CN104898181B - 古时期的最大理论波高和累计频率波高确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了古时期的水盆地中最大理论波高和累计频率波高确定方法，涉及古气候恢复领域，本发明实施例提供的古时期的最大理论波高确定方法，通过先对获取到的目标沿岸沙坝的观测厚度进行去压实校正，来获取较为准确的厚度值，再根据原始厚度来计算出破浪水深，由于破浪波高和最大理论波高近似相等，因此，最后，可以根据破浪波高来计算最大理论波高，也就是在只得到观测厚度的情况下，便可以推导出最大理论波高。

Description

古时期的最大理论波高和累计频率波高确定方法

技术领域

本发明涉及古气候恢复领域，具体而言，涉及古时期的水盆地中最大理论波高和累计频率波高确定方法。

背景技术

古气候恢复有助于研究气象、天文或其他领域的周期变化规律，进而能够对现今和未来的气象、天文进行预测。

古代波浪状况(以下简称古波况)能够直观的反应出古代指定时期海(湖)浪的变化规律，这对于古气候变化相关领域的研究有着重要的促进作用。

描述古波况的参量有很多，其中一个参量是古波高，并且古波高的恢复是进行古波况恢复的一个重要组成部分。

经调研，目前可以用于定量恢复古波高的方法主要有两种，并且主要来自于国外文献：(1)波痕法，即通过波浪作用于沉积物所形成的波痕参数(主要是波高、波长)，结合构成沉积颗粒的粒度、密度等其他参数，可以计算形成这些波痕的临界波浪条件(Tanner，1971；Allen，1984；Dupre，1984；Diem，1985)；(2)砾质滩砾石粒径法，即通过分析岸线附近发育的砾质滩中的砾石大小分布特征，可以计算搬运某颗砾石所需要的临界波浪条件(Adams，2003)。

但，波痕法恢复古波高具有如下缺点：波痕法恢复古波高需要统计地质记录中所保存的波痕要素，例如波高、波长等，以及构成波痕的沉积物的粒度、密度等参数。要通过此方法获得研究区具有统计意义的古波浪特征，很明显，此方法的进行需要依赖于统计大量的波痕。这种方法对于波痕较容易获得的野外露头可能较为实用，但是对于现今已经深埋在地下的古沉积盆地，只有通过钻井的方式，先获取岩心资料，之后才能获得波痕。由于钻井取心的成本极高，不可能大量、大面积取心，能够钻得发育波痕的岩心更是少之又少，因此要想获得大量的、具有统计意义的波痕参数，几乎是不可能的。

砾质滩砾石粒径法恢复古波高的缺点：(1)岸线附近的沉积物不仅受到原始风浪的影响，而且还受到冲浪回流、反射波浪的影响，因此由此计算出来的临界波浪条件并不能真实反映原始古波浪条件；(2)岸线附近的砾质滩很大程度上受到物源的控制，即砾石的大小很大程度上取决于物源区的风化作用、搬运过程等等，而不是取决于波浪条件；(3)岸线附近的沉积物往往会遭受剥蚀，造成沉积记录的不完整，以至于无法获得时间上连续的古波高变化过程。

综上，当前恢复古波高的方法或者由于成本较高而无法实施，或者由于无法剔除其他作用的影响而导致恢复出的古波高不够准确。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供古时期的最大理论波高确定方法，以提高古时期最大理论波高计算的准确度。

第一方面，本发明实施例提供了古时期的最大理论波高确定方法，包括：

对获取到的目标古沉积时期的沿岸沙坝的观测厚度(现今厚度)进行去压实校正，以确定沿岸沙坝形成时的原始厚度；

按照如下公式计算破浪水深，t＝(A+B tanα)d_b，其中，t为所述原始厚度，α为预先获取的所述目标沿岸沙坝的发育时的古坡度，d_b为破浪水深，A和B为预先设定的常数；

使用如下公式计算最大理论波高其中d_b为破浪水深，H_max为最大理论波高，X为关联系数，X∈(0.2，1.4)。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述X为0.78。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，还包括：

获取所述目标沿岸沙坝的测井曲线，所述测井曲线包括自然电位曲线和伽马曲线；

根据所述测井曲线目标子单元两个半幅点间的距离，确定所述观测厚度。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，还包括：

将所述目标沿岸沙坝的测井曲线进行分段，以确定多个子单元；

将测井数值的变化幅度超过预定幅值的所述子单元作为所述目标子单元。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述将所述目标沿岸沙坝的测井曲线进行分段，以确定多个子单元包括：

获取所述测井曲线上每个点测井数值；

将测井数值低于预定阈值的谷值点作为低谷值点；

将相邻两个低谷值点之间，测井数值最高的点作为高峰值点；

将相邻的两个高峰值点间的曲线段作为一个子单元。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，还包括：

所述目标子单元的深度变化幅度小于预设的第一阈值，且，所述目标子单元包括深度值最小的左端点、深度值最大的右端点和测井数值最小的最低点，所述左端点的测井数值大于所述左端点与最低点之间任一点的测井数值，所述右端点的测井数值大于所述右端点与最低点之间任一点的测井数值。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述左端点与最低点之间曲线的变化速率大于所述右端点与所述最低点之间曲线的变化速率。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述根据所述测井曲线目标子单元两个半幅点间的距离，确定所述观测厚度包括：

若所述目标沿岸沙坝只被一口单井打穿，则将第一目标自然电位曲线上两个半幅点之间的距离作为所述观测厚度，所述第一目标自然电位曲线是打穿所述目标沿岸沙坝的单井形成的；

若所述目标沿岸沙坝被多口单井打穿，则将多个目标距离中数值最大的作为所述观测厚度，所述目标距离是第二目标自然电位曲线上两个半幅点之间的距离，所述第二目标自然电位曲线是打穿所述目标沿岸沙坝的所述多口单井中的一口单井所形成的。

第二方面，本发明实施例还提供了古时期的累计频率波高确定方法，包括权利要求1所述的古时期的最大理论波高确定方法，还包括：

使用如下公式计算平均波高，其中，为平均波高，Z为预设常数，Z∈(0.3，0.4)；

使用所述平均波高，在预先获取的累计频率波高换算表中查询指定的累计频率波高。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述Z为0.32。

本发明实施例提供的古时期的最大理论波高确定方法，即采用破浪水深估算最大理论波高的方法，与现有技术中的使用波痕法进行古沉积盆地古波高的恢复，导致必须通过钻井的方式获取带有波痕的岩心，进而使得成本较高；以及与使用砾质滩砾石粒径法恢复古波高，而导致无法在恢复古波高的过程中去除如冲浪回流、反射波浪、风化作用、物源作用等影响，进而导致恢复出的古波高不准确相比，其通过先对获取到的目标沿岸沙坝的观测厚度进行去压实校正，来获取较为准确的厚度值，再根据原始厚度来计算出破浪水深，由于破浪波高和最大理论波高近似相等，因此，最后，可以根据破浪波高来计算最大理论波高，也就是在只得到观测厚度的情况下，便可以推导出最大理论波高。

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

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1A示出了本发明实施例所提供的古时期的最大理论波高确定方法的沿岸沙坝形成过程第一张示意图；

图1B示出了本发明实施例所提供的古时期的最大理论波高确定方法的沿岸沙坝形成过程第二张示意图；

图1C示出了本发明实施例所提供的古时期的最大理论波高确定方法的沿岸沙坝形成过程第三张示意图；

图2示出了本发明实施例所提供的古时期的最大理论波高确定方法的基本流程图；

图3示出了本发明实施例所提供的古时期的最大理论波高确定方法的沿岸沙坝连井剖面示意图；

图4示出了本发明实施例所提供的古时期的最大理论波高确定方法的研究区沉积相分布图；

图5示出了本发明实施例所提供的古时期的最大理论波高确定方法的沿岸沙坝分布范围示意图；

图6示出了本发明实施例所提供的古时期的最大理论波高确定方法的沿岸沙坝水动力解释及标准曲线示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

古气候参数的恢复，有助于研究气象变化等相关的规律，因此，对古气候相关参数的恢复(确定)有着重大的作用。考虑到现有的两种方法(即波痕法和砾质滩砾石粒径法)在恢复古波高方面存在一定的不足，因此本申请提出了一种依靠破浪水深来估算古波高的方法。

首先，对本申请所提供方法的优势进行简要说明。本申请所提供的方法是基于得到沿岸沙坝的厚度而进行的，沿岸沙坝的识别摆脱了对取心井的限制(也就是不需要如波痕法与砾质滩砾石粒径法一样，必须获取到实际的岩心)，而是只利用测井、录井资料即可获得。由于测井、录井资料相对比岩心更容易获得；并且，与存在于岸线处的砾质滩相比，沿岸沙坝远离岸线，不容易受到剥蚀影响，进而能够更加完整的保存下来，因而，本方法所提供的最大理论波高确定方法所确定出的数值更为可信，更接近实际数值。其原理是：沿岸沙坝的形成过程就是风浪与沉积物不断反馈、堆积的过程，并且，在达到稳定的时候，沿岸沙坝的厚度与波浪大小会达到平衡状态，即波浪大小影响、并决定了沿岸沙坝的厚度；此外，由于沿岸沙坝记录了破浪的大小，即最大波浪的大小，这也是本申请所提供的方法中，采用沿岸沙坝厚度来恢复最大理论波高的优势，这使得通过沿岸沙坝恢复出来的古波高具有统计意义。因此，利用沿岸沙坝厚度进行的古波高恢复，更加完整、准确。

其次，需要对波浪作用进行说明。波浪一旦产生就会向岸传播，波浪在向岸传播过程中，由于水深的变化(越靠近沿岸，水深值越低)，波浪会发生破碎现象，也正是由于波浪的破碎而导致了沿岸沙坝的形成。通常，用于描述沿岸沙坝形成过程的自组织模型，可以描述为沉积物在破浪的扰动下，自向岸、离岸两个方向向破浪线附近聚集、加积(如图1A所示)，形成沿岸沙坝(如图1B所示)，沙坝形态最终与破浪达到平衡状态(如图1B，1C所示)。理论上，沿岸沙坝的位置与厚度取决于破浪的位置与破浪的大小(图1A、图1B和图1C中，实线箭头表示的是水质点运动方向，虚线箭头表示的是沉积物运动方向)。根据几何学关系，不难得出以下定量关系：

公式1中，t是沿岸沙坝的厚度(m)，d_t和d_b分别是坝顶与沙坝向岸一侧凹槽的水深(m)，α是沿岸沙坝的基底坡度，θ是沿岸沙坝向岸一侧的坡度。各参数的具体表达如图1C所示。

其中，tanθ可取典型值0.63；另外，可以折中选取槽谷水深(d_t)与坝顶水深(d_b)之比，即d_t/d_b≈1.6。因此公式(1)可以简化为公式2：

t＝(0.6+0.95tanα)d_b (2)

公式2中，t是沿岸沙坝的厚度(m)，d_b是沙坝向岸一侧凹槽的水深。由此，根据公式(2)，当沿岸沙坝厚度t(沿岸沙坝的厚度也就是沿岸沙坝的底界面深度值与顶界面深度值之差)、形成沙坝的坡度α已知的条件下，就可以求得破浪水深d_b。

根据孤立波理论，可以认为波浪在向岸传播至浅水区的过程中，当波高与水深之比达到极限时，破浪形成。极限值为此即极限波高准则。通过公式2与极限波高准则，可以将破浪水深(d_b)这一参数换算成破浪波高(H_b)。

通过参数统计，可以近似的认为破浪波高与最大理论波高是相等的(H_b≈Hmax)，因此，可以将古时期的最大理论波高通过破浪水深(d_b)这一参数进行求取。

由此，如图2所示，本申请实施例提供了古时期的最大理论波高确定方法，包括：

S201，对获取到的目标沿岸沙坝的观测厚度进行去压实校正，以确定原始厚度；

S202，根据原始厚度计算破浪水深(按照如下公式计算破浪水深，t＝(A+B tanα)d_b，其中，t为原始厚度，α为预先获取的目标沿岸沙坝发育时的古坡度，d_b为破浪水深，A和B为预先设定的常数)；

S203，根据破浪水深计算最大理论波高(使用如下公式计算最大理论波高其中d_b为破浪水深，H_max为最大理论波高，X为关联系数，X∈(0.2，1.4))。

步骤S201中，需要对获取到的沿岸沙坝厚度进行去压实校正，进而确定目标沿岸沙坝的原始厚度。沉积物在沉积过程中，会遇到覆盖在其上的新沉积物的压实影响，也就是在新沉积物的重荷压力作用下，厚度会减小，因此通过测井资料所获得的观测厚度是不够准确的，或者是观测厚度是经过压实作用之后得到的。因此，为了保证计算的准确性，首先需要对测井资料中，直接观测得到的观测厚度进行去压实校正，来得到目标沿岸沙坝刚沉积完成时的厚度，即原始厚度。

具体的，在进行去压实校正时，首先，根据预先获取的单井测井资料，拟合砂泥岩压实方程。

已知地层孔隙度与埋深之间满足以下指数关系：

Φ＝Φ₀e^-ch (3)

公式3中：Φ为深度h处的孔隙度，Φ₀为h＝0时的地表孔隙度，e为自然常数，C为压实系数，h为深度，其中，C与Φ₀都与岩性有关。求取压实系数，需要利用孔隙度数据拟合不同岩性的压实方程。实际应用中，泥岩压实系数最大，砂岩压实系数最小，碳酸盐岩介于两者之间，依泥质含量而定，泥质成分多则偏向泥岩，反之则偏向砂岩，煤系地层一般借用泥岩的压实系数，蒸发岩由于其沉积密度大、孔隙少，不易于压实，可视为无压实作用。

进行压实校正需要获得构成沿岸沙坝的岩性的初始孔隙度与特定埋深孔隙度。研究区的沿岸沙坝主要由砂岩与粉砂岩两类岩性组成，结合压实方程，根据研究区实测孔隙度数据做出砂岩与粉砂岩两种岩性孔隙度随深度变化的关系曲线，分别得出砂岩、粉砂岩的压实方程与初始孔隙度。

根据姜正龙等人(2009)的研究，该地区的压实方程为：

砂岩：Φ＝48.569e^{(-0.000412*h)}

粉砂岩：Φ＝50.92e^{(-0.000353*h)}

根据上述两个压实方程，砂岩、粉砂岩的初始孔隙度分别为48.569％，50.92％，任意深度下砂岩与粉砂岩的孔隙度也可以计算求得。

假设在埋深过程中岩石骨架体积不变，就可以确定特定深度下的沿岸沙坝的原始厚度(t)。

公式4中，t为沿岸沙坝形成时的原始厚度(m)；t’为沿岸沙坝的现今厚度(m)，由测井资料获得；Φ₀为沿岸沙坝的初始孔隙度(％)；Φ为沿岸沙坝的现今孔隙度(％)。Φ₀与Φ由压实方程求得。

步骤S202中，需要计算破浪水深。由如下公式，

t＝(A+B tanα)d_b (5)

可知，计算得出破浪水深除了需要知悉步骤S201中所得出的原始厚度，还需要知悉古坡度α(古坡度是指形成目标沿岸沙坝时的坡度)，公式5中，t为所述原始厚度，α为预先获取的所述目标沿岸沙坝的古坡度，d_b为破浪水深，A和B为预先设定的常数，A可以取0.5-0.7，B可以取0.8-1。

获取古坡度α的基本原理如下：沿岸沙坝的基底坡度(古坡度α)可以根据原始沉积时期古地貌恢复的方法确定的，主要基本原理是：沉积物在某一地质时期在沉积过程中对盆地进行填平补齐，则原始沉积厚度与古地貌呈镜像关系，即沉积物厚度大的地方，则古地貌较低；沉积物厚度薄的地方，则古地貌较高。由此，可以确定沿岸沙坝的古地貌，进而得到古地貌与水平方向的夹角即沿岸沙坝的基底坡度α(如图1所示)。

在研究思路及具体实施方面，应当利用地震、测井及钻井资料，首先制作地层残留厚度图和进行视厚度校正；其次，应用盆地模拟软件BasinMod 1D、2D、3D进行单井埋藏史模拟和压实恢复；最后，结合地震解释资料，制作平衡剖面，综合分析古地貌特征(姜正龙等，2009；姜在兴，2010)，得到古坡度α。

在得出原始厚度t和古坡度α之后，便可以使用公式5来计算破浪水深了。需要说明的是，公式5是简化后的公式，简化前是公式1，简化的原因，主要是考虑到沿岸沙坝的槽谷水深(d_t)与坝顶水深(d_b)具有这种特定的函数关系，并且经过实测最终得出的数值也较为准确。

极限波高准则中，其中，d_b为破浪水深，H_b为破浪波高。同时，破浪波高和最大理论波高H_max近似相等(波浪在产生及传播过程中，在破浪点波高达到最大，因此破浪波高可以近似为最大理论波高)，因此，可以通过如下公式

计算最大理论波高，公式6中，d_b为破浪水深，Hmax为最大理论波高，X为关联系数，优选的，X∈(0.7，0.9)。具体的，公式6中，X的优选值为0.78。

在步骤S201之前，还可以包括如下步骤：

获取目标沿岸沙坝的测井曲线，测井曲线包括自然电位曲线和伽马曲线；

根据测井曲线目标子单元两个半幅点间的距离，确定观测厚度。

测井曲线是能够从测井资料中直接获取到的，在此，不再详细说明。半幅点是测井曲线上存在的点(极大值与极小值转换过程中的中间点)，两个半幅点间的距离也就代表了一个完整沉积(一个完整的沿岸沙坝)的厚度，也就是观测厚度(未进行去压实校正时的厚度)。

具体的，在确定一个完整的沿岸沙坝时，可以通过预先分段的方式，来提高查找速度。如图3所示，沿岸沙坝所对应的测井曲线处，会发生一定程度的振荡，而未形成沿岸沙坝的位置，则测井曲线较为平缓。因此，可以通过测井曲线的变化幅度(测井数值的最大值与最小值之差)来判断此处是否存在沿岸沙坝。

也就是本申请所提供的古时期的最大理论波高确定方法，还包括：

将目标沿岸沙坝的测井曲线进行分段，以确定多个子单元；

将测井数值的变化幅度超过预定幅值的子单元作为目标子单元。

当然，在进行测井曲线分段的时候，可以先查找测井曲线每个部分的变化幅度(指的是单位深度值内的伽马数值变化，或单位深度值内的自然电位数值变化)，再根据变化幅度的大小粗略的进行分段，在分段得到多个子单元(每个子单元就是一个曲线段)会，便可以查看每个子单元内的测井数值(如伽马数值、自然电位数值)变化幅度，如变化幅度过高，则说明存在沿岸沙坝，进而可以就能够确定目标沿岸沙坝。其中，子单元是位于两个波峰之间的一个连续曲线段，且目标分段至少包含有一个波谷，当然，目标分段可以是相邻的两个波峰之间的连续曲线段。

但，上述分段的方式不够准确，因此，步骤，将目标沿岸沙坝的测井曲线进行分段，以确定多个子单元包括如下子步骤：

获取所述测井曲线上每个点测井数值；

将测井数值低于预定阈值的谷值点作为低谷值点；

将相邻两个低谷值点之间，测井数值最高的点作为高峰值点；

将相邻的两个高峰值点间的曲线段作为一个子单元。

即，先确定测井曲线上每个点的测井数值，该步骤可以是间隔的取点，由于测井曲线已经确定，得到测井曲线上每个点的测井数值(如伽马数值或自然电位数值)则非常简单。

然后，可以找到多个谷值点，如图3中，波谷处的点所对应的通常是沿岸沙坝，但波谷处的点，所对应的位置并不必然存在沿岸沙坝(如小幅震荡，则可能是由于其他自然原因造成的)，因此，需要通过预先设定阈值的方式，来保证找到的高谷值点是正确的，进而，在找到波谷点(波谷点的测井数值比波谷点左右两个相邻点的测井数值低)之后，通过阈值筛选的方式，来剔除一部分不符合要求的点(剔除一部分测井数值较高的点)，此处的阈值可以是根据实际条件来确定的，此处不限定具体数值。

进而，在两个低谷值点之间能够确定数值最高的点，即高峰值点(也就是两个低谷值点之间，测井数值最高的点)，最后，将相邻的两个高峰值点间的曲线段作为一个子单元。使用此种方式确定的子单元，较为准确，当子单元的测井数值变化幅度超过预定阈值的时候，则该子单元必定对应着一个沿岸沙坝。

除了上述确定目标子单元的方式，还可以直接限定目标子单元的厚度，也就是所述目标子单元的深度变化幅度小于预设的第一阈值，且，所述目标子单元包括深度值最小的左端点、深度值最大的右端点和测井数值最小的最低点，所述左端点的测井数值大于所述左端点与最低点之间任一点的测井数值，所述右端点的测井数值大于所述右端点与最低点之间任一点的测井数值。

目标子单元的深度值变化(深度最大值与深度最小值之差)不能过大，否则，在目标子单元内可能存在(对应)多个沿岸沙坝，从而造成后续判断的不准确。并且目标子单元左端点的测井数值应当比最低点的测井数值大，同理，右端点也应当比最低点的测井数值大。

还可以用进一步限定目标子单元，即，所述左端点与最低点之间曲线的变化速率大于所述右端点与所述最低点之间曲线的变化速率。其中，左端点是深度值最小的点，也就是图6中左部曲线最上面的点，右端点是深度值最大的点，也就是图6中左部曲线最下面的点，最低点是测井数值最小的点，也就是图6中左部曲线最靠左的点。左右端点，是指将图6中左部曲线向左旋转90度后得到曲线的两个端点。因此，左端点可以被理解为图6中左部曲线的上极点，右端点可以被理解为图6中左部曲线的下极点，最低点可以被理解为图6中左部曲线的左极点。

具体地，一个特定时期的沿岸沙坝是有一定的分布范围的，因此，当两口间距接近的井，可能打在同一个沿岸沙坝上，此时，如果认为两口井分别打到了不同的沿岸沙坝，会得出错误的沿岸沙坝数量和厚度，需要说明的是，每个沿岸沙坝总是靠岸一侧较厚，离岸一侧较薄。因此，需要确定沿岸沙坝在沉积分布图中的分布范围，在这个范围内选择垂直于沿岸沙坝走向(沿岸沙坝往往呈长条状分布)的连井剖面，进行连井剖面对比、分析，确定沿岸沙坝被几口单井打穿，由此，可以准确地获取沿岸沙坝的数量与沿岸沙坝的厚度。

需要说明的是，理论上左端点和右端点之间应当只有一个低谷值点，但，由于测井数据的误差影响，测井曲线可能存在小幅振动，此时，可以视振动的幅度来对某些振动进行剔除

具体的，步骤根据测井曲线目标子单元两个半幅点间的距离，确定观测厚度包括两种情况，分别是目标沿岸沙坝只被一个测井(单井)打穿的情况和目标沿岸沙坝被多个测井打穿的情况：

若目标沿岸沙坝只被一口单井打穿，则将第一目标自然电位曲线上两个半幅点之间的距离作为观测厚度，第一目标自然电位曲线是打穿目标沿岸沙坝的单井形成的；

若目标沿岸沙坝被多口单井打穿，则将多个目标距离中数值最大的作为观测厚度，目标距离是第二目标自然电位曲线上两个半幅点之间的距离，第二目标自然电位曲线是打穿目标沿岸沙坝的多口单井中的一口单井所形成的。

通过分两种情况考虑观测厚度，可以保证得到的观测厚度是较厚的值。

本申请实施例还提供了古时期的累计频率波高确定方法包括古时期的最大理论波高确定方法，还包括如下步骤：

使用如下公式计算平均波高，其中，为平均波高，Z为预设常数，Z∈(0.3，0.4)；其中，Z优选为0.32。

使用平均波高，在预先获取的累计频率波高换算表中查询指定的累计频率波高。

需要说明的是，由于波浪在传播过程中波高是变化的，因此仅仅通过破浪波高(前文中已经通过破浪水深求得了破浪波高)这一个参数反映波况特征不够全面，而波浪的统计特征更具意义。因而，在此可以引入平均波高、有效波高、最大理论波高、累积频率波高。

平均波高连续观测几个波，取所有波高的平均值。平均波高的计算式如下：

其中，有效波高(Hs)：部分大波的平均波高。将连续观测到的波高按大小排列起来，并就其中最高的一部分波高计算平均值。例如：如果共观测1000个波，将这些波高按从大到小的顺序排列起来，取其中波高最大的前1/10(前100个)波高进行算术平均，得到前1/10大波平均波高，记为H_1/10。同理，有H_1/1000、H_1/100、H_1/3等。其中，H_1/3称为有效波高，即最大的1/3部分波高的平均值，通常记为Hs。

最大理论波高(H_max)：某列波所能达到的极限值。

累积频率波高(H_p)：指波列中超过此波高的累计频率为p％。

根据波浪的统计规律，几个重要的、能够反映波浪统计特征的波高具有如下的近似关系：平均波高大约为有效波高Hs的2/3(0.64或64％)；H_1/10大约是有效波高Hs的1.27倍；H_1/100大约是有效波高Hs的1.67倍；最大理论波高(H_max)大约为有效波高Hs的2倍。因此，在前文，已经确定了最大理论波高的基础上，便可以确定平均波高、有效波高等其他参数。

由于波浪在向岸传播过程中，在破浪点(如图1B、图1C所示)达到最大极限，而在破浪点向岸、离岸两个方向波高逐渐减小，没有再比H_b更大的波高值了，因此该破浪波高H_b基本等于最大理论波高(H_b≈H_max)。根据公式(2)得到的破浪水深能够计算出形成相应的沿岸沙坝的破浪波高H_b。那么，根据波浪的统计特征，H_b≈2H_s，其中，H_s为有效波高，即1/3最大波高H_1/3。根据统计关系，可以进一步估算出H_1/10、H_1/3、等相关参数。

根据以上参数，不规则波的不同累积频率波高H_p可以通过其与平均波高的比值关系表确定(表1)。

表1

查表的具体方法为：

首先根据平均波高与水深d(任意点处的水深可以通过破浪水深d_b与古地貌恢复结果计算得出)的比值关系，确定这一参数。例如，如果根据计算得到的约等于0.3，则应选择的那行数据。然后，如果想获得指定的累积频率波高H_p，再在p所对应的列中选择数据。例如，如果想获得的H₅(即波列中超过此波高的累计频率为5％)，则应当选对应的那行、P(％)＝5对应的那列数据，即1.66这一参数，亦即这样，我们就根据表1和确定了破浪处的H₅。其他表1中给出的累积频率波高H_p均由此方法进行获得。

下面，以一个具体的实施例来说明，如何确定目标沿岸沙坝(共分为3个步骤A-C)：

A.根据古沉积时期的沉积分布图，确定沿岸沙坝的分布范围，并绘制所述沿岸沙坝分布范围内的连井剖面图。

从油田资料库中获取研究区的地质资料，地质资料包括岩心资料、录井资料、测井资料；根据所述地质资料确定所述研究区的沉积相类型，通过对单井的岩心资料进行观察与分析，并对测录井资料进行分析，经分析得到研究区主要发育的沉积相类型；根据沉积相类型和预先获取的所述研究区的古地理、古气候背景，上述研究区的古地理、古气候资料是从已发表的文献中获取的，通过点线面分析，绘制沉积相分布图，其中点线面分析包括：首先进行点分析，即根据获取的地质资料对研究区的单井进行测井、录井分析及岩心岩性、结构分析；然后进行线分析，即对多口单井之间的剖面进行对比分析，确定沉积相分布格局；最后进行面分析，即结合研究区的古地理、古气候背景在研究平面内限定各种沉积相分布范围，进而得到该研究区的沉积分布图。

以东营凹陷博兴洼陷为例，如图4所示，该图示出东营凹陷博兴洼陷沙四上纯下亚段研究区沉积分布图，横纵坐标表示博兴洼陷的大地坐标。沉积相图指示了洼陷西侧发育两个三角洲，南侧发育砾质滩，洼陷中心发育两列东西走向的沿岸沙坝，由南向北分别为内沿岸沙坝与外沿岸沙坝，包围在砂质滩之中。需要说明的是，沉积分布图可能略有不同，如图4中该研究区主要发育三角洲、内沿岸沙坝、外沿岸沙坝、砾质滩、滩等沉积相类型，并在图中限定了各类沉积相的分布范围，图4中虚线内限定的是一个古沉积时期发育的沿岸沙坝，如图5所示，示出了此沿岸沙坝分布范围示意图，下面选取此沿岸沙坝作深入研究。

进一步的，在此沿岸沙坝内选择连井曲线，如图5中的单井F4、F143、G89、G891之间的拉线，并绘制出连井剖面图，如图3所示博兴洼陷沙四上纯下亚段外沿岸沙坝发育区连井剖面示意图。纵轴代表深度。该剖面大致为南北走向。其中，连井剖面的选取原则是：在沿岸沙坝的中部，选择垂直于沿岸沙坝走向的连井剖面，由于沿岸沙坝是平行于岸线发育的，为了使剖面尽可能切割更多发育时期的沿岸沙坝，应选择垂直于沿岸沙坝走向的剖面以使用最短的拉线横切沿岸沙坝，而当选择斜交的方式选取连井剖面时，连井剖面范围大不易分析，因此，本发明实施例选择垂直于沿岸沙坝走向的剖面作为连井剖面。

B.沿岸沙坝的识别依据。

一个完整的沿岸沙坝沉积相序代表了其沉积作用从开始到结束的演化旋回，其形成过程是：(1)波浪在某一水深处破碎，受到离岸流与向岸流的作用，沉积物开始在破浪线附近聚集，此时水深较大，水动力能量较弱；(2)沉积物继续在破浪线附近聚集、加积，水深逐渐变浅，使波能更加集中，水动力能量增强，这又进一步促进了沉积物在破浪线附近的聚集、加积；(3)沙坝形态最终与破浪达到平衡状态，在坝顶达到了沉积基准面，波能最集中，水动力最强，使沉积物过路不留，远岸沙坝完全发育。

如上所述的是水深逐渐变浅的演化过程，因此，沿岸沙坝砂体在垂向上大多表现为向上变粗的反序。波浪作用过后，波能逐渐减弱，并逐渐过渡为风浪事件过后的悬浮沉积。

通过上面所述的，一个完整的沿岸沙坝顶、底界面均对应于水深突然增加的转换界面即水泛面，在沉积记录中，水泛面主要对应于岩相转换界面。这个旋回基本上反映了水深逐渐变浅的演化过程，因此，沿岸沙坝砂体在垂向上大多表现为向上变粗的反序，随后的向上变细的正序，表示了沿岸沙坝形成后波能逐渐减弱的水体环境，并逐渐过渡为风浪事件过后的悬浮沉积。

为便于描述，我们制定了一套岩相编码，岩相编码包含沉积物颗粒粒度、沉积构造和水动力状态等信息，如表2所示。根据上述沿岸沙坝的形成过程，并结合对岩心资料的详细观察与描述，可以认为一个理想的完整沿岸沙坝从其形成前，到充分发育再到发育终止后，从底到顶的岩相组合应为：Fmh-Fm-Fsh-Fsl-Fsw-Fsr-Fsm-Sli-Sw-Sr-Sp-Sm-Sh-Sr-Fsr-Fsw-Fm，如图6中示出的标准曲线示意图，即一个理想的外沿岸沙坝垂向序列，横坐标表示沉积物粒度，纵坐标表示沙坝厚度，其中，Fmh-Fm代表了静水环境中的悬浮沉积，沉积物特性为浅湖泥，此时水深最大，水动力最弱；Fsh-Fsl-Fsw-Fsr-Fsm代表了水深开始变浅，此时波浪开始作用于湖底，处于波浪遇浅带，水动力相对较弱，主要为逐渐增强的波浪流态作用于粉砂质底床而形成，沉积物特性为浅湖粉砂；Sli-Sw-Sr-Sp-Sm-Sh代表了水深进一步变浅，此时为沿岸沙坝形成的主要阶段，波浪破碎，主要为更强的波浪流态作用于砂质底床而形成；Sh代表了最高流态，即沿岸沙坝的顶部，水深最浅；Sr-Fsr-Fsw代表了沿岸沙坝形成完成后的湖泛面，水深开始增加，沿岸沙坝被埋藏保存下来，沉积物特性为浅湖粉砂；Fm阶段代表了水深进一步增大，沉积物特性为为浅湖泥；直至下一个类似的沉积旋回发生。具体制成的岩相编码表如下表2所示。

表2

岩相编码	粒度	沉积构造	水动力状态
				Sh	细-粗砂	平行层理	上部平坦底床，高流态
Sp	细-中砂	板状交错层理	沙浪单向迁移，低流态
				Sr	细-中砂	浪成沙纹层理	沙纹单向迁移，低流态
Sw	细-中砂	波状层理	悬浮组分增多，有波波浪扰动，低流态
				Sli	细-中砂	透镜状层理	悬浮组分进一步增多，低流态
Sm	细-粗砂	块状层理	快速沉积
				Fsr	粉砂	浪成沙纹层理	沙纹单向迁移(粉砂)，低流态
Fsl	粉砂	透镜状层理	泥质含量多于粉砂，低流态
				Fsm	粉砂	块状层理	快速沉积(粉砂)
Fsw	粉砂	波状层理	泥与粉砂的沉积，有波浪扰动，低流态
				Fsh	粉砂	水平层理	粉砂的悬浮沉积
Fm	泥	块状层理	泥的悬浮沉积
				Fmh	泥	水平层理	泥的悬浮沉积

如图6所示的标准曲线示意图，上述的岩相组合，表现在自然电位测井曲线(SP曲线)上多为下部为漏斗形、上部转变为钟形的组合形态。实际上，一个理想的外沿岸沙坝垂向序列，序列以沿岸沙坝为界可分为三个部分，由下到上依次为：第一部分为沿岸沙坝形成前的沉积物，主要为浅湖泥(从下到上依次为Fmh-Fm)和浅湖粉砂(从下到上依次Fsh-Fsl-Fsw-Fsr-Fsm)，代表了沿岸沙坝形成之前水深逐渐变浅的沉积环境；第二部分为沿岸沙坝的主体，从下到上的岩性依次为Sli-Sw-Sr-Sp-Sm-Sh，代表了沿岸沙坝形成的主要阶段，水深最浅；第三部分为沿岸沙坝主体形成后的沉积物，水深开始加深，从下到上依次变为浅湖粉砂和浅湖泥。

需要说明的是，在实际情况中，如此完整的序列可能并不多见，也可能个别顺序上有所变动，但并不影响利用连井剖面图中的测井自然电位曲线识别出不同时期发育完整的沿岸沙坝。

C.连井剖面图中沿岸沙坝的识别。连井剖面图中沿岸沙坝范围内每口井的自然电位曲线划分为多个子单元，并将子单元中符合标准曲线的子单元所对应的区域作为特定时期的沿岸沙坝。

图3中所述沿岸沙坝范围内的井有：单井F4、F143、G89，对单井F4、F143、G89的自然电位曲线进行划分，偏离基线(即自然电位曲线左偏)一次即为一个单元，并将所述多个子单元中符合标准曲线的子单元所对应的区域作为特定时期的沿岸沙坝。这样，在该剖面中，共识别出24个外沿岸沙坝，即图中编号1-24所表示的沿岸沙坝。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.古时期的最大理论波高确定方法，其特征在于，包括：

对获取到的目标沿岸沙坝的观测厚度进行去压实校正，以确定原始厚度；所述观测厚度和所述原始厚度的对应关系为：

<mrow> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mi>&amp;Phi;</mi> </mrow> <mrow> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;Phi;</mi> <mn>0</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <msup> <mi>t</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> </mrow>

其中，t为沿岸沙坝形成时的原始厚度，t’为沿岸沙坝的观测厚度，由测井资料获得；Φ₀为沿岸沙坝的初始孔隙度，Φ为沿岸沙坝的现今孔隙度；

按照如下公式计算破浪水深，t＝(A+B tanα)d_b，其中，t为所述原始厚度，α为预先获取的所述目标沿岸沙坝发育时的古坡度，d_b为破浪水深，A和B为预先设定的常数；所述目标沿岸沙坝发育时的古坡度的获取原理如下：所述古坡度根据原始沉积时期古地貌恢复的方法确定，主要基本原理为沉积物在某一地质时期在沉积过程中对盆地进行填平补齐，则原始沉积厚度与古地貌呈镜像关系，即沉积物厚度大的地方，则古地貌较低；沉积物厚度薄的地方，则古地貌较高，则确定沿岸沙坝的古地貌，进而得到古地貌与水平方向的夹角，即所述沿岸沙坝的古坡度；

使用如下公式计算最大理论波高其中d_b为破浪水深，H_max为最大理论波高，X为关联系数，X∈(0.2，1.4)。

2.根据权利要求1所述的古时期的最大理论波高确定方法，其特征在于，所述X为0.78。

3.根据权利要求1所述的古时期的最大理论波高确定方法，其特征在于，还包括：

获取所述目标沿岸沙坝的测井曲线，所述测井曲线包括自然电位曲线和伽马曲线；

根据所述测井曲线目标子单元两个半幅点间的距离，确定所述观测厚度。

4.根据权利要求3所述的古时期的最大理论波高确定方法，其特征在于，还包括：

将所述目标沿岸沙坝的测井曲线进行分段，以确定多个子单元；

将测井数值的变化幅度超过预定幅值的所述子单元作为所述目标子单元。

5.根据权利要求4所述的古时期的最大理论波高确定方法，其特征在于，所述将所述目标沿岸沙坝的测井曲线进行分段，以确定多个子单元包括：

获取所述测井曲线上每个点测井数值；

将测井数值低于预定阈值的谷值点作为低谷值点；

将相邻两个低谷值点之间，测井数值最高的点作为高峰值点；

将相邻的两个高峰值点间的曲线段作为一个子单元。

6.根据权利要求3所述的古时期的最大理论波高确定方法，其特征在于，还包括：

所述目标子单元的深度变化幅度小于预设的第一阈值，且，所述目标子单元包括深度值最小的左端点、深度值最大的右端点和测井数值最小的最低点，所述左端点的测井数值大于所述左端点与最低点之间任一点的测井数值，所述右端点的测井数值大于所述右端点与最低点之间任一点的测井数值。

7.根据权利要求6所述的古时期的最大理论波高确定方法，其特征在于，所述左端点与最低点之间曲线的变化速率大于所述右端点与所述最低点之间曲线的变化速率。

8.根据权利要求3所述的古时期的最大理论波高确定方法，其特征在于，所述根据所述测井曲线目标子单元两个半幅点间的距离，确定所述观测厚度包括：

若所述目标沿岸沙坝只被一口单井打穿，则将第一目标自然电位曲线上两个半幅点之间的距离作为所述观测厚度，所述第一目标自然电位曲线是打穿所述目标沿岸沙坝的单井形成的；

若所述目标沿岸沙坝被多口单井打穿，则将多个目标距离中数值最大的作为所述观测厚度，所述目标距离是第二目标自然电位曲线上两个半幅点之间的距离，所述第二目标自然电位曲线是打穿所述目标沿岸沙坝的所述多口单井中的一口单井所形成的。

9.古时期的累计频率波高确定方法，包括权利要求1所述的古时期的最大理论波高确定方法，其特征在于，还包括：

使用如下公式计算平均波高，其中，为平均波高，Z为预设常数，Z∈(0.3，0.4)；

使用所述平均波高，在预先获取的累计频率波高换算表中查询指定的累计频率波高。

10.根据权利要求9所述的古时期的累计频率波高确定方法，其特征在于，

所述Z为0.32。