CN106405653A - 一种不整合面地层剥蚀量恢复的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种不整合面地层剥蚀量恢复的方法，属于地质构造演化研究和油气资源定量评价领域。本发明是利用存在剥蚀量的目标区内各单井的泥岩井段对应的声波时差数据，建立不整合面上、下地层泥岩井段埋深与声波时差的对数关系，确定不整合面之下老地层未剥蚀前的压实特征，并将不整合面以下地层泥岩的压实趋势上延至古地表，从而确定不整合面处的地层剥蚀量。本发明恢复的剥蚀量与古地形存在良好的正相关关系，恢复的精度高，合理性强，具有广泛的适用性。

Description

一种不整合面地层剥蚀量恢复的方法

技术领域

本发明涉及一种不整合面地层剥蚀量恢复的方法，属于地质构造演化研究和油气资源定量评价领域。

背景技术

地层剥蚀是多期沉积盆地中普遍存在的现象，它对沉积盆地中油气的生成、运移和聚集等产生非常重要的影响。

常规地层剥蚀量恢复的主要方法：(1)镜质体反射率法是利用镜质体反射率(Ro)随深度呈线性关系恢复地层剥蚀厚度的方法，镜质体反射率资料是通过实验室手段获取的，资料丰度相对低，从而影响该方法恢复的精度，另外在叠合、复合、后期复杂演化的盆地内进行剥蚀量的恢复是特别困难的，首先要确定Ro数据随深度的变化所发生的跳跃确实是由于地层剥蚀所引起的不整合面造成的，此外，剥蚀掉的地层厚度与现今上覆地层厚度的关系决定不整合面之下Ro的值及其变化趋势是否与剥蚀前一致，这将影响该方法的适用性和恢复的精度，另外，古地表的镜质体反射率的取值还存在争议；(2)地质结构外延法是根据不整合面之下最邻近剥蚀界面的地层发育特征和延伸趋势恢复被剥蚀之前地层的发育特征、分布趋势和构造特征，进而度量不整合面上的地层剥蚀量，该方法适合于具有多期次剥蚀历史、地层厚度变化明确的剥蚀量估算，而对地层厚度变化不明确的剥蚀量无法恢复，同时该方法受地震解释精度、削蚀点和削蚀范围、时深转换所采用的速度和转换公式等因素的影响进而影响剥蚀量的度量精度；(3)流体包裹体法是地层中各时期形成的流体包裹体的均一温度随深度变化呈正相关关系恢复不整面处地层剥蚀量的方法，该方法数据获取困难，并且流体包裹体被捕获之时不一定是该构造层埋深最大之时，因此流体包裹体被捕获时地层的压实程度可能小于现今的压实程度，故不整合面的埋深需要通过压实校正至该流体包裹体被捕获时的古埋深位置，而压实校正在国内仍是个难题；(4)磷灰石裂变径迹法是根据磷灰石所含的U²³⁸自发裂变产生的径迹在地质历史时间内受温度作用而发生退火行为这一化学动力学原理来确定样品所在层位所经历的最大埋深与最小埋深，最终推算不整合面处地层剥蚀量的方法，该方法只能恢复地层达到最高古地温以来形成的不整合面上的地层剥蚀量，另外利用该方法研究剥蚀量之前需要借助其他方法确定地层剥蚀量的范围，是建立在其他方法剥蚀量估算基础上的一种验证方法。(5)泥岩声波时差法是利用声波时差恢复地层剥蚀量的方法，测井资料作为一种常用的资料，资料丰富，解决了上述方法资料匮乏的缺陷。但是，该方法是将声波时差和埋深的关系简化为线性关系，与泥岩声波时差随深度变化呈对数关系变化这一实际情况不符，此外，对不整合面上、下的压实趋势缺乏严密的逻辑分析，即缺乏上伏地层的压实趋势与下覆地层压实趋势的关系分析以及上伏地层对下覆地层压实的改造作用，另外，在古地表泥岩声波时差的取值方面，大多取值为620us/m-650us/m，实际研究表明不同的井古地表的声波时差亦存在一定的差别，上述原因导致该方法剥蚀量恢复的精度降低，适用性范围受到限制。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术剥蚀量恢复的精度低、适用范围受到限制的缺陷，提供了一种不整合面地层剥蚀量恢复的方法。

经研究发现：地层不整合面上、下地层的压实趋势对声波时差随深度变化会产生偏移影响，且简单地将泥岩声波时差随深度的变化特征简化为线性关系，以及不同井古地表选取相同的声波时差值，都将对地层剥蚀量恢复的精度产生影响。因此，本发明是利用存在剥蚀量的目标区内各单井的泥岩井段对应的声波时差数据，建立不整合面上、下地层泥岩井段埋深与声波时差的对数关系，确定不整合面之下老地层未剥蚀前的压实特征，并将地层不整合面以下泥岩的压实趋势上延至古地表，从而确定不整合面处的地层剥蚀量。具体包括以下步骤：

1确定存在剥蚀量的目标区域

利用录井、测井结合地震资料，根据地层不整合面的地质特征以及对应的测井、地震剖面响应特征，划分地层不整合面分布的范围，确定存在剥蚀量的目标区域；

2选取目标区域内各单井的泥岩井段及其对应的声波时差△t

依据目标区域内各单井的录井资料，在岩芯和测井资料的约束下，选取存在剥蚀量的目标区内的各单井的泥岩井段，确定其泥岩井段对应的声波时差△t；

3依据步骤2确定的存在剥蚀量的目标区内各单井的泥岩井段对应的声波时差，建立步骤1划分的剥蚀量的目标区内各单井的不整合面上、下地层泥岩井段声波时差随深度变化的对数关系H＝aln(△t)+b，确定不整合面以下老地层未剥蚀前的压实特征，式中a为各单井不整合面以下老地层的正常压实曲线斜率，H为泥岩埋藏深度，b为声波时差与埋深关系的常数项，n表示各单井中泥岩点的取样个数；

3.1确定不整合面上、下地层泥岩井段埋深与声波时差关系式中的a值

3.2确定不整合面上、下地层泥岩井段埋深与声波时差关系式中的b值

b_i＝H_i-a_i×ln△t_i；

3.3依据不整合面上、下地层泥岩埋深与声波时差的拟合关系，确定不整合面以下老地层未剥蚀前的压实特征H＝aln(△t)+b

3.3.1当不整合面上、下新老地层的压实曲线斜率相等时，且老地层压实曲线位于新地层压实曲线左侧时，不整合面以下老地层的压实特征没有被破坏；

3.3.2当不整合之上新地层压实曲线斜率小于其下老地层的压实曲线斜率时，无论是老地层压实曲线位于新地层压实曲线左侧还是右侧时，不整合面之下老地层的压实特征均没有被破坏；

3.3.3当不整合面之上新地层的压实曲线斜率大于其下老地层的压实曲线斜率时，且老地层压实曲线位于新地层压实曲线左侧时，不整合面之下老地层的压实特征没有被破坏；

3.3.4基于上述步骤判定的不整合面之下老地层的压实特征没有被破坏的特性，确定不整合面之下老地层未剥蚀前的压实特征为H＝aln(△t)+b；

4依据步骤3所确定的不整合面之下未剥蚀前老地层的压实特征H＝aln(△t)+b，将不整合面以下地层的泥岩的压实趋势上延至根据区域古地表值和井点处近地表值确定的古地表深度H₀，结合单井分层数据确定的不整合面的埋深H_不整合，依据二者之间的差值，即可确定不整合面地层上的各单井的剥蚀量He＝H_不整合-H₀；

5依据各单井在不整合面处的地层剥蚀量，恢复整个目标区不整合面地层剥蚀量。

本发明是利用泥岩声波时差测井和作图相结合，考虑泥岩声波时差随埋深呈对数关系变化及不整合面上、下地层压实趋势的一种恢复不整合面地层剥蚀量的方法，该方法恢复的精度高，合理性强，具有广泛的适用性。能够真实反映目标研究区构造、沉积演化过程。

附图说明

图1是本发明技术方案流程框图；

图2是祥7井不整合面地质特征及识别；

图3是查干凹陷地震剖面ILN1680银根组顶不整合面地震响应特征；

图4是不整合上、下地层压实曲线斜率相等和位置关系图；

图5(a)是意6井银根组不整合面上、下地层压实曲线斜率和位置关系图；

图5(b)是意6井剥蚀量恢复图；

图6(a)是意10-3井银根组不整合面上、下地层压实曲线斜率和位置关系图；

图6(b)是意10-3井剥蚀量恢复图；

图7(a)是毛3井银根组不整合面上、下地层压实曲线斜率和位置关系图；

图7(b)是毛3井剥蚀量恢复图；

图8是查干凹陷西部次凹银根组顶剥蚀量平面分布图；

图9是查干凹陷西部次凹银根组顶古地形图。

具体实施方式

下面结合银额盆地查干凹陷西部次凹银根组顶面剥蚀量的恢复实例和附图，对本发明做进一步详细说明，由图1本发明技术方案流程框图可知，本发明具体步骤如下：

1利用表1所示的查干凹陷西部次凹银根组62口井的录井资料和岩心资料，根据如图2所示的查干凹陷西部次凹内的祥7井不整合面单井地质特征及识别，和图3所示的查干凹陷地震剖面ILN1680银根组顶不整合面地震响应特征，明确查干凹陷银根组不整合面的分布范围，分析表明，查干凹陷西部次凹银根组大部分地区遭受剥蚀；

表1查干凹陷银根组顶泥岩颜色

2利用Excel表选取查干凹陷西部次凹银根组62口井银根组的泥岩井段；

3根据泥岩井段对应的深度从声波时差测井资料中选取相应的声波时差△t，将声波时差单位统一为μs/m，作如下转换：1μs/foot＝3.28μs/m；

4鉴于研究区声波时差取样间距为0.125m，取样间距相对较密，需要对取样点作相应的抽稀处理，如抽稀为每隔1m或2m一个点，这需要在Excel表中做相应的抽稀操作，在一个抽样间距内将保留的点赋值为1，筛掉的点赋值为0，全选此抽样间距内的所有点，将此抽样方式在全井段内进行格式复制，筛出所有的赋值为1的点，即为确定的各单井的泥岩井段对应的声波时差；

5在Excel表中，利用银根组顶不整合面上、下地层泥岩点埋深及其对应的声波时差，拟合出上述各单井不整合面上、下地层的泥岩声波时差和深度的对数曲线及其关系式H＝aln(△t)+b，如图4-图7，明确不整合面以下老地层的压实特征没有被破坏；

5.1如图4，当不整合面上、下地层的压实曲线斜率相等a_新＝a_老，且地层不整合面以下老地层的压实曲线斜率位于不整合面以上新地层的压实曲线左侧时，不整合面以下老地层的压实特征为H＝a_新ln(△t)+b，研究区此种情况比较少见；

5.2如图5(a)和图6(a)所示，以毛5井和意10-3井为例，银根组以下老地层的压实曲线斜率-1877和-1095分别大于其上新地层的压实曲线斜率-2218和-1153时，此种情况下，毛5井老地层压实曲线位于新地层压实曲线右侧和意10-3井老地层压实曲线位于新地层压实曲线左侧，显然这两种情况都可以用本发明所述的方法恢复剥蚀厚度；

5.3如图7(a)，以毛3井为例，银根组以下老地层的压实曲线斜率-1859小于其上新地层的压实曲线斜率-1265时，老地层压实曲线位于新地层压实曲线左侧时，可以用声波时差作图法恢复剥蚀量；

6利用不整合面以下老地层的压实特征，如图5(b)-图7(b)所示，即毛5井、意10-3井、毛3银根组泥岩点埋深和声波时差所拟合得到的关系式H＝-1877ln(△t)+11987，H＝-1095ln(△t)+7150，H＝-1859ln(△t)+11645，结合各单井近地表声波时差所推算的古地表声波时差，如毛5井古地表声波时差取值为550μs/m，意10-3井、毛3井古地表声波时差取值为620μs/m，前推各单井的古地表埋深分别为-308m，109.5和143.3m，这三口井银根组不整合面处的埋深分别为556m，670m和692m，古地表埋深和不整合面处的深度差值即为不整合面处地层剥蚀量，分别为864m，560.5m和548.7m；

7利用本发明所述的方法对查干凹陷西部次凹62口井的剥蚀量进行恢复，得到如表2所示的查干凹陷西部次凹银根组顶单井剥蚀量，依据表2，绘制如图8所示的查干凹陷西部次凹银根组顶剥蚀量平面分布图；

表2查干凹陷西部次凹银根组顶单井剥蚀量

将图8所示的查干凹陷西部次凹银根组顶剥蚀量平面分布图与图9所示的查干凹陷西部次凹银根组顶古地形对比发现，本发明恢复的剥蚀量与古地形存在良好的正相关关系，表明该方法恢复的剥蚀量精度高，合理性强，具有广泛的适用性。

Claims (4)

1.一种不整合面地层剥蚀量恢复的方法，其特征是：利用存在剥蚀量的目标区内各单井的泥岩井段对应的声波时差数据，建立不整合面上、下地层泥岩井段埋深与声波时差的对数关系，确定不整合面以下老地层未剥蚀前的压实特征，并将不整合面以下地层的泥岩的压实趋势上延至古地表，恢复不整合面处的地层剥蚀量。

2.根据权利要求1所述的一种不整合面地层剥蚀量恢复的方法，其特征是：

(1)确定存在剥蚀量的目标区域的方法是利用录井、测井结合地震资料，根据地层不整合面的地质特征以及对应的测井、地震剖面响应特征，划分地层不整合面分布的范围，确定存在剥蚀量的目标区域；

(2)选取目标区域内各单井的泥岩井段及其对应的声波时差△t的方法是依据目标区域内各单井的录井资料，在岩芯和测井资料的约束下，选取存在剥蚀量的目标区内的各单井的泥岩井段，确定其泥岩井段对应的声波时差△t。

3.根据权利要求1或2所述的一种不整合面地层剥蚀量恢复的方法，其特征是：确定不整合面以下老地层未剥蚀前的压实特征的方法是：依据存在剥蚀量的目标区内各单井的泥岩井段对应的声波时差，建立目标区内各单井的不整合面上、下地层泥岩井段声波时差随深度变化的对数关系H＝aln(△t)+b，确定不整合面以下老地层未剥蚀前的压实特征，式中a为各单井不整合面以下老地层的正常压实曲线斜率，H为泥岩埋藏深度，b为声波时差与埋深关系的常数项，n表示各单井中泥岩点的取样个数，其中：

(1)确定不整合面上、下地层泥岩井段埋深与声波时差关系式中的a值

$a_i=\frac{\left(H_{i-}{H}_{i-1}\right)}{{\mathrm{ln\Δt}}_i-{\mathrm{ln\Δt}}_{i-1}};$

$a=\frac{{\Σ}_1^n{a}_i}{n};$

(2)确定不整合面上、下地层泥岩井段埋深与声波时差关系式中的b值

b_i＝H_i-a_i×ln△t_i；

$b=\frac{{\mathrm{\Σ}}_1^n{b}_i}{n};$

(3)依据不整合面上、下地层泥岩埋深与声波时差的拟合关系，确定不整合面以下老地层未剥蚀前的压实特征H＝aln(△t)+b。

4.根据权利要求1或2所述的一种不整合面地层剥蚀量恢复的方法，其特征是：依据不整合面之下未剥蚀前老地层的压实特征H＝aln(△t)+b，将不整合面以下泥岩的压实趋势上延至根据区域古地表值和井点处近地表值确定的古地表深度H₀，结合单井分层数据确定的不整合面埋深H_不整合，依据二者之间的差值，确定地层不整合面处的各单井的剥蚀量He＝H_不整合-H₀，恢复整个目标区不整合面地层剥蚀量。