CN112083483A - 一种基于岩石物理模型去压实校正的沉积古地貌恢复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于岩石物理模型去压实校正的沉积古地貌恢复方法，包括：一：根据砂岩和泥岩初始孔隙度经验统计值，确定砂岩和泥岩的压实常数因子C；二：构建砂岩和泥岩的压实比随地层埋深的计算公式，计算砂岩和泥岩的压实比平面分布；三：用现今残留地层厚度与砂地比相乘，获得现今砂岩厚度和泥岩厚度平面分布图；四：根据步骤二和步骤三的计算结果，将现今砂岩和泥岩厚度分别与各自的压实比的倒数相乘，获得各自的原始沉积地层厚度；五：把砂岩和泥岩的原始沉积地层厚度相加，获得地层的原始沉积地层厚度，并进行立体化显示。本发明对砂岩层和泥岩层进行去压实校正，恢复砂岩层和泥岩层原始沉积地层厚度，提高了沉积古地貌恢复结果可信度。

Description

一种基于岩石物理模型去压实校正的沉积古地貌恢复方法
技术领域
本发明涉及油气勘探技术领域，尤其涉及一种基于岩石物理模型去压实校正的沉积古地貌恢复方法。
背景技术
古地貌恢复对沉积砂体的精细刻画具有重要的意义，古地貌的恢复方法很多，有层拉平法、回剥法及残留地层厚度法等，但是每种方法的适用范围都一定的局限性。在某些地区，当地层厚度较薄，地震反射轴基本为一个同相轴，侧向上特征变化不明显，就很难用层拉平法进行定性的恢复。另外，当应用现今地层残留厚度恢复的古地貌趋势与沉积物源来源方向相反时，即粗粒沉积物发育区残留地层厚度大，而细粒沉积物发育区残留地层厚度小时，用现今残留厚度法也不能有效的反映地层沉积时的古地貌特征。其原因是砂岩和泥岩的初始孔隙度(即埋深为0时的孔隙度)和埋藏过程中减孔速率存在差异性，从而造成压实之后残留地层厚度存在差异，即砂岩和泥岩的原始地层沉积厚度相同，在埋藏压实之后，砂岩和泥岩的残留地层厚度之间存在差异性。
综上，由于地层沉积后，在埋藏过程中，不同岩性的压实比存在差异，造成应用现今残留地层厚度恢复的古地貌不能反映原始沉积地貌的趋势，因此在应用现今残留地层厚度恢复某一地层沉积古地貌时，应通过精细的去压实校正，来恢复该地层的原始沉积厚度，从而得到更加精细的沉积古地貌趋势。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于岩石物理模型去压实校正的沉积古地貌恢复方法，以实测孔隙度，依据正常压实模型，恢复由于埋藏压实作用产生的地层厚度减薄量，从而计算出某一地层原始沉积厚度，进而恢复沉积古地貌。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种基于岩石物理模型去压实校正的沉积古地貌恢复方法，包括以下步骤：
步骤一：获取实测的砂岩和泥岩的孔隙度，并结合砂岩和泥岩初始孔隙度经验统计值，基于正常压实模型公式，确定砂岩和泥岩的压实常数因子C；
步骤二：构建地层砂岩和泥岩的压实比随地层埋深的计算公式；根据地层顶界埋深等值线图，利用压实比随埋深变化公式和压实常数因子C计算出砂岩和泥岩的压实比平面分布；
步骤三：根据现今地层残留地层厚度平面分布成果，并结合现今砂地比平面分布图，用残留地层厚度与砂地比相乘，获得现今砂岩厚度平面分布图，再利用残留地层厚度图于现今砂岩厚度平面分布图相减，获得现今泥岩厚度平面分布图；
步骤四：根据步骤二和步骤三的计算结果，将计算出的砂岩厚度与砂岩压实比的倒数相乘，获得砂岩的原始沉积地层厚度；同时将泥岩厚度与泥岩压实比的倒数相乘，得出泥岩的原始沉积地层厚度；
步骤五：把砂岩的原始沉积地层厚度与泥岩的原始沉积地层厚度相加，获得地层的原始沉积地层厚度，将计算出来的原始沉积地层厚度分布图进行立体化显示，恢复出地层的沉积古地貌图。
具体的，所述步骤一中砂岩和泥岩的压实常数因子C的计算模型公式如下式所示：
Φ＝Φ0*exp(-CD)
其中，Φ0为砂岩和泥岩初始孔隙度，C为压实常数因子，D为现今埋深。
具体的，所述步骤二中砂岩和泥岩的压实比的计算过程具体包括以下子步骤：
S201，根据现今岩石体积V与所计算岩石的单位面积m的比值获得现今的残留地层厚度h，同时根据地层埋深为0时的岩石体积V0与所计算岩石的单位面积m的比值获得原始地层厚度h0；
S202，根据现今残留地层厚度h和原始地层厚度h0的比值，获得压实比Cr，其公式如下式所示：
Figure BDA0002688104510000021
具体的，所述子步骤S201中现今残留地层厚度h和原始地层厚度h0的计算公式如下式所示：
Figure BDA0002688104510000022
Figure BDA0002688104510000023
其中，Φ为实测现今孔隙度，Φ0为初始孔隙度，V为岩石孔隙体积和岩石骨架体积之和，V0为埋深为0m时的岩石孔隙体积和岩石骨架体积之和，Vp为现今岩石孔隙体积，Vr为岩石骨架体积，Vp0为埋深为0m时的岩石孔隙体积。。
具体的，所述步骤三中现今砂地比平面分布图的求取过程包括：首先获取各个钻井上的砂地比，然后结合沉积物源方向，根据内插法进行人工勾绘，从而矢量化出砂地比的平面分布图。
本发明的有益效果：本发明考虑了地层在埋藏作用过程中砂岩和泥岩因压实作用产生的压缩量，即应用实测岩芯孔隙度及埋深等参数，对砂岩和泥岩的压缩量进行了恢复。本发明考虑了地层在埋藏作用过程中砂岩和泥岩压实作用的差异，并通过建立数学模型，计算砂岩和泥岩的压实常数因子、压实比平面变化等，对砂岩层和泥岩层进行去压实校正，恢复砂岩层和泥岩层原始沉积地层厚度，从而使沉积古地貌恢复结果可信度更高。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
图2是本发明某一地层经过压实之后的现今残留地层厚度图。
图3是本发明某一地层沉积时的原始地层厚度图。
图4是本发明岩石物理模型示意图。
图5是本发明某一地层中砂岩压实比平面分布图。
图6是本发明某一地层中泥岩压实比平面分布图。
图7是本发明某一地层的砂地比平面分布图。
图8是本发明某一地层没有经过压实校正的现今残留地层厚度立体化显示图。
图9是本发明某一地层经过精细压实校正之后的原始沉积地层厚度立体化显示图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
本实施例中，一种基于岩石物理模型去压实校正的沉积古地貌恢复方法，方法的具体步骤如下：
步骤一：根据实测的现今砂岩和泥岩的孔隙度，结合砂岩和泥岩初始孔隙度(地层埋深为0时)经验统计值，应用正常压实模型公式，计算出砂岩和泥岩的压实常数因子(C)；
步骤二：应用岩石物理模型，建立某一地层砂岩和泥岩的压实比随地层埋深的计算公式；根据某一地层顶界埋深等值线图，应用压实比随埋深变化公式和步骤一计算结果，计算出砂岩和泥岩的压实比平面分布；
步骤三：应用现今某一地层残留地层厚度平面分布成果，结合现今砂地比平面分布图，用残留地层厚度乘以砂地比，求出现今砂岩厚度平面分布图，再用残留地层厚度图减去现今砂岩厚度平面分布图，求出现今泥岩厚度平面分布图；
步骤四：应用步骤二和步骤三的计算结果，把计算出来的砂岩厚度乘上砂岩压实比的倒数，得出砂岩的原始沉积地层厚度(埋深为0时)，泥岩厚度乘泥岩压实比的倒数，得出泥岩的原始沉积地层厚度；
步骤五：把砂岩的原始沉积地层厚度加上泥岩的原始沉积地层厚度，即得出某一地层的原始沉积地层厚度，根据计算出来的原始沉积地层厚度分布图，应用SMI地震专业软件，进行立体化显示，即恢复出某一地层的沉积古地貌图。
下面根据图1本发明基于岩石物理模型去压实校正的古地貌恢复方法对应的流程图，对每步的具体实施方案进行详细介绍。
压实常数因子的计算。压实比的计算要使用的关键参数是压实常数因子(C)，因此，第一步要算出来某一地层的压实常数因子(C)。压实常数因子(C)的计算是应用Athy机械压实减孔模型，即公式(1-1)，其中现今埋深为D(m)时的孔隙度Φ(％)可以用岩芯实测孔隙度，而埋深为0时的孔隙度Φ0(％)可以采用经验统计数值，其中，泥页岩初始孔隙度一般在60％左右，而砂岩的初始孔隙度在40-45％之间。这样就可以把这些已知数值带进式子(1-1)中，通过数学运算，计算出泥岩和砂岩的压实常数因子(C)。
Φ＝Φ0*exp(-CD) (1-1)
砂岩和泥岩的压实比求取。砂岩和泥岩的压实比存在差异，即10m厚的泥岩或砂岩地层，在经过埋藏压实作用之后，现今残留的泥岩和砂岩地层厚度存在差异，这样就使砂地比低的地方，经过埋藏压实作用之后，反而总的地层厚度变小。如图2所示某一地层A的现今残留地层厚度在物源方向上的厚度变化，在YM4处现今残留地层厚度42m,砂地比0.8，YT1处现今残留地层厚度为36m,砂地比0.15，这样用现今残留地层厚度恢复的古地貌趋势就与物源方向相反，因此要用压实比进行地层厚度校正；经过去压实校正之后，如图3所示，YM4处原始沉积地层厚度为62.4m,YT1井处的原始沉积地层厚度为68.8m，这与沉积物源方向认识就吻合了。诸如此类情况，就需要应用压实比进行残留地层厚度校正。压实比求取的前提假设是压实过程中岩石骨架体积(假设地层孔隙度为0时的地层体积)保持不变。如图4所示，a为地层厚度为10m的地层，b为10m厚的地层中孔隙体积约占4m左右，而岩石骨架体积约占6m左右。在压实过程中，地层横向位置不变，岩石骨架体积不变，地层厚度的减薄量均由孔隙体积的降低引起，这样就可以定义压实比(Cr)为现今残留地层厚度h(m)与原始地层厚度h0(地层埋深为0时的厚度，m)之间的比值。即公式(2-1)所示：
Figure BDA0002688104510000041
根据岩石孔隙度的求取方法可知，以现今埋深为D时的孔隙度求取为例，岩石的孔隙度等于岩石的孔隙体积(Vp)比上岩石的孔隙体积(Vp)与岩石骨架体积(Vr)之和，即公式(2-2)。
Figure BDA0002688104510000051
现今的残留地层厚度h(m)可以这样表示，即等于现今岩石体积V(岩石孔隙体积+岩石骨架体积)与所计算岩石的单位面积m(m2)的比值，结合公式(2-2)，可推到出公式(2-3)；而原始地层厚度h0(m)可以用同样的方式表示为地层埋深为0时的岩石体积V0(岩石孔隙体积+岩石骨架体积)与所计算岩石的单位面积m(m2)的比值，即公式(2-4)。
Figure BDA0002688104510000052
Figure BDA0002688104510000053
把公式(1-1)、(2-3)、(2-4)带入公式(2-1)，经过数学运算求取出压实比计算公式(2-5)。根据推导出来的压实比计算公式可知，压实比主要与岩石埋深为0时的孔隙度Φ0(％)和埋深D(m)有关。由于泥岩和砂岩在埋深为0时的初始孔隙度相差较大，这就是使砂岩和泥岩的压实比相差也较大，从而使相同厚度的砂岩和泥岩，在经过相同的埋藏压实作用后，具有不同残留地层厚度。
Figure BDA0002688104510000054
根据推到出来的压实比计算公式，泥岩的初始孔隙度Φ0(％)取经验统计值60％，砂岩的初始孔隙度Φ0(％)取经验统计值42.5％，结合地层顶界现今埋深，计算出砂岩和泥岩的压实比平面变化图。如图5和图6所示，是某一地层A的砂岩和泥岩的压实比平面变化图，在泥岩和砂岩初始孔隙度不变的情况下，压实比的平面分布仅与现今埋深呈反比，埋深越大，该值越小。
某一地层中砂岩和泥岩厚度图计算。求取某一地层中砂岩和泥岩的厚度图的关键是求取砂地比平面分布，首先是统计各个钻井上的砂地比，然后结合沉积物源方向，根据内插法进行人工勾绘，从而矢量化出砂地比的平面分布图。如图7是某一地层A的砂地比，该图的绘制是根据已钻钻井的实际的砂地比就行内插勾绘的，基本能反映出图2中所示的物源方向，图7整体上从东向西，该地层的砂地比逐渐变小，说明沉积物源主要来自于东部。
在某一地层砂地比图绘制的基础上，结合该地层的地层厚度图，同一坐标点的残留地层厚度乘以该点的砂地比，即为该点的砂岩残留地层厚度，该点的现今残留地层厚度减去该点的砂岩残留地层厚度，即为该点的泥岩残留地层厚度，每个坐标点的砂岩和泥岩残留地层厚度求取之后，再进行平面矢量化。图8是某一地层A的现今残留地层厚度图，该地层中砂岩和泥岩的残留地层厚度可以根据上述方法计算出来，从而得到该地层中砂岩和泥岩的残留地层厚度分布图。
砂岩和泥岩原始沉积地层厚度的求取。在砂岩和泥岩现今地层厚度求取的基础上，根据已求取的砂岩和泥岩的压实比平面分布图，分别用砂岩和泥岩的现今地层厚度比上各自的压实比，求出砂岩和泥岩的原始沉积地层厚度，并进行成图。
整个地层原始沉积厚度计算及立体化显示古地貌。把求取的某一地层的砂岩和泥岩的原始沉积地层厚度进行相加，绘制出该地层的原始沉积地层厚度，并通过专业软件，进行立体化显示，从而恢复出该地层的古地貌图。图9是某一地层A经过去压实校正之后得到的原始沉积地层厚度，并进行立体化的古地貌图，与图8没有经过去压实校正的现今残留地层厚度图立体化的古地貌图相比，沉积趋势更加准确，且恢复出了现今残留地层厚度图无法反应的古地貌特征。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种基于岩石物理模型去压实校正的沉积古地貌恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：获取实测的砂岩和泥岩的孔隙度，并结合砂岩和泥岩初始孔隙度经验统计值，基于正常压实模型公式，确定砂岩和泥岩的压实常数因子C；
步骤二：构建地层砂岩和泥岩的压实比随地层埋深的计算公式；根据地层顶界埋深等值线图，利用压实比随埋深变化公式和压实常数因子C计算出砂岩和泥岩的压实比平面分布；
步骤三：根据现今地层残留地层厚度平面分布成果，并结合现今砂地比平面分布图，用残留地层厚度与砂地比相乘，获得现今砂岩厚度平面分布图，再利用残留地层厚度图于现今砂岩厚度平面分布图相减，获得现今泥岩厚度平面分布图；
步骤四：根据步骤二和步骤三的计算结果，将计算出的砂岩厚度与砂岩压实比的倒数相乘，获得砂岩的原始沉积地层厚度；同时将泥岩厚度与泥岩压实比的倒数相乘，得出泥岩的原始沉积地层厚度；
步骤五：把砂岩的原始沉积地层厚度与泥岩的原始沉积地层厚度相加，获得地层的原始沉积地层厚度，将计算出来的原始沉积地层厚度分布图进行立体化显示，恢复出地层的沉积古地貌图。
2.根据权利要求1所述的一种基于岩石物理模型去压实校正的沉积古地貌恢复方法，其特征在于，所述步骤一中砂岩和泥岩的压实常数因子C的计算模型公式如下式所示：
Φ＝Φ0*exp(-CD)
其中，Φ为实测现今孔隙度，Φ0为砂岩和泥岩初始孔隙度，C为压实常数因子，D为现今埋深。
3.根据权利要求1所述的一种基于岩石物理模型去压实校正的沉积古地貌恢复方法，其特征在于，所述步骤二中砂岩和泥岩的压实比的计算过程具体包括以下子步骤：
S201，根据现今岩石体积V与所计算岩石的单位面积m的比值获得现今的残留地层厚度h，同时根据地层埋深为0时的岩石体积V0与所计算岩石的单位面积m的比值获得原始地层厚度h0；
S202，根据现今残留地层厚度h和原始地层厚度h0的比值，获得压实比Cr，其公式如下式所示：
Figure FDA0002688104500000011
4.根据权利要求3所述的一种基于岩石物理模型去压实校正的沉积古地貌恢复方法，其特征在于，所述子步骤S201中现今残留地层厚度h和原始地层厚度h0的计算公式如下式所示：
Figure FDA0002688104500000021
Figure FDA0002688104500000022
其中，Φ为实测现今孔隙度，Φ0为初始孔隙度，V为岩石孔隙体积和岩石骨架体积之和，V0为埋深为0m时的岩石孔隙体积和岩石骨架体积之和，Vp为现今岩石孔隙体积，Vr为岩石骨架体积，Vp0为埋深为0m时的岩石孔隙体积。
5.根据权利要求1所述的一种基于岩石物理模型去压实校正的沉积古地貌恢复方法，其特征在于，所述步骤三中现今砂地比平面分布图的求取过程包括：首先获取各个钻井上的砂地比，然后结合沉积物源方向，根据内插法进行人工勾绘，从而矢量化出砂地比的平面分布图。
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CN113640870B (zh) * 2021-07-27 2024-02-23 中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司勘探开发研究院 一种岩溶剥蚀界面的沉积古地貌恢复方法、系统及设备

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