)力值，獲得所有小區(qū)域模型的初始地應(yīng)力場；所述邊界條件施加模塊用于將各小區(qū)域模型的優(yōu)化邊界條件施加到預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)除所述一個(gè)或多個(gè)小區(qū)域外的其它區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域模型，反演出其它區(qū)域模型的初始地應(yīng)力場。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種復(fù)雜地質(zhì)條件下區(qū)域初始地應(yīng)力場反演方法及裝置，確定出小區(qū)域模型的邊界條件以及初始地應(yīng)力值，再將所有小區(qū)域模型的邊界條件施加到預(yù)設(shè)區(qū)域中除小區(qū)域模型以外的其它區(qū)域模型，反演出其它區(qū)域模型的初始地應(yīng)力場，從而得到整個(gè)預(yù)設(shè)區(qū)域的初始地應(yīng)力場。該復(fù)雜地質(zhì)條件下區(qū)域初始地應(yīng)力場反演方法過程簡單，能有效解決常規(guī)的邊界調(diào)整法反演頁巖氣田應(yīng)力場面臨著區(qū)域大、地質(zhì)因素復(fù)雜和反演精度低的問題。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的復(fù)雜地質(zhì)條件下區(qū)域初始地應(yīng)力場反演方法；

圖3a示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的焦頁1井對應(yīng)的小區(qū)域模型的示意圖；

圖3b示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的焦頁4井對應(yīng)的小區(qū)域模型的示意圖；

圖3c示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的除焦頁1井以及焦頁4井以外的其它區(qū)域模型的示意圖；

圖3d示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的預(yù)設(shè)區(qū)域?qū)?yīng)的模型的示意圖；

圖4示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的步驟S100的流程圖；

圖5示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的自重作用對應(yīng)的應(yīng)力場形成示意圖；

圖6示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的位移作用對應(yīng)的應(yīng)力場形成示意圖；

圖7示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的擠壓作用對應(yīng)的應(yīng)力場形成示意圖；

圖8示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的擠壓和剪切作用對應(yīng)的應(yīng)力場形成示意圖；

圖9示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的應(yīng)力值計(jì)算結(jié)果圖；

圖10示出了本發(fā)明第二實(shí)施例提供的復(fù)雜地質(zhì)條件下區(qū)域初始地應(yīng)力場反演裝置的功能模塊圖；

圖11示出了本發(fā)明第二實(shí)施例提供的復(fù)雜地質(zhì)條件下區(qū)域初始地應(yīng)力場反演裝置的邊界條件確定模塊的功能模塊圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。同時(shí)，在本發(fā)明的描述中，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

如圖1所示，是本申請實(shí)施例提供的計(jì)算機(jī)100的方框示意圖。所述計(jì)算機(jī)100包括復(fù)雜地質(zhì)條件下區(qū)域初始地應(yīng)力場反演裝置200、存儲器101、存儲控制器102、處理器103、外設(shè)接口104及其它。

所述存儲器101、存儲控制器102、處理器103、外設(shè)接口104各元件相互之間直接或間接地電性連接，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸或交互。例如，這些元件相互之間可通過一條或多條通訊總線或信號線實(shí)現(xiàn)電性連接。所述復(fù)雜地質(zhì)條件下區(qū)域初始地應(yīng)力場反演裝置200包括至少一個(gè)可以軟件或固件(firmware)的形式存儲于所述存儲器101中或固化在所述計(jì)算機(jī)100的操作系統(tǒng)(operating system，OS)中的軟件功能模塊。所述處理器103用于執(zhí)行存儲器101中存儲的可執(zhí)行模塊，例如所述復(fù)雜地質(zhì)條件下區(qū)域初始地應(yīng)力場反演裝置200包括的軟件功能模塊或計(jì)算機(jī)程序。

其中，存儲器101可以是，但不限于，隨機(jī)存取存儲器(Random Access Memory，RAM)，只讀存儲器(Read Only Memory，ROM)，可編程只讀存儲器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只讀存儲器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，電可擦除只讀存儲器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存儲器101用于存儲程序，所述處理器103在接收到執(zhí)行指令后，執(zhí)行所述程序，前述本發(fā)明實(shí)施例任一實(shí)施例揭示的流過程定義的計(jì)算機(jī)100所執(zhí)行的方法可以應(yīng)用于處理器103中，或者由處理器103實(shí)現(xiàn)。

處理器103可能是一種集成電路芯片，具有信號的處理能力。上述的處理器103可以是通用處理器，包括中央處理器(Central Processing Unit，簡稱CPU)、網(wǎng)絡(luò)處理器(Network Processor，簡稱NP)等；還可以是數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)成可編程門陣列(FPGA)或者其它可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件?？梢詫?shí)現(xiàn)或者執(zhí)行本發(fā)明實(shí)施例中的公開的各方法、步驟及邏輯框圖。通用處理器可以是微處理器或者該處理器103也可以是任何常規(guī)的處理器等。

所述外設(shè)接口104將各種輸入/輸出裝置耦合至處理器103以及存儲器101。在一些實(shí)施例中，外設(shè)接口104，處理器103以及存儲控制器102可以在單個(gè)芯片中實(shí)現(xiàn)。在其它一些實(shí)例中，他們可以分別由獨(dú)立的芯片實(shí)現(xiàn)。

可以理解的，圖1所示的結(jié)構(gòu)僅為示意，計(jì)算機(jī)100還可以包括比圖1中所示更多或更少的組件，或者具有與圖1所示不同的配置。圖1中所示的各組件可以采用硬件、軟件或其組合實(shí)現(xiàn)。

第一實(shí)施例

本發(fā)明第一實(shí)施例提供了一種復(fù)雜地質(zhì)條件下區(qū)域初始地應(yīng)力場反演方法，確定出所有小區(qū)域模型的邊界條件以及初始地應(yīng)力值，再將所有小區(qū)域模型的邊界條件施加到預(yù)設(shè)區(qū)域模型中除所有小區(qū)域模型的其它區(qū)域模型，反演出其它區(qū)域模型的初始地應(yīng)力場，從而得到整個(gè)預(yù)設(shè)區(qū)域的初始地應(yīng)力場。

請參見圖2，本發(fā)明第一實(shí)施例提供的復(fù)雜地質(zhì)條件下區(qū)域初始地應(yīng)力場反演方法包括：

步驟S100：確定預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)一個(gè)或多個(gè)小區(qū)域模型的優(yōu)化邊界條件，所述小區(qū)域模型與地應(yīng)力測試點(diǎn)對應(yīng)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，預(yù)設(shè)區(qū)域?yàn)樾枰囱莩跏嫉貞?yīng)力場的區(qū)域。在預(yù)設(shè)區(qū)域中選取一個(gè)或者多個(gè)小區(qū)域，每個(gè)小區(qū)域?qū)?yīng)一個(gè)小區(qū)域模型，每個(gè)小區(qū)域模型為地應(yīng)力測試點(diǎn)對應(yīng)的區(qū)域模型。具體的，每個(gè)小區(qū)域含有一個(gè)地應(yīng)力測試孔。

首先，建立預(yù)設(shè)區(qū)域?qū)?yīng)的整體模型，再根據(jù)地應(yīng)力測試點(diǎn)所處位置建立預(yù)設(shè)區(qū)域模型中的小區(qū)域模型。需要說明的是，在本發(fā)明實(shí)施例中，采用3DEC軟件建立預(yù)設(shè)區(qū)域?qū)?yīng)的模型以及小區(qū)域模型，當(dāng)然，具體建立的工具也可以為ABAQUS、ANSYS、FLAC3D、UDEC等軟件。

在本發(fā)明實(shí)施例中，以涪陵頁巖氣田為例，將涪陵頁巖氣田作為預(yù)設(shè)區(qū)域，選取涪陵頁巖氣田內(nèi)的焦頁1井以及焦頁4井作為小區(qū)域，闡述復(fù)雜地質(zhì)條件下區(qū)域初始地應(yīng)力場反演方法。如圖3a所示為焦頁1井對應(yīng)的小區(qū)域，如圖3b所示為焦頁4井對應(yīng)的小區(qū)域，如圖3c所示為除焦頁1井以及焦頁4井之外的其它區(qū)域模型，如圖3d所示為預(yù)設(shè)區(qū)域?qū)?yīng)的模型。

在本發(fā)明實(shí)施例中，請參見圖4，步驟S100包括：

步驟S101：計(jì)算小區(qū)域模型內(nèi)地應(yīng)力測試點(diǎn)處每組邊界荷載參數(shù)下的應(yīng)力值。

在本發(fā)明實(shí)施例中，計(jì)算小區(qū)域模型內(nèi)地應(yīng)力測試點(diǎn)處每組邊界荷載參數(shù)下的應(yīng)力值之前還包括：利用均勻設(shè)計(jì)制定小區(qū)域應(yīng)力反演所需的邊界荷載參數(shù)數(shù)據(jù)，所述邊界荷載參數(shù)數(shù)據(jù)包括多組邊界荷載參數(shù)。

巖體應(yīng)力主要由自重應(yīng)力場和構(gòu)造應(yīng)力場構(gòu)成，自重應(yīng)力場由上覆巖層重力實(shí)現(xiàn)，請參見圖5。區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場通過在邊界上施加應(yīng)力P，Q或者位移U來實(shí)現(xiàn)，請參見圖6、圖7以及圖8。當(dāng)預(yù)設(shè)區(qū)域模型的主軸方向與主應(yīng)力方向一致時(shí)，采用5個(gè)邊界荷載參數(shù)來定于邊界載荷。其中，5個(gè)邊界荷載參數(shù)分別為：k₁，b₁，k₂，b₂以及k₃。其中x軸方向即東西向施加隨深度線性變化的邊界荷載：(k₁h+b₁)MPa，其中，h為埋深，y軸方向即南北向施加隨深度線性變化的邊界荷載(k₂h+b₂)MPa，z軸施加垂向應(yīng)力梯度(k₃h)MPa。

具體的，選定邊界荷載參數(shù)取值范圍，再采用均勻設(shè)計(jì)表制定邊界載荷參數(shù)值模擬方案。

例如，確定焦頁1井對應(yīng)的小區(qū)域模型優(yōu)化邊界條件時(shí)，選定的邊界載荷參數(shù)取值范圍，如下表所示：

再采用均勻設(shè)計(jì)表U10(10⁵)制定焦頁1井對應(yīng)的小區(qū)域模型優(yōu)化邊界條件時(shí)邊界荷載參數(shù)數(shù)據(jù)，其中，邊界荷載參數(shù)數(shù)據(jù)包括多組邊界荷載參數(shù)。如下表所示：

焦頁1井對應(yīng)小區(qū)域模型初始應(yīng)力場反演的三維離散元計(jì)算模型如圖3a所示。計(jì)算采用Mohr-Coulomb本構(gòu)模型，其計(jì)算參數(shù)包括巖體計(jì)算參數(shù)以及結(jié)構(gòu)面計(jì)算參數(shù)。

其中，巖體計(jì)算參數(shù)如下表所示：

結(jié)構(gòu)面計(jì)算參數(shù)如下表所示：

利用3DEC，代入每組邊界荷載參數(shù)、巖體計(jì)算參數(shù)和結(jié)構(gòu)面參數(shù)，計(jì)算出地應(yīng)力測試點(diǎn)處每組邊界荷載參數(shù)下的應(yīng)力值，如圖9所示。

步驟S102：利用回歸技術(shù)進(jìn)行變量篩選和優(yōu)化，建立包含應(yīng)力值相對誤差的均方根以及邊界荷載參數(shù)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型。

具體的，建立包含應(yīng)力值相對誤差的均方根以及邊界荷載參數(shù)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型包括：

計(jì)算所述應(yīng)力值與實(shí)測值之間的相對誤差的均方根；利用逐步回歸進(jìn)行變量篩選以及優(yōu)化，建立包含所述相對誤差的均方根以及邊界荷載參數(shù)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型。

定義每組邊界荷載參數(shù)對應(yīng)的計(jì)算值與實(shí)測值之間相對誤差的均方根Y_rms為因變量，其計(jì)算公式為：

其中，R_i為主應(yīng)力值的相對誤差，相應(yīng)的計(jì)算公式，

從而得出每組邊界荷載參數(shù)對應(yīng)的計(jì)算應(yīng)力值與實(shí)測值之間的相對誤差的均方根，如下表所示：

獲得計(jì)算的應(yīng)力值與實(shí)測值之間的相對誤差的均方根Y_rms之后，利用逐步回歸技術(shù)進(jìn)行變量篩選和優(yōu)化，建立因變量與邊界荷載參數(shù)之間的數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型：

Y_rms＝0.536011-16.4175k₂+0.0112617b₁b₂-299.875k₂k₃+5.48453b₁k₃-0.0995956b₁-0.765347k₁b₁

在所述計(jì)算所述應(yīng)力值與實(shí)測值之間的相對誤差的均方根之后，還包括：對所述應(yīng)力值與實(shí)測值之間的相對誤差進(jìn)行誤差分析。具體的，比較出相對誤差的均方根較大的實(shí)驗(yàn)組，再去除掉相對誤差的均方根較大的實(shí)驗(yàn)組。

步驟S103：基于所述數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型，計(jì)算所述相對誤差最小時(shí)的邊界荷載參數(shù)作為小區(qū)域模型的優(yōu)化邊界條件。

具體的，建立因變量Y_rms與邊界載荷參數(shù)之間的數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型后，基于該模型，采用Matlab優(yōu)化工具箱提供的fmincon函數(shù)求解誤差因變量Y_rms的最小值所對應(yīng)的優(yōu)化邊界條件，計(jì)算的優(yōu)化邊界條件為：k₁＝0.0282，b₁＝-1.394，k₂＝0.0209，b₂＝0.527以及k₃＝0.0255。

采用步驟S100，針對焦頁4井可以得到優(yōu)化邊界條件：k₁＝0.0210，b₁＝0，k₂＝0.0192，b₂＝0以及k₃＝0.0202。

步驟S110：利用所述優(yōu)化邊界條件，反演所述一個(gè)或多個(gè)小區(qū)域模型的初始地應(yīng)力值，獲得所有小區(qū)域模型的初始地應(yīng)力場。

利用步驟S100中確定出的小區(qū)域模型邊界條件反演出一個(gè)或多個(gè)小區(qū)域模型的初始地應(yīng)力場。具體的，利用一個(gè)或者多個(gè)小區(qū)域模型對應(yīng)的邊界條件，對應(yīng)代入建立的一個(gè)或者多個(gè)小區(qū)域模型中，從而可以得到一個(gè)或者多個(gè)小區(qū)域模型的應(yīng)力場。

例如，將步驟S100中焦頁1井對應(yīng)的小區(qū)域模型的優(yōu)化邊界條件即邊界荷載參數(shù)，代入焦頁1井對應(yīng)的小區(qū)域模型，獲得到焦頁1井對應(yīng)的小區(qū)域模型的應(yīng)力場。進(jìn)一步的，利用所得應(yīng)力場得到地應(yīng)力測試點(diǎn)處計(jì)算結(jié)果與地應(yīng)力測試點(diǎn)的實(shí)測結(jié)果進(jìn)行對比，Y_rms為2.02％，證明了反演的應(yīng)力場的有效性。

將步驟S100中焦頁4井對應(yīng)的小區(qū)域模型的優(yōu)化邊界條件即邊界荷載參數(shù)，代入焦頁4井對應(yīng)的小區(qū)域模型，獲得到焦頁4井對應(yīng)的小區(qū)域模型的應(yīng)力場。并且，利用所得應(yīng)力場，提取地應(yīng)力測試點(diǎn)處計(jì)算結(jié)果與地應(yīng)力測試點(diǎn)的實(shí)測結(jié)果進(jìn)行對比，Y_rms為0.17％。

同時(shí)，利用現(xiàn)有的邊界調(diào)整法進(jìn)行反演應(yīng)力場，將焦頁1井以及焦頁4井的地應(yīng)力測試點(diǎn)處計(jì)算應(yīng)力值與實(shí)測結(jié)果對比，Y_rms分別為22.99％和20.24％?？梢钥闯觯囱莸男^(qū)域模型應(yīng)力場的有效性，以及相對于現(xiàn)有技術(shù)的精確度的提升。

步驟S120：將各小區(qū)域模型的優(yōu)化邊界條件施加到預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)除所述一個(gè)或多個(gè)小區(qū)域外的其它區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域模型，反演出其它區(qū)域模型的初始地應(yīng)力場。

例如，將焦頁1井以及焦頁4井對應(yīng)的小區(qū)域模型的邊界條件施加到除焦頁1井以及焦頁4井以外的其它區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域模型，獲得到其它區(qū)域的應(yīng)力場，從而完成整個(gè)預(yù)設(shè)區(qū)域的應(yīng)力場反演。

第二實(shí)施例

本發(fā)明第二實(shí)施例提供了一種復(fù)雜地質(zhì)條件下區(qū)域初始地應(yīng)力場反演裝置200，請參見圖10，該復(fù)雜地質(zhì)條件下區(qū)域初始地應(yīng)力場反演裝置200包括：邊界條件確定模塊210、應(yīng)力場反演模塊220以及條件施加模塊230，其中：所述邊界條件確定模塊210用于確定預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)一個(gè)或多個(gè)小區(qū)域模型的優(yōu)化邊界條件，所述小區(qū)域模型與地應(yīng)力測試點(diǎn)對應(yīng)；所述應(yīng)力場反演模塊220用于利用所述優(yōu)化邊界條件，反演所述一個(gè)或多個(gè)小區(qū)域模型的初始地應(yīng)力值，獲得所有小區(qū)域模型的初始地應(yīng)力場；所述條件施加模塊230用于將各小區(qū)域模型的優(yōu)化邊界條件施加到預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)除所述一個(gè)或多個(gè)小區(qū)域外的其它區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域模型，反演出其它區(qū)域模型的初始地應(yīng)力場。

具體的，請參見圖11，所述邊界條件確定模塊210包括：邊界參數(shù)數(shù)據(jù)獲取單元211、應(yīng)力值計(jì)算單元212、統(tǒng)計(jì)模型建立單元213以及優(yōu)化邊界條件確定單元214，其中：所述邊界參數(shù)數(shù)據(jù)獲取單元211用于利用均勻設(shè)計(jì)制定小區(qū)域應(yīng)力反演所需的邊界荷載參數(shù)數(shù)據(jù)，所述邊界荷載參數(shù)數(shù)據(jù)包括多組邊界荷載參數(shù)；所述應(yīng)力值計(jì)算單元212用于計(jì)算小區(qū)域模型內(nèi)地應(yīng)力測試點(diǎn)處每組邊界荷載參數(shù)下的應(yīng)力值；所述統(tǒng)計(jì)模型建立單元213用于建立包含應(yīng)力值相對誤差的均方根以及邊界荷載參數(shù)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型；所述優(yōu)化邊界條件確定單元214用于利用所述數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型確定小區(qū)域模型的優(yōu)化邊界條件。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述統(tǒng)計(jì)模型建立單元包括第一統(tǒng)計(jì)模型建立子單元以及第二統(tǒng)計(jì)模型建立子單元，其中：所述第一統(tǒng)計(jì)模型建立子單元用于計(jì)算所述應(yīng)力值與實(shí)測值之間的相對誤差的均方根；所述第二統(tǒng)計(jì)模型建立子單元用于利用逐步回歸進(jìn)行變量篩選以及優(yōu)化，建立包含所述相對誤差的均方根以及邊界荷載參數(shù)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型。

進(jìn)一步的，所述統(tǒng)計(jì)模型建立單元還包括誤差分析子單元，所述誤差分析子單元用于對所述應(yīng)力值與實(shí)測值之間的相對誤差進(jìn)行誤差分析。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種復(fù)雜地質(zhì)條件下區(qū)域初始地應(yīng)力場反演方法及裝置，確定出小區(qū)域模型的邊界條件以及初始地應(yīng)力場，再將所有小區(qū)域模型的邊界條件施加到預(yù)設(shè)區(qū)域模型中除小區(qū)域模型以外的其它區(qū)域模型，反演出其它區(qū)域模型的初始地應(yīng)力場，從而得到整個(gè)預(yù)設(shè)區(qū)域的初始地應(yīng)力場。該復(fù)雜地質(zhì)條件下區(qū)域初始地應(yīng)力場反演方法過程簡單，能有效解決常規(guī)的邊界調(diào)整法反演頁巖氣田應(yīng)力場面臨著區(qū)域大、地質(zhì)因素復(fù)雜和反演精度低的問題，并且能解決現(xiàn)有邊界調(diào)整法的調(diào)整無規(guī)律可循，解的唯一性缺少理論依據(jù)，解的收斂性不易判斷等問題。

在本申請所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的裝置和方法，也可以通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，附圖中的流程圖和框圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的裝置、方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的可能實(shí)現(xiàn)的體系架構(gòu)、功能和操作。在這點(diǎn)上，流程圖或框圖中的每個(gè)方框可以代表一個(gè)模塊、程序段或代碼的一部分，所述模塊、程序段或代碼的一部分包含一個(gè)或多個(gè)用于實(shí)現(xiàn)規(guī)定的邏輯功能的可執(zhí)行指令。也應(yīng)當(dāng)注意，在有些作為替換的實(shí)現(xiàn)方式中，方框中所標(biāo)注的功能也可以以不同于附圖中所標(biāo)注的順序發(fā)生。例如，兩個(gè)連續(xù)的方框?qū)嶋H上可以基本并行地執(zhí)行，它們有時(shí)也可以按相反的順序執(zhí)行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個(gè)方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執(zhí)行規(guī)定的功能或動作的專用的基于硬件的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，或者可以用專用硬件與計(jì)算機(jī)指令的組合來實(shí)現(xiàn)。

另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能模塊可以集成在一起形成一個(gè)獨(dú)立的部分，也可以是各個(gè)模塊單獨(dú)存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上模塊集成形成一個(gè)獨(dú)立的部分。

所述功能如果以軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲在一個(gè)存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機(jī)存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二、另一等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其它變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其它要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。