CN105652342A - 一种基于地层不整合面的分段式地温梯度拟合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于地层不整合面的分段式地温梯度拟合方法，包括：1)确定地层不整合面的展布和埋深；获取测温数据，以温度、埋深为横、纵坐标绘制地温曲线；2)在地层不整合面向下0～100m内，选取地温曲线最大弯折处为地温梯度临界面，将地温曲线分为上曲线和下曲线；3)分别对上曲线、下曲线对应的测温数据进行线性拟合，得上直线和下直线，其斜率即分别为浅地层、深地层的地温梯度，反映该测温井区实际地温场。该方法根据不同地区地层发育特点，在地温梯度临界面上下分别独立拟合地温梯度，从而得到上下不同地层地温梯度，可以真实反映新老地层的地温场特征，为油气及地热资源勘探开发利用提供可靠依据。

Description

一种基于地层不整合面的分段式地温梯度拟合方法
技术领域
本发明属于地温场技术领域，具体涉及一种基于地层不整合面的分段式地温梯度拟合方法。
背景技术
地温梯度是最基础的地热学参数之一，常常用来描述沉积盆地的地温场特征。由于油气的生成与温度关系密切，油气勘探领域常常用地温梯度来描述含油气盆地的热状态。沉积盆地地温场不仅包含盆地成因与演化方面的信息，还是油气勘探工作中烃源岩生烃演化与油气成藏研究不可或缺的内容。油气勘探及地热工作者习惯于采用地温梯度而不是大地热流来描述沉积盆地的热状态。现代生油理论认为地温是有机质向油气演化过程中最为重要、最有效的因素；理论和实际资料研究表明，油气田上方常常存在地温的正异常，利用地温场的局部正异常可以寻找油气田；地热是一种宝贵的热能资源，具有成本低、使用简便、污染小等优点。因此，地温梯度对于油气及地热勘探具有重要意义。
地温梯度又称地热梯度、地热增温率，指地球不受大气温度影响的地层温度随深度增加的增长率，是表示地球内部温度不均匀分布程度的参数，一般埋深越深处的温度值越高。现有技术中，《地温梯度研究中应该注意的问题》(施尚明，科学技术与工程，2011年)记载了根据地温梯度的定义进行相关计算，即地温梯度是指在恒温层之下，深度每增加100m，地温所增高的度数，单位是℃/100m，用G来表示：
G = T - T 0 H - H 0 × 100 - - - ( 1 )
式中G为地温梯度(℃/100m)；T为实测温度(℃)；T0为恒温带温度(℃)；H为测温点深度(m)；H0为恒温带深度(m)。
或者直接将测温数据拟合得到地温与深度的线性关系，以所得直线的斜率为地温梯度，以所得直线的截距为平均地面温度。一般而言，地球的平均地温梯度为3℃/100m(为正常地温梯度)，大于该值为地温梯度正异常，小于该值为地温梯度负异常。
但是，上述方法都属于一段式拟合地温梯度的方法。地温梯度与计算井段密切相关，离开计算井段去谈地温梯度高低，很容易引起误解，尤其是在测温井段较短(仅几十米)或测温深度较浅(不到500米或未至不整合面之下)时，测温数据不能直接用于计算沉积盆地的地温梯度；而在井段较全、井深较深的情况下，笼统的一段式拟合地温梯度也不能反应地温场的真实情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于地层不整合面的分段式地温梯度拟合方法，以解决现有地温梯度求取中忽略了测温井段长短以及采用单段式地温梯度拟合不能真实反映地温场特征的问题。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于地层不整合面的分段式地温梯度拟合方法，包括下列步骤：
1)获取测温井区地层结构，确定地层不整合面的展布和埋深；
获取测温数据，以温度、埋深为横、纵坐标绘制地温曲线；
2)以地层不整合面为标准层分界，在地层不整合面向下0～100m内，选取地温曲线最大弯折处为地温梯度临界面，以地温梯度临界面为界，将地温曲线分为上曲线和下曲线；
3)分别对上曲线、下曲线对应的测温数据进行线性拟合，得上直线和下直线；计算上直线和下直线的斜率，分别得到浅地层、深地层的地温梯度，以反映该测温井区实际地温场。
上述方法中，所述测温数据为已钻井全井段地温数据。
步骤1)中，所述测温数据是指钻井完成后，关井7～10天后，下入测温仪器进行全井测温获得的测温数据。关井待井内温度恢复到接近地层真实温度再进行测温。
步骤1)中，绘制地温曲线前，删除测温开始及结束部分明显偏离测温趋势线的数据。
步骤2)中，地温曲线最大弯折处是指地温曲线发生最大扭转的转折点，该转折点对应的同一深度的平面为地温梯度临界面；上下地层地温梯度明显不同。
步骤3)中，反映该测温井区实际地温场是指达到反映地温异常的目的；陆地地温异常(正异常)是指地温梯度高于3.0℃/100m的情况。
传统单段式拟合地温梯度的方法受到浅层(剥蚀面至上压实程度较低的地层)以及深层(剥蚀面之下更深的地层)测温数据的双重影响，计算的地温梯度界于浅层地温梯度和深层地温梯度之间，容易掩盖地温异常层情况，不能真实的反映某一地区真实的地温场特征；同时，如测量井深过浅(一般不超过当地剥蚀面之下)，相当于仅获得了当地浅层地温梯度，同样也不能真实反应该地地温场，影响对地热资源的勘探开发利用。本发明的基于地层不整合面的分段式地温梯度拟合方法，克服了传统单段式拟合地温梯度对地温异常识别能力不足的问题，得到不同层位地温场真实情况，达到准确反应地温异常的目的。
本发明的基于地层不整合面的分段式地温梯度拟合方法，以地层不整合面为标准层分界，在地层不整合面向下0～100m内选取地温曲线最大弯折处为地温梯度临界面，将地温曲线分为上曲线和下曲线分别进行线性拟合；该方法根据不同地区地层发育特点，即地层不整合面(剥蚀面)上下不同地层的不同测温响应特征，以地层不整合面(剥蚀面)为参考标准层，以测温曲线发生弯折的转折面(地温梯度临界面)为界限，在地温梯度临界面上下分别独立拟合地温梯度，从而得到上下不同地层地温梯度，得到的地温梯度可以真实的反映新老地层的地温场特征，达到真实反应地温场的目的，为油气及地热资源勘探开发利用提供可靠依据。
附图说明
图1为南阳凹陷魏岗-白秋地区南79-9井、南110井三维地震时间剖面图；
图2为南阳凹陷魏岗-白秋地区南79-9井、南110井三维地震时间剖面对应的深度域地质剖面；
图3为实施例1中南79-9井全井测温数据分段拟合示意图；
图4为南79-9井单段式测温拟合示意图；
图5为实施例2中南110井全井测温数据分段拟合示意图；
图6为南110井单段式测温拟合示意图；
图7为魏灌1井全井测温拟合示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例的基于地层不整合面的分段式地温梯度拟合方法，以南阳凹陷魏岗-白秋地区南79-9井为测温井，包括下列步骤：
1)获取测温井区地层结构，获取自上而下钻遇的地质年代地层，确定地层不整合面(剥蚀面)的展布和埋深(如图1、2所示)，地层不整合面的深度为480m；
钻井完成后，关井7天，待井内温度恢复到接近地层真实温度，下入测温仪器进行全井测温；
获取测温数据，将测温数据投放到XY坐标系统中，以温度为横坐标(从左至右增大)，以埋深为纵坐标(从上至下增大)，对测温井全井测温数据进行预处理，删除测温开始和测温结束部分的明显偏离测温趋势线的数据；
将测温数据点由浅至深依次用线连接，得到测温曲线(如图3所示)；
2)观察测温曲线，以地层不整合面为标准层分界，在地层不整合面向下0～100m内，选取地温曲线最大弯折处(测温曲线发生最大扭转的转折点对应的同一深度的平面)为地温梯度临界面，确定地温梯度临界面的深度(如图3所示，地温梯度临界面在地层不整合面向下100m处)，以地温梯度临界面为界，将地温曲线分为上曲线和下曲线；
3)分别对上曲线、下曲线对应的测温数据进行线性拟合，得上直线(图3中线1)和下直线(图3中线2)；计算上直线的斜率，得到浅地层地温梯度为2.3℃/100m；计算下直线的斜率，得到深地层地温梯度为4.0℃/100m，以反映该测温井区实际地温场。
采用传统的单段式计算地温梯度，如图4所示，南79-9井的地温梯度为3.71℃/100m。
实施例2
本实施例的基于地层不整合面的分段式地温梯度拟合方法，以南阳凹陷魏岗-白秋地区南110井为测温井，包括下列步骤：
1)获取测温井区地层结构，获取自上而下钻遇的地质年代地层，确定地层不整合面(剥蚀面)的展布和埋深(如图1、2所示，地层不整合面的深度为200m)；
钻井完成后，关井10天，待井内温度恢复到接近地层真实温度，下入测温仪器进行全井测温；
获取测温数据，将测温数据投放到XY坐标系统中，以温度为横坐标(从左至右增大)，以埋深为纵坐标(从上至下增大)，对测温井全井测温数据进行预处理，删除测温开始和测温结束部分的明显偏离测温趋势线的数据；
将测温数据点由浅至深依次用线连接，得到测温曲线(如图5所示)；
2)观察测温曲线，以地层不整合面为标准层分界，在地层不整合面向下0～100m内，选取地温曲线最大弯折处(测温曲线发生最大扭转的转折点对应的同一深度的平面)为地温梯度临界面，确定地温梯度临界面的深度(如图3所示，地温梯度临界面在地层不整合面向下0m处即：地温梯度临界面与地层不整合面重合)，以地温梯度临界面为界，将地温曲线分为上曲线和下曲线；
3)分别对上曲线、下曲线对应的测温数据进行线性拟合，得上直线(图5中线1)和下直线(图5中线2)；计算上直线的斜率，得到浅地层地温梯度为3.0℃/100m；计算下直线的斜率，得到深地层地温梯度为4.5℃/100m，以反映该测温井区实际地温场。
采用传统的单段式计算地温梯度，如图6所示，南110井的地温梯度为3.89℃/100m。
按照单段式计算结果，南79-9井和南110井的地温梯度平均值为3.8℃/100m，以这一梯度值来预测井深较浅(未钻穿地层不整合面)的井的梯度会出现误差，如上述两井邻近的魏灌1井(井深600m，剥蚀面580m)的地温梯度，远远高于实际测量值(实际测量值为2.05℃/100m，如图7所示)。因此，单段式计算方法不能真实的反应该区地温场的实际情况。
由实施例1和实施例2可知，南79-9井浅地层地温梯度为2.3℃/100m、深地层地温梯度为4.0℃/100m；南110井浅地层地温梯度为3.0℃/100m、深地层地温梯度为4.5℃/100m。以上述梯度值来预测两井邻近的魏灌1井(井深600m，剥蚀面580m)地温梯度(因其井深仅超过剥蚀面20m，仅考虑剥蚀面之上部分地温情况)，采用南79-9井及南110井两口井浅层地温梯度平均值，为2.65℃/100m，与实际测量值较为接近实际测量值为(2.05℃/100m，如图7所示)。
由此可以看出，采用本发明的技术方案，相对于单段式计算地温梯度可以更加准确的预测某一沉积盆地不整合面上下两部分地层地温梯度。避免了利用浅层地温梯度或者单段式地温梯度预测深层地温梯度会比实际偏低、避免了利用邻井单段式地温梯度预测浅层地温梯度比实际偏高这两种情况下的较大误差，预测结果更加接近实际情况。该方法在油气勘探中可以为盆地模拟中的热史模拟提供更加精确的计算参数，以得到更加精确的地温剖面及盆地模拟结果，进而对分析盆地油气成烃成藏过程奠定更好的基础；同时，对地热资源开发中对地热流体温度进行更加可靠的预测，更容易发现地热异常区，为国家寻找更为有利的地热资源；在地热开发中，根据此方法确定地热流体温度进行更加合理的地面配套工艺技术设计。

Claims (3)

1.一种基于地层不整合面的分段式地温梯度拟合方法，其特征在于：包括下列步骤：
1)获取测温井区地层结构，确定地层不整合面的展布和埋深；
获取测温数据，以温度、埋深为横、纵坐标绘制地温曲线；
2)以地层不整合面为标准层分界，在地层不整合面向下0～100m内，选取地温曲线最大弯折处为地温梯度临界面，以地温梯度临界面为界，将地温曲线分为上曲线和下曲线；
3)分别对上曲线、下曲线对应的测温数据进行线性拟合，得上直线和下直线；计算上直线和下直线的斜率，分别得到浅地层、深地层的地温梯度，以反映该测温井区实际地温场。
2.根据权利要求1所述的基于地层不整合面的分段式地温梯度拟合方法，其特征在于：步骤1)中，所述测温数据是指钻井完成后，关井7～10天后，下入测温仪器进行全井测温获得的测温数据。
3.根据权利要求1或2所述的基于地层不整合面的分段式地温梯度拟合方法，其特征在于：步骤1)中，绘制地温曲线前，删除测温开始及结束部分明显偏离测温趋势线的数据。
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