CN103577711A - 一种恢复古热流变化的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种恢复古热流变化的方法和装置，包括：获取研究区域不同层的地层信息；地层信息包括：每一层中各样本点的取样深度，地史时间，镜质体反射率，现今地表温度，现今地温梯度，初始沉积的古地温，沉积基底最大埋深，各地层热导率以及沉积经历的地史时间；获取每一层中各样本点的时温指数；建立每一层中各样本点的理论时温指数模型；建立古热流回剥计算模型；获取每一层沉积时的古地温梯度；根据获取的每一层沉积时的古地温梯度，计算相应层的古热流值；根据每一层的古热流值随时间的变化趋势选定不同的数学模型进行拟合，确定古热流随时间的变化规律。本发明实施例的恢复古热流变化的方法，可以针对复杂地质条件，具有更好的适用性和有效性。

Description

一种恢复古热流变化的方法和装置

技术领域

本发明涉及地质领域，特别是一种恢复古热流变化的方法和装置。

背景技术

盆地现今地温场及其古热流史是盆地构造演化过程的客观反映，对于盆地烃源岩和油气资源评价具有重要意义。目前，用于研究古热流变化的方法很多，其中美国学者Lerche I等（1984）提出的用镜质体反射率资料恢复计算地层中古热流变化的方法尤其受到重视，并得到广泛引用，被认为是一种有效的方法。

时温综合作用的大小可以用时温指数（VTI）和理论时温指数（TTI）来表述，且两者的数值和意义完全相同。Lecher I的数值模拟计算方法就是选择合适的热流函数，以使实测镜质体反射率资料计算的时温指数（VTI）和理论时温指数（TTI）的偏差达到极小。此方法采用多项式的古热流变化形式，通过网格寻找法对不同地区诸多井的镜质体反射率资料进行拟合计算确定出热流变化情况。但是，这种方法模型设计本身限制了对复杂地质条件下各种非线性的古热流计算。地史过程中的古热流随时间变化，这种变化可能是线性的，也可能是非线性的，数学表达式也是有多种可能性的。尽管Lerche I等人为了概括地质条件下可能出现的各种形式的古热流变化，提出采用多项式函数模型，但是在实际工作中，一般只选古热流的三次多项式进行调试，使该方法的普遍适用性受到了限制。此外，这种方法难以适用于古热流随时间波动性较大的沉积盆地，尤其是我国中新生代发育的断陷型陆相沉积盆地。这些盆地的形成发育大都经历了热隆、张裂、断陷、坳陷4个阶段。古热流变化的总趋势是从小逐渐增大，然后从大逐渐变小。对这种模式发育的盆地，如果应用线性变化的古热流模型，就会产生较大的偏差。

因此本发明欲提出一种更具普遍实用意义的古热流恢复计算的方法。

发明内容

本发明实施例提供一种恢复古热流变化的方法和装置，用于解决现有模型对于复杂地质条件下难以适用的局限性的问题。

本发明实施例中一种恢复古热流变化的方法，所述方法包括：

获取研究区域不同层的地层信息；

所述地层信息包括：每一层中各样本点的取样深度，地史时间，镜质体反射率，现今地表温度，现今地温梯度，初始沉积的古地温，沉积基底最大埋深，各地层热导率以及沉积经历的地史时间；

获取每一层中各样本点的时温指数；

建立每一层中各样本点的理论时温指数模型；

建立古热流回剥计算模型；

获取每一层沉积时的古地温梯度；

根据获取的每一层沉积时的古地温梯度，计算相应层的古热流值；

根据每一层的古热流值随时间的变化趋势选定不同的数学模型进行拟合，确定古热流随时间的变化规律。

上述一种恢复古热流变化的方法，其中，所述方法包括：根据公式（1）：

${\mathrm{VTI}}_{\mathrm{jk}}=\frac{{R_{\mathrm{jk}}}^{1/2}-{R_s}^{1/2}}{{R_{\mathrm{jm}}}^{1/2}-{R_s}^{1/2}}---\left(1\right)$

获取每一层中各样本点的时温指数；其中：R_s<R_jk<R_jm，VTI_jk为第j层第k个样本点的时温指数，R_jk、R_jm分别为第j层中第k个样本点的镜质体反射率和该层最大埋深点的镜质体反射率，R_s为地表的镜质体反射率。

上述一种恢复古热流变化的方法，其中，所述方法包括：根据公式（2）：

${\mathrm{TTI}}_{\mathrm{jk}}=\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{j-1}{\&Integral;}_0^{\mathrm{\&Delta;}{t}_i}{\exp }^{(T_{\mathrm{ij}}\left(t\right)-T_c)/T_d}\mathrm{dt}+{\&Integral;}_0^{\mathrm{\&Delta;}{t}_{\mathrm{ik}}}{\exp }^{(T_{\mathrm{jk}}\left(t\right)-T_c)/T_d}\mathrm{dt}}{{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^j{\&Integral;}_0^{\mathrm{\&Delta;}{t}_i}{\exp }^{(T_{\mathrm{ij}}\left(t\right)-T_c)/T_d}\mathrm{dt}}---\left(2\right)$

建立每一层中各样本点的理论时温指数模型；其中：TTI_jk为第j层第k个样本点的理论时温指数，T_c为初始沉积的古地温，T_d为待确定的参数，T_ij(t)，T_jk(t)分别为第i层沉积发育期下伏第j层经历的古地温和第j层沉积发育期第k个样本点经历的古地温，Δt_i，Δt_jk分别为第i层沉积经历的地史时间和第j层沉积时第k个样本点经历的地史时间，i为第j层及其上覆地层编号，i≤j。

上述一种恢复古热流变化的方法，其中，所述方法包括：根据公式（3）：

$\min \left({\mathrm{\&epsiv;}}_j\right)={\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^j{\mathrm{\&Sigma;}}_{k=1}^M|{\mathrm{VTI}}_{\mathrm{ik}}-{\mathrm{TTI}}_{\mathrm{ik}}[T_c,T_d,\mathrm{GT}\left(i\right)\left]\right|---\left(3\right)$

建立古热流回剥计算模型；其中：VTI_ik为第i层第k个样本点的时温指数，TTI_ik为第i层第k个样本点的理论时温指数，T_c为初始沉积的古地温，T_d为待确定的参数，M为第i层中样本点的个数，GT(i)为第i层沉积期的古地温梯度，i为第j层及其上覆地层编号，i≤j。

上述一种恢复古热流变化的方法，其中，所述获取每一层沉积时的古地温梯度包括：

从所述研究区域最上层依次逐层回剥得出每一层沉积时的古地温梯度。

上述一种恢复古热流变化的方法，其中，所述方法还包括：

令j=i=1，T_c=T₀，GT(1)=GT₀，根据公式式（3）获取ε_j为最小值时的T_d；

再令j>1，由i=2开始依次根据式（3）获取ε_j为最小值时的GT（j）；

其中：i=1时为最上层，GT（i）为第i层沉积时的古地温梯度，T₀为现今地表温度；GT₀为现今地温梯度。

上述一种恢复古热流变化的方法，其中，所述方法还包括：根据公式（4）：

$q\left(i\right)=\frac{\mathrm{GT}\left(i\right)Z_{\mathrm{im}}}{100{\&Integral;}_0^{Z_{\mathrm{im}}}\frac{1}{K\left(Z\right)}\mathrm{dZ}}---\left(4\right)$

计算相应层的古热流值；其中：q(i)为第i层沉积时的古热流值，Z_im为第i层沉积时的沉积基底最大埋深，K(Z)为第i层及下伏各地层埋深变化的热导率。

本发明实施例还提供一种恢复古热流变化的装置，所述装置包括：

地层信息获取单元，获取研究区域不同层的地层信息；

所述地层信息包括：每一层中各样本点的取样深度，地史时间，镜质体反射率，现今地表温度，现今地温梯度，初始沉积的古地温，沉积基底最大埋深，各地层热导率以及沉积经历的地史时间；

时温指数计算单元，用于获取每一层中各样本点的时温指数；

建模单元，用于建立每一层中各样本点的理论时温指数模型；

回剥模型建立单元，用于建立古热流回剥计算模型；

回剥模型计算单元，获取每一层沉积时的古地温梯度；

古热流值计算单元，用于根据获取的每一层沉积时的古地温梯度，计算相应层的古热流值；

拟合单元，用于根据每一层的古热流值随时间的变化趋势选定不同的数学模型进行拟合，确定古热流随时间的变化规律。

上述一种恢复古热流变化的装置，其中，所述时温指数计算单元根据公式（1）：

${\mathrm{VTI}}_{\mathrm{jk}}=\frac{{R_{\mathrm{jk}}}^{1/2}-{R_s}^{1/2}}{{R_{\mathrm{jm}}}^{1/2}-{R_s}^{1/2}}---\left(1\right)$

获取每一层中各样本点的时温指数；其中：R_s<R_jk<R_jm，VTI_jk为第j层第k个样本点的时温指数，R_jk、R_jm分别为第j层中第k个样本点的镜质体反射率和该层最大埋深点的镜质体反射率，R_s为地表的镜质体反射率。

上述一种恢复古热流变化的装置，其中，所述建模单元根据公式（2）：

${\mathrm{TTI}}_{\mathrm{jk}}=\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{j-1}{\&Integral;}_0^{\mathrm{\&Delta;}{t}_i}{\exp }^{(T_{\mathrm{ij}}\left(t\right)-T_c)/T_d}\mathrm{dt}+{\&Integral;}_0^{\mathrm{\&Delta;}{t}_{\mathrm{ik}}}{\exp }^{(T_{\mathrm{jk}}\left(t\right)-T_c)/T_d}\mathrm{dt}}{{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^j{\&Integral;}_0^{\mathrm{\&Delta;}{t}_i}{\exp }^{(T_{\mathrm{ij}}\left(t\right)-T_c)/T_d}\mathrm{dt}}---\left(2\right)$

建立每一层中各样本点的理论时温指数模型；其中：R_s<R_t<R_m，TTI_jk为第j层第k个样本点的理论时温指数，T_c为初始沉积的古地温，T_d为待确定的参数，T_ij(t)，T_jk(t)分别为第i层沉积发育期下伏第j层经历的古地温和第j层沉积发育期第k个样本点经历的古地温，Δt_i，Δt_jk分别为第i层沉积经历的地史时间和第j层沉积时第k个样本点经历的地史时间，i为第j层及其上覆地层编号，i≤j。

上述一种恢复古热流变化的装置，其中，所述回剥模型建立单元根据公式（3）：

$\min \left({\mathrm{\&epsiv;}}_j\right)={\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^j{\mathrm{\&Sigma;}}_{k=1}^M|{\mathrm{VTI}}_{\mathrm{ik}}-{\mathrm{TTI}}_{\mathrm{ik}}[T_c,T_d,\mathrm{GT}\left(i\right)\left]\right|---\left(3\right)$

建立古热流回剥计算模型；其中：VTI_ik为第i层第k个样本点的时温指数，TTI_ik为第i层第k个样本点的理论时温指数，T_c为初始沉积的古地温，T_d为待确定的参数，M为第i层中样本点的个数，GT(i)为第i层沉积期的古地温梯度，i为第j层及其上覆地层编号，i≤j。

上述一种恢复古热流变化的装置，其中，所述回剥模型计算单元从所述研究区域最上层依次逐层回剥得出每一层沉积时的古地温梯度。

上述一种恢复古热流变化的装置，其中，所述古热流值计算单元根据公式（4）：

$q\left(i\right)=\frac{\mathrm{GT}\left(i\right)Z_{\mathrm{im}}}{100{\&Integral;}_0^{Z_{\mathrm{im}}}\frac{1}{K\left(Z\right)}\mathrm{dZ}}---\left(4\right)$

计算相应层的古热流值；其中：q(i)为第i层沉积时的古热流值，Z_im为第i层沉积时的沉积基底最大埋深，K(Z)为第i层及下伏各地层埋深变化的热导率。

本发明实施例提供的一种恢复古热流变化的方法和装置，提供一种根据复杂研究区不同层位样本点的取样深度、地质年代等相关信息，计算出不同地史时期古热流的数值，进而恢复出复杂地质条件下古热流的变化。这种针对复杂地质条件下本发明实施例所述的恢复古热流变化的方法较其它热流恢复方法具有更好的适用性和有效性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为本发明实施例中一种恢复古热流变化的方法流程图；

图2为本发明实施例中一种恢复古热流变化的装置示意图；

图3为本发明实施例中地史时期大地热流对镜质体反射率Ro测值的贡献作用模型示意图；

图4为本发明实施例中根据各地史时期古热流值确定古热流变化规律的模型示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰具体，下面结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

本发明实施例提供一种恢复古热流变化的方法，如图1所示，所述方法包括：

步骤101，获取研究区域不同层的地层信息；此处研究区域中不同的层位与获取精度有关，既可以是一个比较大的层系，也可以为较具体岩层组单位。本发明是实例中，主要是在选取层位后，再在每一层中选取多个样本点进行后续的计算。

具体的，所述地层信息包括：每一层中各样本点的取样深度，地史时间，镜质体反射率，现今地表温度，现今地温梯度，初始沉积的古地温，沉积基底最大埋深，各地层热导率以及沉积经历的地史时间；

步骤102，获取每一层中各样本点的时温指数；较佳的，可以采用Lerche I模型计算出不同层各样本点的时温指数VTI。其中，时温指数是用来表示时间与温度两种因素同时对沉积物有机质成熟度的影响。

步骤103，建立每一层中各样本点的理论时温指数模型；较佳的，理论时温指数模型是用来表示时间与温度两种因素同时对沉积物有机质成熟度的影响。

步骤104，建立古热流回剥计算模型；具体的，尽管理论时温指数模型TTI为理论计算值，时温指数VTI为实测资料计算值，但就时间和温度对有机质的综合作用而言，两者数值和意义却是完全相同的。因此，所求古热流值应使实测镜质体反射率计算的时温指数VTI与理论时温指数模型TTI的偏差ε达到极小，因此可以据此建立古热流回剥计算模型。

步骤105，获取每一层沉积时的古地温梯度；在建立回剥计算模型的基础上，获取每一层沉积时的古地温梯度。

步骤106，根据获取的每一层沉积时的古地温梯度，计算相应层的古热流值；

步骤107，根据每一层的古热流值随时间的变化趋势选定不同的数学模型进行拟合，确定古热流随时间的变化规律。具体的，本发明实施例可采用现有的不同数学模型对古热流的变化进行拟合，比如多项式等。具体的，首先根据不同层位的古热流平均值与所对应的沉积年代作出直方图，其中古热流平均值为纵坐标，沉积年代作为横坐标，并按照实际地质年代时间间隔进行划分；然后根据直方图顶部中点的变化趋势选择不同数学模型进行拟合，选取最优拟合模型作为热流变换函数，如图3和图4

所示。具体对数学模型的选取以及拟合的步骤在此不再详细赘述。

综上，为克服Lerche I模型对于复杂地质条件下难以适用的局限，本发明实施例中的研究区域是一种复杂地质条件下的区域，提供一种根据复杂研究区不同层位样本点的取样深度、地质年代等相关信息，计算出不同地史时期古热流的数值，进而恢复出复杂地质条件下古热流变化的方法。这种针对复杂地质条件下本发明实施例所述的恢复古热流变化的方法较其它热流恢复方法具有更好的适用性和有效性。

本发明实施例提供一种恢复古热流变化的方法，较佳的，所述方法包括：根据公式（1）：

${\mathrm{VTI}}_{\mathrm{jk}}=\frac{{R_{\mathrm{jk}}}^{1/2}-{R_s}^{1/2}}{{R_{\mathrm{jm}}}^{1/2}-{R_s}^{1/2}}---\left(1\right)$

获取每一层中各样本点的时温指数；其中：R_s<R_jk<R_jm，VTI_jk为第j层第k个样本点的时温指数，R_jk、R_jm分别为第j层中第k个样本点的镜质体反射率和该层最大埋深点的镜质体反射率，R_s为地表的镜质体反射率。较佳的，R_jk相当有机质转化过程中某一时刻的镜质体反射率，R_jm可以用剖面中埋深最大点（Z_m）处的镜质体反射率的测量值或趋势值表示。

本发明实施例提供一种恢复古热流变化的方法，较佳的，所述方法包括：根据公式（2）：

${\mathrm{TTI}}_{\mathrm{jk}}=\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{j-1}{\&Integral;}_0^{\mathrm{\&Delta;}{t}_i}{\exp }^{(T_{\mathrm{ij}}\left(t\right)-T_c)/T_d}\mathrm{dt}+{\&Integral;}_0^{\mathrm{\&Delta;}{t}_{\mathrm{ik}}}{\exp }^{(T_{\mathrm{jk}}\left(t\right)-T_c)/T_d}\mathrm{dt}}{{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^j{\&Integral;}_0^{\mathrm{\&Delta;}{t}_i}{\exp }^{(T_{\mathrm{ij}}\left(t\right)-T_c)/T_d}\mathrm{dt}}---\left(2\right)$

建立每一层中各样本点的理论时温指数模型；其中：TTI_jk为第j层第k个样本点的理论时温指数，T_c为初始沉积的古地温，T_d为待确定的参数，T_ij(t)，T_jk(t)分别为第i层沉积发育期下伏第j层经历的古地温和第j层沉积发育期第k个样本点经历的古地温，Δt_i，Δt_jk分别为第i层沉积经历的地史时间和第j层沉积时第k个样本点经历的地史时间，i为第j层及其上覆地层编号，i≤j。

本发明实施例提供一种恢复古热流变化的方法，较佳的，所述方法包括：根据公式（3）：

$\min \left({\mathrm{\&epsiv;}}_j\right)={\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^j{\mathrm{\&Sigma;}}_{k=1}^M|{\mathrm{VTI}}_{\mathrm{ik}}-{\mathrm{TTI}}_{\mathrm{ik}}[T_c,T_d,\mathrm{GT}\left(i\right)\left]\right|---\left(3\right)$

建立古热流回剥计算模型；其中：VTI_ik为第i层第k个样本点的时温指数，TTI_ik为第i层第k个样本点的理论时温指数，T_c为初始沉积的古地温，T_d为待确定的参数，M为第i层中样本点的个数，GT(i)为第i层沉积期的古地温梯度，i为第j层及其上覆地层编号，i≤j。

本发明实施例提供一种恢复古热流变化的方法，较佳的，所述获取每一层沉积时的古地温梯度包括：

从所述研究区域最上层依次逐层回剥得出每一层沉积时的古地温梯度。

本发明实施例提供一种恢复古热流变化的方法，较佳的，所述方法还包括：

令j=i=1，T_c=T₀，GT(1)=GT₀，根据式（3）获取ε_j为最小值时的T_d；

再令j>1，由i=2开始依次根据公式（3）从最上层依次获取ε_j为最小值时的GT（j）；

其中：i=1时为最上层，GT（i）为第i层沉积时的古地温梯度，T₀为现今地表温度，GT₀为现今地温梯度。

具体的回剥计算过程详述如下：

1、取定初始沉积的古地温等于现今地表温度，第一层沉积时的古地温梯度等于现今地温梯度。由于，T_d为待确定的参数，因此选定不同的T_d值代入公式（3）的古热流回剥计算模型反复计算，使ε_j（j=1）达到最小值时的T_d，即为所求的T_d。

2、在上述步骤1的基础上，已得知T_d，GT(1)，T_c，选定不同的GT（2）代入公式（3）的古热流回剥计算模型反复计算使ε_j（j=2）达到最小值时的GT（2），即为所求的GT（2）。

3、采用上述步骤2的方式，在T_c，T_d，GT（1），GT(2)，…，GT(j-1)均已知的情况下，选用不同的GT（j）代入代入公式（3）的古热流回剥计算模型反复计算ε_j，使ε_j达到极小值的GT（j），即为所求的GT（j）。

通过步骤1、2、3的逐层回剥方法可以求出各层沉积时的古地温梯度GT（j）。

本发明实施例提供一种恢复古热流变化的方法，较佳的，所述方法还包括：根据公式（4）：

$q\left(i\right)=\frac{\mathrm{GT}\left(i\right)Z_{\mathrm{im}}}{100{\&Integral;}_0^{Z_{\mathrm{im}}}\frac{1}{K\left(Z\right)}\mathrm{dZ}}---\left(4\right)$

计算相应层的古热流值；其中：q(i)为第i层沉积时的古热流值，Z_im为第i层沉积时的沉积基底最大埋深，K(Z)为第i层及下伏各地层埋深变化的热导率。

本发明实施例还提供一种恢复古热流变化的装置，如图2所示，所述装置包括：

地层信息获取单元201，获取研究区域不同层的地层信息；此处研究区域中不同的层位与获取精度有关，既可以是一个比较大的层系，也可以为较具体岩层组单位。本发明是实例中，主要是在选取层位后，再在每一层中选取复数个样本点进行后续的计算。

具体的，所述地层信息包括：每一层中各样本点的取样深度，地史时间，镜质体反射率，现今地表温度，现今地温梯度，初始沉积的古地温，沉积基底最大埋深，各地层热导率以及沉积经历的地史时间；

时温指数计算单元202，用于获取每一层中各样本点的时温指数；较佳的，可以采用Lerche I模型计算出不同层各样本点的时温指数VTI。其中，时温指数是用来表示时间与温度两种因素同时对沉积物有机质成熟度的影响。

建模单元203，用于建立每一层中各样本点的理论时温指数模型；较佳的，理论时温指数模型是用来表示时间与温度两种因素同时对沉积物有机质成熟度的影响。

回剥模型建立单元204，用于建立古热流回剥计算模型；具体的，尽管理论时温指数模型TTI为理论计算值，时温指数VTI为实测资料计算值，但就时间和温度对有机质的综合作用而言，两者数值和意义却是完全相同的。因此，所求古热流值应使实测镜质体反射率计算的时温指数VTI与理论时温指数模型TTI的偏差ε达到极小，因此可以据此建立古热流回剥计算模型。

回剥模型计算单元205，获取每一层沉积时的古地温梯度；

古热流值计算单元206，用于根据获取的每一层沉积时的古地温梯度，计算相应层的古热流值；

拟合单元207，用于根据每一层的古热流值随时间的变化趋势选定不同的数学模型进行拟合，确定古热流随时间的变化规律。具体的，本发明实施例可采用现有的不同数学模型进行拟合，比如多项式等，具体对数学模型的选取以及拟合的步骤在此不再赘述。

综上，为克服Lerche I模型对于复杂地质条件下难以适用的局限，本发明实施例中的研究区域是一种复杂地质条件下的区域，提供一种根据复杂研究区不同层位样本点的取样深度、地质年代等相关信息，计算出不同地史时期古热流的数值，进而恢复出复杂地质条件下古热流变化的方法。这种针对复杂地质条件下本发明实施例所述的恢复古热流变化的装置较其它热流恢复装置具有更好的适用性和有效性。

本发明实施例提供的一种恢复古热流变化的装置，较佳的，所述时温指数计算单元根据公式（1）：

${\mathrm{VTI}}_{\mathrm{jk}}=\frac{{R_{\mathrm{jk}}}^{1/2}-{R_s}^{1/2}}{{R_{\mathrm{jm}}}^{1/2}-{R_s}^{1/2}}---\left(1\right)$

获取每一层中各样本点的时温指数；其中：R_s<R_jk<R_jm，VTI_jk为第j层第k个样本点的时温指数，R_jk、R_jm分别为第j层中第k个样本点的镜质体反射率和该层最大埋深点的镜质体反射率，R_s为地表的镜质体反射率。较佳的，R_jk相当有机质转化过程中某一时刻的镜质体反射率，R_jm可以用剖面中埋深最大点（Z_m）处的镜质体反射率的测量值或趋势值表示。

本发明实施例提供的一种恢复古热流变化的装置，较佳的，所述建模单元根据公式（2）：

${\mathrm{TTI}}_{\mathrm{jk}}=\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{j-1}{\&Integral;}_0^{\mathrm{\&Delta;}{t}_i}{\exp }^{(T_{\mathrm{ij}}\left(t\right)-T_c)/T_d}\mathrm{dt}+{\&Integral;}_0^{\mathrm{\&Delta;}{t}_{\mathrm{ik}}}{\exp }^{(T_{\mathrm{jk}}\left(t\right)-T_c)/T_d}\mathrm{dt}}{{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^j{\&Integral;}_0^{\mathrm{\&Delta;}{t}_i}{\exp }^{(T_{\mathrm{ij}}\left(t\right)-T_c)/T_d}\mathrm{dt}}---\left(2\right)$

建立每一层中各样本点的理论时温指数模型；其中：TTI_jk为第j层第k个样本点的理论时温指数，T_c为初始沉积的古地温，T_d为待确定的参数，T_ij(t)，T_jk(t)分别为第i层沉积发育期下伏第j层经历的古地温和第j层沉积发育期第k个样本点经历的古地温，Δt_i，Δt_jk分别为第i层沉积经历的地史时间和第j层沉积时第k个样本点经历的地史时间，i为第j层及其上覆地层编号，i≤j。

本发明实施例提供的一种恢复古热流变化的装置，较佳的，所述回剥模型建立单元根据公式（3）：

$\min \left({\mathrm{\&epsiv;}}_j\right)={\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^j{\mathrm{\&Sigma;}}_{k=1}^M|{\mathrm{VTI}}_{\mathrm{ik}}-{\mathrm{TTI}}_{\mathrm{ik}}[T_c,T_d,\mathrm{GT}\left(i\right)\left]\right|---\left(3\right)$

建立古热流回剥计算模型；其中：VTI_ik为第i层第k个样本点的时温指数，TTI_ik为第i层第k个样本点的理论时温指数，T_c为初始沉积的古地温，T_d为待确定的参数，M为第i层中样本点的个数，GT(i)为第i层沉积期的古地温梯度，i为第j层及其上覆地层编号，i≤j。

本发明实施例提供的一种恢复古热流变化的装置，较佳的，所述回剥模型计算单元从所述研究区域最上层依次逐层回剥得出每一层沉积时的古地温梯度。

本发明实施例提供的一种恢复古热流变化的装置，较佳的，所述古热流值计算单元根据公式（4）：

$q\left(i\right)=\frac{\mathrm{GT}\left(i\right)Z_{\mathrm{im}}}{100{\&Integral;}_0^{Z_{\mathrm{im}}}\frac{1}{K\left(Z\right)}\mathrm{dZ}}---\left(4\right)$

计算相应层的古热流值；其中：q(i)为第i层沉积时的古热流值，Z_im为第i层沉积时的沉积基底最大埋深，K(Z)为第i层及下伏各地层埋深变化的热导率。

综上，本发明实施例中的研究区域是一种复杂地质条件下的区域，提供一种根据复杂研究区不同层位样本点的取样深度、地质年代等相关信息，计算出不同地史时期古热流的数值，进而恢复出复杂地质条件下古热流变化的方法。这种针对复杂地质条件下本发明实施例所述的恢复古热流变化的方法较其它热流恢复方法具有更好的适用性和有效性，是一种更具普遍实用意义的恢复古热流变化的方法及装置。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种恢复古热流变化的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取研究区域不同层的地层信息；

所述地层信息包括：每一层中各样本点的取样深度，地史时间，镜质体反射率，现今地表温度，现今地温梯度，初始沉积的古地温，沉积基底最大埋深，各地层热导率以及沉积经历的地史时间；

获取每一层中各样本点的时温指数；

建立每一层中各样本点的理论时温指数模型；

建立古热流回剥计算模型；

获取每一层沉积时的古地温梯度；

根据获取的每一层沉积时的古地温梯度，计算相应层的古热流值；

根据每一层的古热流值随时间的变化趋势选定不同的数学模型进行拟合，确定古热流随时间的变化规律。

2.根据权利要求1所述的一种恢复古热流变化的方法，其特征在于，所述方法包括：根据公式（1）：

${\mathrm{VTI}}_{\mathrm{jk}}=\frac{{R_{\mathrm{jk}}}^{1/2}-{R_s}^{1/2}}{{R_{\mathrm{jm}}}^{1/2}-{R_s}^{1/2}}---\left(1\right)$

获取每一层中各样本点的时温指数；其中：R_s<R_jk<R_jm，VTI_jk为第j层第k个样本点的时温指数，R_jk，R_jm分别为第j层中第k个样本点的镜质体反射率和该层最大埋深点的镜质体反射率，R_s为地表的镜质体反射率。

3.根据权利要求1所述的一种恢复古热流变化的方法，其特征在于，所述方法包括：根据公式（2）：

${\mathrm{TTI}}_{\mathrm{jk}}=\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{j-1}{\&Integral;}_0^{\mathrm{\&Delta;}{t}_i}{\exp }^{(T_{\mathrm{ij}}\left(t\right)-T_c)/T_d}\mathrm{dt}+{\&Integral;}_0^{\mathrm{\&Delta;}{t}_{\mathrm{ik}}}{\exp }^{(T_{\mathrm{jk}}\left(t\right)-T_c)/T_d}\mathrm{dt}}{{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^j{\&Integral;}_0^{\mathrm{\&Delta;}{t}_i}{\exp }^{(T_{\mathrm{ij}}\left(t\right)-T_c)/T_d}\mathrm{dt}}---\left(2\right)$

建立每一层中各样本点的理论时温指数模型；其中：TTI_jk为第j层第k个样本点的理论时温指数，T_c为初始沉积的古地温，T_d为待确定的参数，T_ij(t)，T_jk(t)分别为第i层沉积发育期下伏第j层经历的古地温和第j层沉积发育期第k个样本点经历的古地温，Δt_i，Δt_jk分别为第i层沉积经历的地史时间和第j层沉积时第k个样本点经历的地史时间，i为第j层及其上覆地层编号，i≤j。

4.根据权利要求1所述的一种恢复古热流变化的方法，其特征在于，所述方法包括：根据公式（3）：

$\min \left({\mathrm{\&epsiv;}}_j\right)={\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^j{\mathrm{\&Sigma;}}_{k=1}^M|{\mathrm{VTI}}_{\mathrm{ik}}-{\mathrm{TTI}}_{\mathrm{ik}}[T_c,T_d,\mathrm{GT}\left(i\right)\left]\right|---\left(3\right)$

建立古热流回剥计算模型；其中：VTI_ik为第i层第k个样本点的时温指数，TTI_ik为第i层第k个样本点的理论时温指数，T_c为初始沉积的古地温，T_d为待确定的参数，M为第i层中样本点的个数，GT(i)为第i层沉积期的古地温梯度，i为第j层及其上覆地层编号，i≤j。

5.根据权利要求4所述的一种恢复古热流变化的方法，其特征在于，所述获取每一层沉积时的古地温梯度包括：

从所述研究区域最上层依次逐层回剥得出每一层沉积时的古地温梯度。

6.根据权利要求5所述的一种恢复古热流变化的方法，其特征在于，所述方法还包括：

令j=i=1，T_c=T₀，GT(1)=GT₀，根据公式（3）获取ε_j为最小值时的T_d；

再令j>1，由i=2开始依次根据公式（3）获取ε_j为最小值时的GT（j）；

其中：i=1时为最上层，GT（i）为第i层沉积时的古地温梯度，T₀为现今地表温度；GT₀为现今地温梯度。

7.根据权利要求6所述的一种恢复古热流变化的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据公式（4）：

$q\left(i\right)=\frac{\mathrm{GT}\left(i\right)Z_{\mathrm{im}}}{100{\&Integral;}_0^{Z_{\mathrm{im}}}\frac{1}{K\left(Z\right)}\mathrm{dZ}}---\left(4\right)$

计算相应层的古热流值；其中：q(i)为第i层沉积时的古热流值，Z_im为第i层沉积时的沉积基底最大埋深，K(Z)为第i层及下伏各地层埋深变化的热导率。

8.一种恢复古热流变化的装置，其特征在于，所述装置包括：

地层信息获取单元，获取研究区域不同层的地层信息；

所述地层信息包括：每一层中各样本点的取样深度，地史时间，镜质体反射率，现今地表温度，现今地温梯度，初始沉积的古地温，沉积基底最大埋深，各地层热导率以及沉积经历的地史时间；

时温指数计算单元，用于获取每一层中各样本点的时温指数；

建模单元，用于建立每一层中各样本点的理论时温指数模型；

回剥模型建立单元，用于建立古热流回剥计算模型；

回剥模型计算单元，获取每一层沉积时的古地温梯度；

古热流值计算单元，用于根据获取的每一层沉积时的古地温梯度，计算相应层的古热流值；

拟合单元，用于根据每一层的古热流值随时间的变化趋势选定不同的数学模型进行拟合，确定古热流随时间的变化规律。

9.根据权利要求8所述的一种恢复古热流变化的装置，其特征在于，所述时温指数计算单元根据公式（1）：

${\mathrm{VTI}}_{\mathrm{jk}}=\frac{{R_{\mathrm{jk}}}^{1/2}-{R_s}^{1/2}}{{R_{\mathrm{jm}}}^{1/2}-{R_s}^{1/2}}---\left(1\right)$

获取每一层中各样本点的时温指数；其中：R_s<R_jk<R_jm，VTI_jk为第j层第k个样本点的时温指数，R_jk、R_jm分别为第j层中第k个样本点的镜质体反射率和该层最大埋深点的镜质体反射率，R_s为地表的镜质体反射率。

10.根据权利要求8所述的一种恢复古热流变化的装置，其特征在于，所述建模单元根据公式（2）：

${\mathrm{TTI}}_{\mathrm{jk}}=\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{j-1}{\&Integral;}_0^{\mathrm{\&Delta;}{t}_i}{\exp }^{(T_{\mathrm{ij}}\left(t\right)-T_c)/T_d}\mathrm{dt}+{\&Integral;}_0^{\mathrm{\&Delta;}{t}_{\mathrm{ik}}}{\exp }^{(T_{\mathrm{jk}}\left(t\right)-T_c)/T_d}\mathrm{dt}}{{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^j{\&Integral;}_0^{\mathrm{\&Delta;}{t}_i}{\exp }^{(T_{\mathrm{ij}}\left(t\right)-T_c)/T_d}\mathrm{dt}}---\left(2\right)$

建立每一层中各样本点的理论时温指数模型；其中：R_s<R_t<R_m，TTI_jk为第j层第k个样本点的理论时温指数，T_c为初始沉积的古地温，T_d为待确定的参数，T_ij(t)，T_jk(t)分别为第i层沉积发育期下伏第j层经历的古地温和第j层沉积发育期第k个样本点经历的古地温，Δt_i，Δt_jk分别为第i层沉积经历的地史时间和第j层沉积时第k个样本点经历的地史时间，i为第j层及其上覆地层编号，i≤j。

11.根据权利要求8所述的一种恢复古热流变化的装置，其特征在于，所述回剥模型建立单元根据公式（3）：

$\min \left({\mathrm{\&epsiv;}}_j\right)={\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^j{\mathrm{\&Sigma;}}_{k=1}^M|{\mathrm{VTI}}_{\mathrm{ik}}-{\mathrm{TTI}}_{\mathrm{ik}}[T_c,T_d,\mathrm{GT}\left(i\right)\left]\right|---\left(3\right)$

建立古热流回剥计算模型；其中：VTI_ik为第i层第k个样本点的时温指数，TTI_ik为第i层第k个样本点的理论时温指数，T_c为初始沉积的古地温，T_d为待确定的参数，M为第i层中样本点的个数，GT(i)为第i层沉积期的古地温梯度，i为第j层及其上覆地层编号，i≤j。

12.根据权利要求11所述的一种恢复古热流变化的装置，其特征在于，所述回剥模型计算单元从所述研究区域最上层依次逐层回剥得出每一层沉积时的古地温梯度。

13.根据权利要求12所述的一种恢复古热流变化的装置，其特征在于，所述古热流值计算单元根据公式（4）：

$q\left(i\right)=\frac{\mathrm{GT}\left(i\right)Z_{\mathrm{im}}}{100{\&Integral;}_0^{Z_{\mathrm{im}}}\frac{1}{K\left(Z\right)}\mathrm{dZ}}---\left(4\right)$

计算相应层的古热流值；其中：q(i)为第i层沉积时的古热流值，Z_im为第i层沉积时的沉积基底最大埋深，K(Z)为第i层及下伏各地层埋深变化的热导率。

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