CN105425315B - 一种弱构造变形区小尺度沉积期古地貌反演方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种弱构造变形区小尺度沉积期古地貌反演方法，包括步骤：1)测定工区的现今构造，测定现今构造的趋势面，设定在竖直方向上现今构造表面相对于趋势幅度线的距离为拟构造幅度；用现今构造地形数据减去趋势面地形数据，得到拟构造幅度数据；2)沉积期构造趋势面测定，3)步骤1)所得拟构造幅度数据加上沉积期构造趋势面得沉积期古地貌。本发明提出的方法，对于面积只有几百平方公里，井距已达到1000米甚至更小的气田开发，可了解到优质储层分布的非均质性，提高了加密井的成功率。

Description

一种弱构造变形区小尺度沉积期古地貌反演方法

技术领域

本发明属于地质矿产勘探领域，具体涉及一种地貌数据反演方法。

背景技术

古地貌对于储层尤其是碳酸盐岩储层的意义主要可以从沉积期古地貌和剥蚀古地貌两个角度来论述。一，沉积期古地貌是控制沉积体系发育的关键因素，海相沉积古地貌对生物礁、潮缘滩等碳酸盐岩储层具有重要控制作用。一般认为生物礁发育于断隆平台及其台地边缘斜坡上，有利潮缘滩储层发育于水下低隆起顶部的水动力高能区域。二，剥蚀古地貌(岩溶高地、岩溶抖坡、岩溶谷地)对岩溶(裂缝)型储层形成分布具有重要控制作用。因此，古地貌反演对于油气勘探开发具有极其重要的意义。

现有技术中，常用的古地貌反演方法有残留厚度和补偿厚度印模法、沉积学分析法、(高分辨率)层序地层学、层拉平法和盆地模拟法。其中，

1.残余厚度法：将待反演地貌结束剥蚀开始上覆地层沉积时为一等时面，然后选择沉积地层中某一特殊层段为基准面，将其拉平，该面以上残余厚度的大小则代表了古地貌的形态。残余厚度大的位置代表剥蚀弱，为岩溶盆地，而残余厚度小的位置代表剥蚀强，为岩溶高地。该方法的优点是直观真实，但其缺点是未考虑沉积前地形及剥蚀差异的影响，误差大(何江，沈昭国等，《海相油气地质》2007)。

2.印模法：该方法将待反演地貌结束剥蚀开始上覆地层沉积时为一等时面，其基本假设为某一期沉积后沉积物填平整个盆地。利用上覆地层与残余古地貌之间存在的“镜像”关系，通过上覆地层的厚度半定量恢复古地貌的形态(苗钱友，朱筱敏，李国斌等，《地球科学(中国地质大学学报)》2014年07期；胡修权，施泽进，田亚铭等，《2014年中国地球科学联合学术年会—专题24：浅地表地球物理进展论文集》；王建民，王佳媛，沙建怀等，《吉林大学学报(地球科学版)》2014年02期；刘瑞东，王宝清，王博等，《石油地质与工程》2014年05期；邓兴梁，张庆玉，梁彬等，《中国岩溶》2015年第2期)。该方法既考虑了沉积前构造的影响又将古地貌半定量表示，故应用比较广泛。

3.沉积学方法：该方法主要通过编制古地质图了解古构造格局及各地区的剥蚀程度，从而了解研究区古地形特点，然后通过沉积相及古环境分析，研究沉积地层的发育特点和沉积时空配置特征，定性展示古地貌的时空格局。在沉积学恢复方法对古地貌恢复，主要利用沉积前古地质图、地层等厚图、砂岩等厚图、岩相古地理图等基本图件，同时结合成因相分析、古流向分析、古构造发育特点等手段进行综合研究而得出(刘军锷，简晓玲，康波等，《油气地质与采收率》2014年01期)。

4.(高分辨率)层序地层法：利用层序地层学原理建立上覆地层的层序地层格架，然后选择区域性等时面(通常为距待反演地层最近的最大洪泛面)将其拉平，最后将各单井底面用平滑曲线连起来，从而恢复出古地貌形态。近年来，随着层序地层学理发展，有学者进一步提出利用高分辨层序地层学方法恢复沉积前古地貌的方法。运用高分辨率层序地层学方法恢复古地貌的精度与使用的对比尺度和研究区域范围有直接的关系。使用不同级次的基准面旋回进行地层对比时，所得到的精度不同，对比尺度越小，所得到的精度越高，这是因为周期越短，影响基准面变化的因素越少(康志宏,吴铭东，《新疆地质》,2009年9月第21卷第3期；董大伟，李理，商林，《2014年中国地球科学联合学术年会—专题57：盆地动力学与非常规能源论文集》2014年；高艺，姜在兴，李俊杰等，《油气地质与采收率》2015年05期)。

5.层拉平法，是假设各层序的原始厚度不变(未受压实作用)，在三维地震体系中，参照沉积基准面或最大洪泛面选择对比层序的参照顶底面，将底面时间减去顶面时间，即将顶面拉平，将拉平的面视为古沉积时的湖平面，就可以得到底面的形态，此时底面的形态就可以认为是层序地层沉积前的相对古地貌。但是层拉平法有其适用条件，层拉平古地貌恢复方法的技术关键是对比参照面的选择。等时性的基准面在整个盆地中是一个连续光滑的曲面，在不同的沉积体系发育位置，其曲率大小不同，可以以基准面作为对比参考面来恢复出下伏地层沉积前的原始古地貌形态。该方法操作简单，为介于地震与层序地层学方法之间的古地貌学恢复方法，关键点是填平补齐基准面不易选择，去压实校正难以实现。优点是直观，立体化，考虑了后期构造的影响。缺点是难以去压实校正，工作量大，基准面选取难度大。(李家强《中国石油大学胜利学院学报》,2008,22(01):1-3)。

6.盆地模拟反演古地貌技术，从二/三维地震、测井信息、地表地理等信息表征现今盆地结构，再利用压实校正、古水深恢复、和剥蚀量校正等手段考虑区域构造位置、气候、基准变化、构造运动等因素后，逐渐恢复特定时期的古地貌。(林畅松,杨海军，刘景彦等，《中国科学(D辑:地球科学)》2009；丁文龙，漆立新，云露等石油与天然气地质,201l,32(54):909—911；陈树光，任建业，吴峰等，《特种油气藏》2015年02期)。

上述介绍的几种古地貌恢复方法各有优缺点。残余厚度法是不整合面与其下沉积地层中某个标准层之间的厚度来反映古地貌的大致形态。印模法是运用不整合面上覆层地层厚度与侵蚀面起伏的镜像关系反映古地貌的形态。残余厚度和印模联合法是不整合面上下两个标准层之间的厚度差来反映古地貌的形态。但这些方法都存在一定的不足。原因有:①构造运动的强弱与原始沉积厚度无关；②原始地层在厚度上存在一定差异；③遭受剥蚀的地层，其残余厚度不止是一此构造运动结果；④选择的标准层，可能存在穿时现象。沉积学法、(高分辨率)层序地层学、层拉平法的共同点都是要借助测井资料、录井资料、地震资料，这些资料获得和记录的越详细，恢复的古地貌精度就相对高一些，反之则反。

经过地质理论和计算机技术的进步，古地貌恢复技术得到了长足的进步。盆地模拟法就是地质理论与计算机技术发展综合的结果。盆地模拟既充分利用了地质学理论，又充分利用了计算机技术快速求解反演过程中大型方程组。但在某些关键环节的准确性仍有很多问题亟待解决。例如在盆地关键构造变革期的界定、构造-古地理重建、构造演变与沉积-剥蚀过程耦合、不整合面结构、剥蚀过程、剥蚀量估算等方面准确性还急需加强。

同时，沉积期的古地貌恢复仍旧停留在传统的沉积相分析基础上，通过柱状剖面对比图来概略反映古地貌轮廓；不能够完整的反映古地貌形态，从而影响了沉积和储层方面的研究工作。

发明内容

本发明针对现有技术的不足之处，提出一种弱构造变形区小尺度沉积期古地貌反演方法。

实现本发明目的的技术方案为：

一种弱构造变形区小尺度沉积期古地貌反演方法，包括步骤：

1)测定工区的现今构造，通过井的数据或地震数据确定现今构造的趋势面，设定在竖直方向上现今构造表面相对于趋势幅度线的距离为拟构造幅度；用现今构造地形数据减去趋势面地形数据，得到拟构造幅度数据；

2)根据现今潮坪环境的坡度数据和沉积期的区域地层倾向计算沉积期构造趋势面；

3)步骤1)所得拟构造幅度数据加上沉积期构造趋势面得沉积期古地貌。

附图1体现了一种现今构造，对于一定面积的工区来说，现今构造图的平面图上有最高点和最低点，最高点和最低点之间的连线(例如图3右图有箭头的线)体现了工区的现今趋势面。

步骤2)中，根据海拔高度计算沉积期构造趋势面(用实际的点去推)，即拟构造幅度，沉积期也是这么大。沉积期构造趋势面走向，倾向来自于沉积期地貌的区域变化，例如，根据岩性、沉积相的总体分布规律，实例工区的沉积期古地貌为北西高，南东低。因此构造倾向为北西高，南东低的趋势面，倾角借鉴现今潮坪相沉积地貌的0度17分的地形坡度(王琦，朱而勤，海洋沉积学，1989，科学出版社，P18)(其他教科书的潮坪相地形坡度可能表述为小于3°，但是不会引起相对高低的变化)。

进一步地，工区内井距为600～1200米。

所述工区的面积为100～1000平方公里符合小尺度的概念。工区面积小，其他现有的反演方法没办法使用，例如地震数据的分辨率为1/4地震波长，误差有10-15米，而井得数据精度可以为2米。所以对于小工区，步骤1)中优选用井的数据。

优选井距600-1200米，是因为小尺度的优质储层分布具有非均质性，其他沉积期古地貌恢复方法不可用。其他沉积期古地貌方法要求的工区范围要非常大才有可信度。

其中，所述工区的目的层厚度为40～80米，埋深在2800-3200米，地表为疏松沙漠地带，目的层之上有煤层；目的层岩性是灰岩或白云岩。

目的层指的是研究的目标层。这里强调目标层厚度40-80米，是为了与地震层拉平方法相区分。在埋深2800-3200米(埋深越大，地震资料数据精度越差)，厚度仅有40-80米的目的层，地表条件又很差，目的层之上还有强反射层干扰，目的层上下的岩性波阻抗差异小，这种情况下的地震资料都很差，地震无法精确识别这种地层的厚度及其细微起伏。

其中，步骤1)中，拟构造幅度按照下式计算坐标为x_i,y_i点的拟构造幅度；

h(x_i,y_i)＝elev_现今(x_i,y_i)-elev_趋势(x_i,y_i) (1)

式中，elev_现今(x_i,y_i)—坐标为x_i,y_i点现今构造海拔高程值；

elev_趋势(x_i,y_i)—坐标为x_i,y_i点现今构造趋势面的海拔高程值。

所述的反演方法，进一步地，将步骤3)所得沉积期古地貌进行反演，得到弱构造变形区小尺度沉积微相图。

其中，对步骤3)所得沉积期古地貌进行反演得到反演图，结合岩石学特征、取芯井白云化类型，得到弱构造变形区小尺度沉积微相图。

反演，其方法就是利用现今可知的构造数据，岩石学数据，白云化类型数据来综合反推沉积期的古构造图。

其中，所述岩石学特征包括岩石类型、岩石成分、岩石内沉积构造，岩石学特征通过取芯井的岩心观察、铸体薄片镜下鉴定、x衍射分析中的一种或多种方法获得。

所述白云化类型数据是指白云岩的成因类型数据，分为蒸发泵成因，回流渗透成因，埋藏成因。若为蒸发泵成因，则是由于蒸发浓缩形成高盐度盐水向上运动过程中形成此类白云岩，形成于水上环境；若为回流渗透成因，则是由于蒸发形成的高浓度盐水向下运动过程，形成于水下环境。

本发明具有如下有益效果：

现有的古地形恢复方法主要是针对三级构造单元以上，动辄几万平方公里的范围。本发明提出的方法，对于面积只有几百平方公里，井距已达到1000米甚至更小的气田，可了解到优质储层分布的非均质性，提高了加密井的成功率。

本发明方法对于目的层厚度只有50米左右，埋深在3000米左右，地表为疏松沙漠地带，克服了地震信号采集过程中信号衰竭程度大；目的层之上又有煤层干扰地震波；目的层是灰岩或白云岩岩性的工区，有效地反映地层的层序关系，获得了合适的沉积期古地貌反演方法。

附图说明

图1为海相碳酸盐岩沉积地形示意图。

图2为拟构造幅度示意图。图中，1为拟构造幅度，2为构造幅度。

图3为苏东区块在奥陶纪沉积期(左图)为西北高，南东低的构造格局，经过三叠纪的印支-海西构造运动后，发生了构造反转的图(右图)。

图4为由现今构造减去构造趋势面，得到各井点的拟构造幅度的流程图。

图5为用沉积期构造趋势面加上拟构造幅度得到沉积期古地貌的流程图。

图6为弱变形构造区小尺度沉积微相图，即马五5的沉积微相平面图。

图7为实施例1通过由潮缘滩演化而来的储层厚度与马五5单层测试高产量井的无阻流量关系图。

具体实施方式

现以下列最佳实施例来说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

实施例1

鄂尔多斯盆地分为西缘逆冲带、天环凹陷、伊盟隆起、伊陕斜坡、晋西扰曲带和渭北隆起等6个一级构造单元。西缘逆冲带和晋西扰曲带为构造变形强的构造单元，伊陕斜坡和伊盟隆起南缘是属于构造变形非常弱的区域，其先进构造总体表现为东北高南西低构造格局。在伊陕斜坡上的海相碳酸盐岩沉积期表现为西北高南东低的构造格局(图3)。

苏里格气田东区位于在构造上处于鄂尔多斯盆地的伊陕斜坡的东北侧，伊盟隆起南侧。地理上位于乌审旗以东及以北区域。工区内井距平均为800米。在奥陶纪沉积期为西北高，南东低的构造格局。经过三叠纪的印支-海西构造运动后，发生了构造反转，通过标志层的现今海拔埋深图可知现今构造为北东高，南西低。选定马五工区，所述工区的目的层(高产量气层)为马五5，其厚度为50.米，埋深在3000±200米，地表为疏松沙漠地带，目的层之上有煤层；目的层岩性是灰岩和白云岩。

1)测定现今构造的趋势面，设定在竖直方向上现今构造表面相对于趋势幅度线的距离为拟构造幅度；用现今构造地形数据减去趋势面地形数据，得到拟构造幅度h的数据(图4)；

h(x_i,y_i)＝elev_现今(x_i,y_i)-elev_趋势(x_i,y_i) (1)

2)根据现今潮坪环境的坡度数据和沉积期的区域地层倾向计算沉积期构造趋势面。

3)步骤1)所得拟构造幅度数据加上沉积期构造趋势面得沉积期古地貌(图5)。

4)将步骤3)所得沉积期古地貌进行反演，得到弱构造变形区小尺度沉积微相图(图6)。马五5地层岩心样品通过岩心观察，分析岩石学特征，岩石成分中石膏结核多，说明是水上蒸发环境；若白云岩成因为蒸发泵白云岩化，说明是水上环境；若白云岩成因为回流渗透白云岩化，则说明是水下环境；若岩石内沉积构造分析是底栖生物钻孔，说明是水下环境，如此分析得到微相类型，得到弱构造变形区小尺度沉积微相图。

以坐标为i＝19329881.5，j＝4282611.8点为例，该点现今海拔深度为-1956.3米，有陕243井，该点白云岩成因类型为蒸发泵成因，得到图6中陕243井周围微相类型为潮上带云坪(原图为彩色，不同微相类型颜色不同)。其他点同法反演。

通过本实施例的反演，得出图6的沉积微相图。例如陕243井周围微相类型为潮上带，潮上带孔隙度2.7-8.6％，陕243井的表现：物性4％，潮缘滩厚度0米，气井产量0万方/天，与潮上带的反演结果相符。

图6共有266口井钻遇马五5地层，微相类型有潮上带云坪、潮缘滩、灰坪、灰泥丘四种，该工区内物性和储层发育概率的表现为下表1：

表1：马五5工区内物性和储层发育概率

从表中可以看出，潮缘滩物性比其他微相物性要好；研究区共有266口井钻遇马五5地层，其中76口井钻遇潮缘滩微相，潮缘滩钻遇率仅为28.6％，但在钻遇潮缘滩的76口井中，有68口井的潮缘滩演化为储层，钻遇潮缘滩后找到储层的概率为89.5％。

通过由潮缘滩演化而来的储层厚度(简称潮缘滩储层厚度)与马五5单层测试高产量井的无阻流量关系图(图7)来看，潮缘滩储层厚度与无阻流量呈非常强烈的正相关关系，其相关系数可达到：R＝0.95。因此，在马五5地层中寻找高产量气井的关键是找到潮缘滩储层，潮缘滩储层又赋存于潮缘滩微相中。由油气勘探开发的实践知道，潮缘滩微相主要存在于水下低隆起顶部水动力能量较强的部位。所以我们若通过应用弱构造区沉积期古地貌反演方法，寻找到沉积期水下低隆起分布范围，则可以寻找到潮缘滩的分布范围，进而寻找到高产量气井分布地点。以本实施例结果为例，找到潮缘滩并有高产量气井的概率为89.5％×95％＝85％。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种弱构造变形区小尺度沉积期古地貌反演方法，其特征在于，包括步骤：

1)测定工区的现今构造，通过井的数据确定现今构造的趋势面，设定在竖直方向上现今构造表面相对于趋势幅度线的距离为拟构造幅度；用现今构造地形数据减去趋势面地形数据，得到拟构造幅度数据；

所述工区内井距为600～1200米，所述工区的目的层厚度为40～80米，埋深在3200～3800米，地表为疏松沙漠地带，目的层之上有煤层；目的层岩性是灰岩或白云岩；

2)根据现今潮坪环境的坡度数据和沉积期的区域地层倾向计算沉积期构造趋势面；

3)步骤1)所得拟构造幅度数据加上沉积期构造趋势面得沉积期古地貌。

2.根据权利要求1所述的弱构造变形区小尺度沉积期古地貌反演方法，其特征在于，步骤1)中，拟构造幅度按照下式计算坐标为x_i,y_i点的拟构造幅度；

h(x_i,y_i)＝elev_现今(x_i,y_i)-elev_趋势(x_i,y_i) (1)

式中，elev_现今(x_i,y_i)—坐标为x_i,y_i点现今构造海拔高程值；

elev_趋势(x_i,y_i)—坐标为x_i,y_i点现今构造趋势面的海拔高程值。

3.根据权利要求1所述的弱构造变形区小尺度沉积期古地貌反演方法，其特征在于，将步骤3)所得沉积期古地貌进行反演，得到弱构造变形区小尺度沉积微相图。

4.根据权利要求1～3任一所述的弱构造变形区小尺度沉积期古地貌反演方法，其特征在于，对步骤3)所得沉积期古地貌进行反演得到反演图，结合岩石学特征、取芯井白云化类型，得到弱构造变形区小尺度沉积微相图。

5.根据权利要求4所述的弱构造变形区小尺度沉积期古地貌反演方法，其特征在于，所述岩石学特征包括岩石类型、岩石成分、岩石内沉积构造，岩石学特征通过取芯井的岩心观察、铸体薄片镜下鉴定、x衍射分析中的一种或多种方法获得；所述白云化类型数据是指白云岩的成因类型数据，分为蒸发泵成因，回流渗透成因，埋藏成因。