CN113552653A - 一种确定碎屑岩古老地层剥蚀厚度的方法 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例公开了一种确定碎屑岩古老地层剥蚀厚度的方法，包括：根据测井数据的突变、地震界面的变化及岩芯接触面的变化来判定并确定地层不整合界面；从不整合界面选取被剥蚀地层的岩石渗透率数据或岩石电阻率数据；根据所述岩石渗透率数据或岩石电阻率数据确定被剥蚀地层的原始深度；根据所述原始深度和钻进深度确定被剥蚀的古老地层的厚度。本发明实现了古地层剥蚀厚度的高精度恢复，拓宽了测井数据在剥蚀厚度恢复中的适用性范围，使得常被忽略的渗透率数据与电阻率数据参与到盆地古地层的修复中，计算效率高，参考意义大。

Description

一种确定碎屑岩古老地层剥蚀厚度的方法

技术领域

本申请涉及盆地修复技术领域，尤其涉及一种确定碎屑岩古老地层剥蚀厚度的方法。

背景技术

古老地层的剥蚀恢复是盆地沉降史研究中的一个重要环节，剥蚀厚度的求取是进行流体运移、油气成藏等研究的基础，也是进行盆地修复的关键步骤。地层的剥蚀与构造活动密切相关，在沉积盆地发育的过程中，尤其是沉积末期，一般都会发生一定的构造运动，地层抬升或被挤压地过程发生剥蚀作用。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种确定碎屑岩古老地层剥蚀厚度的方法。

为解决上述技术问题，本说明书实施例是这样实现的：

本说明书实施例提供的一种确定碎屑岩古老地层剥蚀厚度的方法，其特征在于，包括：

根据测井数据的突变、地震界面的变化及岩芯接触面的变化来判定并确定地层不整合界面；

从不整合界面选取被剥蚀地层的岩石渗透率数据或岩石电阻率数据；

根据所述岩石渗透率数据或岩石电阻率数据确定被剥蚀地层的原始深度；

根据所述原始深度和钻进深度确定被剥蚀的古老地层的厚度。

可选的，所述方法还包括：

确定岩石孔隙度与岩石深度的第一关系式；

确定岩石孔隙度与岩石渗透率的第二关系式；

根据所述第一关系式和所述第二关系式确定岩石渗透率和岩石深度的第三关系式。

可选的，所述根据所述岩石渗透率数据确定被剥蚀地层的原始深度，具体包括：

基于所述第三关系式，确定所述岩石渗透率数据对应的被剥蚀地层的原始深度。

可选的，所述从不整合界面选取被剥蚀地层的岩石渗透率数据，具体包括：

所述的利用测井或地球化学方法获取岩石渗透率和孔隙度数据。

可选的，所述第三关系式的表达式如下：

其中，K表示岩石渗透率，H表示岩石深度，

表示地表的原始孔隙度；，e为自然对数的底，a，b，c为常数。

可选的，所述方法还包括：

确定声波速度与岩石电阻率的第四关系式；

确定声波时差与岩石深度的第五关系式，其中，声波时差与声波速度互为倒数；

根据所述第四关系式和所述第五关系式确定岩石电阻率和岩石深度的第六关系式。

可选的，所述根据所述岩石电阻率数据确定被剥蚀地层的原始深度，具体包括：

基于所述第六关系式，确定所述岩石电阻率数据对应的被剥蚀地层的原始深度。

可选的，所述从不整合界面选取被剥蚀地层的岩石电阻率数据，具体包括：

利用测井、地球化学或地球物理方法获取地层电阻率数据。

可选的，声波时差与岩石深度有指数相关关系，声波速度与岩石电阻率有指数相关关系。

可选的，所述第六关系式的表达式如下：

e^(c*H)＝Δt₀*(k*H*c^(d*R_D))；

其中，e表示自然对数的底，H表示岩石深度，Δt₀为地表未固结岩石的声波时差值；R_D表示电阻率，k、c、d为常数

本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

本发明实现了古地层剥蚀厚度的高精度恢复，拓宽了测井数据在剥蚀厚度恢复中的适用性范围，使得常被忽略的渗透率数据与电阻率数据参与到盆地古地层的修复中，计算效率高，参考意义大。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本说明书实施例提供的一种确定碎屑岩古老地层剥蚀厚度的方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

随着研究的不断深入，多种剥蚀量恢复方法被提出，包括地层对比法和沉降速率法、声波时差法(AC)、镜质组反射率(Ro)法、波动方程法、磷灰石裂变径迹法(AFT)、包裹体测温恢复法和沉积-构造综合分析法、孔隙度法、排替压力法等(Magara，1976；Dow，1977；Katzetal.，1988；何生等，1989；刘国臣等，1995；柳益群等，1997；胡少华，2004；赵立斌等，2006；史长林等，2011；张顺等，2015；张金亮等，2019)，另有研究学者将米兰科维奇的旋回理论应用到海相碳酸盐岩地层剥蚀特征的恢复上，为剥蚀量恢复提供了新思路(2015，郭颖)。其中，除与地震相关的方法，声波时差法应用最为广泛，原因为声波时差数据获取较为方便，且方法成熟有效。

受到孔隙度方法的启发，本发明提出一种渗透率或电阻率计算古地层剥蚀厚度的方法，对于剥蚀厚度恢复是一种创新的方法，增加了利用井数据进行剥蚀厚度恢复的佐证数据。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1为本说明书实施例提供的一种确定碎屑岩古老地层剥蚀厚度的方法的流程示意图。从程序角度而言，流程的执行主体可以为搭载于应用服务器的程序或应用客户端。

如图1所示，该流程可以包括以下步骤：

步骤101：根据测井数据的突变、地震界面的变化及岩芯接触面的变化来判定并确定地层不整合界面；

步骤102：从不整合界面选取被剥蚀地层的岩石渗透率数据或岩石电阻率数据；

步骤103：根据所述岩石渗透率数据或岩石电阻率数据确定被剥蚀地层的原始深度；

步骤104：根据所述原始深度和钻进深度确定被剥蚀的古老地层的厚度。

可选的，所述方法还可以包括：

确定岩石孔隙度与岩石深度的第一关系式；

确定岩石孔隙度与岩石渗透率的第二关系式；

根据所述第一关系式和所述第二关系式确定岩石渗透率和岩石深度的第三关系式。

可选的，所述根据所述岩石渗透率数据确定被剥蚀地层的原始深度，具体可以包括：

基于所述第三关系式，确定所述岩石渗透率数据对应的被剥蚀地层的原始深度。

可选的，所述从不整合界面选取被剥蚀地层的岩石渗透率数据，具体可以包括：

所述的利用测井或地球化学方法获取岩石渗透率和孔隙度数据。

可选的，所述第三关系式的表达式如下：

其中，K表示岩石渗透率，H表示岩石深度，

表示地表的原始孔隙度；，e为自然对数的底，a，b，c为常数。

可选的，所述方法还可以包括：

确定声波速度与岩石电阻率的第四关系式；

确定声波时差与岩石深度的第五关系式，其中，声波时差与声波速度互为倒数；

根据所述第四关系式和所述第五关系式确定岩石电阻率和岩石深度的第六关系式。

可选的，所述根据所述岩石电阻率数据确定被剥蚀地层的原始深度，具体可以包括：

基于所述第六关系式，确定所述岩石电阻率数据对应的被剥蚀地层的原始深度。

可选的，所述从不整合界面选取被剥蚀地层的岩石电阻率数据，具体可以包括：

利用测井、地球化学或地球物理方法获取地层电阻率数据。

可选的，声波时差与岩石深度有指数相关关系，声波速度与岩石电阻率有指数相关关系。

可选的，所述第六关系式的表达式如下：

e^(c*H)＝Δt₀*(k*H*c^(d*R_D))；

其中，e表示自然对数的底，H表示岩石深度，Δt₀为地表未固结岩石的声波时差值；R_D表示电阻率，k、c、d为常数。

基于图1的方法，本说明书实施例还提供了该方法的一些具体实施方式，下面进行说明。

实施例一

本实施例涉及一种碎屑碎屑岩古老地层剥蚀厚度计算的新方法，引入岩石渗透率因素，对被剥蚀的古地层进行剥蚀厚度求取。计算方法主要包括利用测井(geology软件解释获取)或地球化学方法(实验室测试方法)获取岩石渗透率和孔隙度数据；由于岩石孔隙度与深度有指数相关关系，碎屑岩中，岩石渗透率与岩石孔隙度亦有相关关系，故对于碎屑岩而言，岩石渗透率与深度也存在相关关系；找到地层不整合界面；从不整合界面选取被剥蚀地层的岩石渗透率数据，根据相关关系得到该渗透率所对应的古老地层深度，与现今钻井所得的深度进行对比，计算得到被剥蚀古地层的厚度。

该实施例的关键技术要点如下：

(1)获取渗透率、孔隙度与深度关系

由于岩石孔隙度与深度有指数相关关系，碎屑岩中，岩石渗透率与岩石孔隙度亦有相关关系，故对于碎屑岩而言，岩石渗透率与深度也存在相关关系。涉及到三个变量，渗透率、深度、孔隙度，其中渗透率为所关注的关键变量，三者之间两两相关。

(2)计算古地层深度

从不整合界面选取被剥蚀地层的岩石渗透率数据，根据相关关系得到该渗透率所对应的古老地层深度。

具体实施方式：

1、获取岩石孔隙度数据

两种方式可以获得岩石孔隙度

第一种是采用实验室测试方法获取岩石孔隙度数据；第二种是根据时间平均公式(1956，Wyllie)计算得出，计算可以直接在测井解释软件Geolog中完成。

公式如下：

其中，

为岩石孔隙度，Δt为测井实测声波时差，单位为μs/m，Δt_f和Δt_ma为地区性常量，分别表示岩石骨架声波时差和流体声波时差，单位为μs/m，可以由实验室测试获取。为后续计算方便，令A＝Δt_f-Δt_ma，B＝Δt_ma。

则公式(1)可简化为：

2、获取岩石渗透率数据K

可以采用两种方式获取渗透率K，第一种可以在进行测井解释的过程中由Geolog软件中经验公式(3)获取；对于有取样岩芯的钻井，可以采取实验室测定方法，根据达西公式(4)获取渗透率数据。

其中，K为渗透率；

为孔隙度；S_wi为束缚水饱和度；c为常数，对于中等比重的石油而言，常数c取值250，对于天然气等气层而言，常数c取值80。

达西公式为：

K＝(Q*μ*L)/(A*ΔP) (4)

其中，K为渗透率，达西(D)；Q为液体体积流量，cm³/s；ΔP为岩样两端的压差，10⁵Pa；μ为液体的粘度，厘泊(0.001Pa·s)；A为岩样的横截面积，cm²；L为岩样的长度，cm。

3、获取孔隙度、渗透率、深度三者之间的关系式

由于孔隙度与深度有指数相关关系(张顺等，2015)，关系式如下：

其中，

为地表的原始孔隙度，可以由实验室测得；

为深度H处的孔隙度；e为自然对数的底；c为常数，一般取值，0.0007。

碎屑岩中孔隙度与渗透率存在一定的相关关系，可以用指数关系来表示。

其中，K为渗透率；

为孔隙度；a，b为常数，不同地区常数不同，可以用当地的渗透率与孔隙度数据拟合得到。

将公式(5)代入公式(6)即可得到渗透率K关于深度H的相关公式：

4、确定地层不整合界面，即古地层被剥蚀的地方，可以根据测井数据的突变、地震界面的变化及岩芯接触面的变化来判定。

5、求取被剥蚀地层的原始深度H0。

将所选取的剥蚀点渗透率K代入公式7，得到剥蚀点被剥蚀前的原始深度，用H0表示。

6、求取古老地层被剥蚀的厚度TH。

将被剥蚀地层的原始深度H0与被剥蚀地层的现今深度H相减，得到古老地层的被剥蚀掉的厚度TH。

TH＝|H0-H| (8)

实施例二

本实施例涉及一种古老地层剥蚀厚度计算的新方法，引入地层电阻率因素，对被剥蚀的古地层进行剥蚀厚度求取。计算方法主要包括利用测井、地球化学或地球物理方法获取地层电阻率数据，根据电阻率与声波时差数据之间存在的相关关系，可求得电阻率，或者采用实验室测试方法获取取芯岩石的电阻率数据，或者可以采用电阻率勘探方法获得所需深度的电阻率数据；由于声波时差与深度有指数相关关系，声波速度与电阻率有指数相关关系，故电阻率与深度也存在相关关系；找到地层不整合界面；从不整合界面选取被剥蚀地层的电阻率数据，根据相关关系得到该电阻率所对应的古老地层深度，与现今钻井所得的深度进行对比，计算得到被剥蚀古地层的厚度。

该实施例关键技术要点包括如下两点：

(1)获取电阻率、声波速度与深度关系

由于声波时差与深度有指数相关关系(Magara，1976)，声波速度与电阻率有指数相关关系(Faust，1951)，故电阻率与深度也存在相关关系。其中，声波时差与声波速度互为倒数，涉及到三个变量，声波速度、深度、电阻率，其中电阻率为所关注的关键变量，三者之间两两相关。

(2)计算古地层深度

从不整合界面选取被剥蚀地层的电阻率数据，根据相关关系得到该电阻率所对应的古老地层深度。

具体实施方式如下：

1、获取岩石电阻率数据R

多种方式可以获得岩石电阻率数据，现介绍3种常用方法。

电阻率、声波时差数据来自于测井曲线，可由测井勘探获取，声波时差与声波速度互为倒数；若某些油田测井勘探未获取电阻率曲线，可以由声波曲线计算得到，由于声波速度与岩石电阻率存在相关关系(Faust，1951)，可以由相关关系计算得到电阻率；或者对于有取样岩芯的钻井，可以直接采取地球化学测试方法，获取该岩石固定深度的电阻率数据。

第一种是直接从测井曲线种获取电阻率数据，但某些油气田测井曲线不全，可以通过以下两种方式获取电阻率数据。

第二种方法可以采用实验室测试方法获取电阻率数据，这种方法仅限于有取样岩芯的钻井。

第三种方法可以运用Faust公式(Faust，1951)计算得出，公式如下：

v_t＝k*h*c^(d*R_D) (9)

其中，v_t为声波速度，m/s；h为深度，m；R_D为电阻率，Ω·m；k、c、d为地区性常量，可以由临井测井资料回归得到。

2、获取电阻率、声波速度、深度三者之间的关系式

由于声波时差与深度有指数相关关系(Magara，1976)，关系式如下：

Δt＝Δt₀*e^(-C*H) (10)

其中，Δt₀为地表未固结岩石的声波时差值，理论值为620～650μs/m；C为正常压实曲线的斜率，可以由盆地内多口测井的压力数据拟合得到，横坐标为压力值，纵坐标为深度值；Δt为任一埋藏深度的声波时差，单位为μs/m；H为岩石埋藏的深度；e为自然对数的底。

其中，声波时差Δt与声波速度vt互为倒数，故将公式(10)中的Δt取倒数代入公式(9)，得到电阻率、声波时差、深度三者之间的关系式，如下：

e^(c*H)＝Δt₀*(k*H*c^(d*R_D)) (11)

3、确定地层不整合界面，即古地层被剥蚀的地方，可以根据测井数据的突变、地震界面的变化及岩芯接触面的变化来判定。

4、求取被剥蚀地层的原始深度H0。

将所选取的剥蚀点电阻率R代入公式(11)，得到剥蚀点被剥蚀前的原始深度，用H0表示。

5、求取古老地层被剥蚀的厚度TH。

将被剥蚀地层的原始深度H0与被剥蚀地层的现今深度H相减，得到古老地层的被剥蚀掉的厚度TH。

TH＝|H0-H| (12)

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种确定碎屑岩古老地层剥蚀厚度的方法，其特征在于，包括：

根据测井数据的突变、地震界面的变化及岩芯接触面的变化来判定并确定地层不整合界面；

从不整合界面选取被剥蚀地层的岩石渗透率数据或岩石电阻率数据；

根据所述岩石渗透率数据或岩石电阻率数据确定被剥蚀地层的原始深度；

根据所述原始深度和钻进深度确定被剥蚀的古老地层的厚度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定岩石孔隙度与岩石深度的第一关系式；

确定岩石孔隙度与岩石渗透率的第二关系式；

根据所述第一关系式和所述第二关系式确定岩石渗透率和岩石深度的第三关系式。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述岩石渗透率数据确定被剥蚀地层的原始深度，具体包括：

基于所述第三关系式，确定所述岩石渗透率数据对应的被剥蚀地层的原始深度。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从不整合界面选取被剥蚀地层的岩石渗透率数据，具体包括：

所述的利用测井或地球化学方法获取岩石渗透率和孔隙度数据。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第三关系式的表达式如下：

其中，K表示岩石渗透率，H表示岩石深度，

表示地表的原始孔隙度，e为自然对数的底，a，b，c为常数。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定声波速度与岩石电阻率的第四关系式；

确定声波时差与岩石深度的第五关系式，其中，声波时差与声波速度互为倒数；

根据所述第四关系式和所述第五关系式确定岩石电阻率和岩石深度的第六关系式。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述岩石电阻率数据确定被剥蚀地层的原始深度，具体包括：

基于所述第六关系式，确定所述岩石电阻率数据对应的被剥蚀地层的原始深度。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从不整合界面选取被剥蚀地层的岩石电阻率数据，具体包括：

利用测井、地球化学或地球物理方法获取地层电阻率数据。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，声波时差与岩石深度有指数相关关系，声波速度与岩石电阻率有指数相关关系。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第六关系式的表达式如下：

e^(c*H)＝Δt₀*(k*H*c^(d*R_D))；

其中，e表示自然对数的底，H表示岩石深度，Δt₀为地表未固结岩石的声波时差值；R_D表示电阻率，k、c、d为常数。

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