CN113970796B - 精确恢复沉积盆地古水深的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种精确恢复沉积盆地古水深的方法,该精确恢复沉积盆地古水深的方法包括:步骤1,选取在目的层段可识别出三角洲前积结构的地震剖面,拉平顶面,标定顶底界面,计算三角洲前积层的厚度值;步骤2,计算不同地质历史时期地层剥蚀量,恢复古埋深;步骤3,利用经验公式,求取古埋深深度下砂岩和泥岩压实系数,计算沉积时期三角洲前积层的厚度值,即可作为沉积时期的古水深。该精确恢复沉积盆地古水深的方法充分考虑了不同历史时期构造运动对恢复古水深的影响,更精确,具有较好的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及油气地质勘探技术领域,特别是涉及到一种精确恢复沉积盆地古水深的方法。
背景技术
古水深的恢复是古沉积湖盆研究的重要内容,对于研究古盆地的沉积特征及石油地质学条件等都有重要意义。研究古水深的方法多种多样,目前主要有古生物和沉积学、地球化学、地震学以及数学模拟等方法,其中古生物和沉积学方法,主要是通过建立指示物与古地貌环境对应关系,来预测古水深区间值;地球化学方法则是利用不同元素组合测年和同位素来恢复古水深;还有很多学者利用微体生物分异程度结合数学统计方法恢复古水深。这几种方法适用于钻井资料丰富的地区,在实际应用中存在较大的局限性。
近年来,通过地震剖面解析三角洲前积层的厚度来恢复古水深成为一种常用方法,但是该方法难以恢复经历多期次构造改造的沉积盆地的古水深。
在申请号:201410101705.2的中国专利申请中,涉及到一种针对湖相沉积的古水深定量计算方法,该针对湖相沉积的古水深定量计算方法包括:步骤1,筛选与研究区域相似的湖泊;步骤2,针对筛选出的湖泊,建立湖底沉积物TOC与水体深度的定量关系;步骤3,针对研究区域,进行泥岩TOC测试,并且统计目的层的地层厚度;步骤4,建立古水深数据与地层厚度定量关系;以及步骤5,绘制古水深的平面分布图。该专利方法通过建立地层厚度与泥岩中残余有机质TOC的定量关系,再通过绘制地层厚度图来转换为故水深分布图,这种方法适应于简单的沉降盆地,并且经历的活动运动较弱,同时沉积相带简单。而对于古老的古生界盆地,经历过复杂的抬升、剥蚀等改造运动,现今地层厚度无法简单的代表古水体深度,该方法无法获得古水体深度值。
在申请号201610298524.2:的中国专利申请中,涉及到一种古水深的定量恢复方法和装置。该方法包括:确定古湖盆的研究层位中滩坝发育区域;确定所述滩坝发育区域中至少一口典型井的单点古水深;确定所述滩坝发育区域中的至少一口所述典型井中的Th含量和U含量,并根据所述Th含量与所述U含量计算Th与U比值;根据所有典型井的单点古水深以及单点古水深所在位置所对应的Th与U比值,拟合单点古水深与Th/U值的关系方程,恢复所述典型井的定量古水深;根据单点古水深与Th/U值的关系方程,恢复所述古湖盆中非滩坝发育区域其它井的定量古水深。该项发明专利选择典型井开展微量元素分析,拟合古水深与Th/U值相关性,再开展平面预测,适应于钻井数据较多,并且已经进行了大量的微量元素测试的地区开展古水深预测,而对于一些钻井较少,尚未进行微量元素测试的地区,仅有地震数据,则无法开展故水深计算。
为此我们发明了一种新的精确恢复沉积盆地古水深的方法,解决了以上技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种地震、探井、测井资料、磷灰石裂变径迹等方法相结合来恢复沉积盆地古水深的精确恢复沉积盆地古水深的方法。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现:精确恢复沉积盆地古水深的方法,该精确恢复沉积盆地古水深的方法包括:步骤1,选取在目的层段可识别出三角洲前积结构的地震剖面,拉平顶面,标定顶底界面,计算三角洲前积层的厚度值;步骤2,计算不同地质历史时期地层剥蚀量,恢复古埋深;步骤3,利用经验公式,求取古埋深深度下砂岩和泥岩压实系数,计算沉积时期三角洲前积层的厚度值,即可作为沉积时期的古水深。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现:
在步骤1中,在地震剖面,选取近物源方向可识别出可靠的三角洲前积反射层的地震剖面,拉平地震剖面目的层段的顶面,分别读取顶积层时间TA和底积层时间TB,将这些参数代入公式(1):
H△=(TB-TA)/1000×V/2 公式(1),
式中,H△为地震剖面上三角洲前积层厚度,m;TA为地震剖面上顶积层时间,ms;TB为地震剖面上底积层时间,ms;V为地层层速度值,m/s;通过上述计算得到地震剖面上三角洲前积层的厚度。
在步骤1中,如果地震资料在目的层段近物源方向可识别多个三角洲前积层,求取所有三角洲前积层厚度的平均值作为盆地最终的三角洲前积层厚度,如果只能识别出单个三角洲前积层,采用单个的厚度值作为盆地最终的三角洲前积层厚度。
在步骤2中,对于构造运动复杂的沉积盆地,地层遭受多次剥蚀,地层残留不全,在有测井资料的地区利用测井曲线声波时差法计算地层剥蚀量,在缺失测井资料的地区利用磷灰石裂变径迹法计算地层剥蚀量。
在步骤2中,在利用测井曲线声波时差法计算地层剥蚀量时,根据工区探井资料,选取声波时差测井曲线,剔除异常数据值,统计两个不整合面之间的测井曲线数据,采集厚度不小于1.5m的泥岩段声波时差曲线数据,读取中间值,及其对应的深度,对数据进行线性回归拟合,横坐标为声波时差值,纵坐标为深度值,可得深度与声波时差值的关系:
H=α·x+h 公式(2)
式中,H为深度,m;α、h为拟合系数;x为声波时差值,μs/m。
将古地表声波时差值600μs/m,带入公式(2),求得该层段顶部不整合原始埋藏深度HAi,读取该不整合面现今埋藏深度为HBi,计算该层段地层剥蚀量:
Hi=HAi-HBi 公式(3)
式中,Hi为地层剥蚀量,m;HBi为现今残留不整合面深度,m;HAi为目的层段顶部不整合古埋藏深度,m。
工区的构造运动期次不同,需要求取目的层段之上每期构造运动的地层剥蚀量Hi,i为1,2,3……;
目的层段之上所有地层剥蚀量之和即为目的层段整体的地层剥蚀量:
Hb=∑Hi,i为1,2,3…… 公式(4)。
在步骤2中,在利用磷灰石裂变径迹法计算地层剥蚀量时,样品采自野外露头或钻井岩心的砂岩,年代老于需要恢复古水深的年代;根据磷灰石中U、Th放射性同位素自发裂变产生的径迹数和自发裂变的速度来进行年龄的测定,通过磷灰石裂变径迹模拟,得到样品的热史模拟图,在图上读取一组或者几组冷却温度值,参考古地温梯度值,地层剥蚀量的计算遵循公式:
Hj=100×(T1-T2)/g 公式(5)
式中,Hj为剥蚀量,m;g为古地温梯度,℃/100m(代表埋深增加100米,古地温增加的温度);T1、T2为冷却温度,℃;
目的层段之上所有地层剥蚀量之和即为目的层段之上地层剥蚀总量:
Hd=∑Hj,i为1,2,3…… 公式(6)。
在步骤2中,目的层段古埋深是目的层现今埋深与地层剥蚀总量之和:
Ho=Hc+Hb或者Ho=Hc+Hd 公式(7)
式中,Ho为目的层古埋深,m;Hc为目的层段顶面深度,m;Hb为声波时差法计算的剥蚀量,m;Hd为磷灰石裂变径迹法计算的剥蚀量,m。
在步骤3中,利用经验公式(8)求取目的层段压实系数:
K=b-alnHo 公式(8)
式中,K为压实系数,a和b为常数,Ho为埋藏深度,m。
对于砂岩、砾岩经验值取a=0.08,b=1.37:
Ks=1.37-0.08lnHo 公式(9)
对于泥岩、页岩经验值取a=0.1,b=1.46:
Kn=1.46-0.1lnHo 公式(10)。
在步骤3中,三角洲前积层原始砂岩厚度用三角洲前积层现今砂岩厚度除以砂岩压实系数Ks求取:
Hs=H△s/Ks=H△×n1/Ks=[(TB-TA)/1000×V/2]×n1/(1.37-0.08lnHo) 公式(11)
式中,Hs为三角洲前积层原始砂岩厚度,m;H△s为三角洲前积层现今砂岩厚度,m;Ks为砂岩压实系数;H△为地震剖面上三角洲前积层厚度,m;n1为砂地比。
在步骤3中,三角洲前积层原始泥岩厚度用三角洲前积层现今泥岩厚度除以泥岩压实系数Kn求取:
Hn=H△n/Kn=H△×n2/Ks=[(TB-TA)/1000×V/2]×n2/(1.46-0.1lnHo) 公式(12)
式中,Hn为三角洲前积层原始泥岩厚度,m;H△n为三角洲前积层现今泥岩厚度,m;Kn为泥岩压实系数;H△为地震剖面上三角洲前积层厚度,m;n2为泥地比。
在步骤3中,三角洲前积层原始厚度的计算公式为:
Hy=Hs+Hn=[(TB-TA)/1000×V/2]×n1/(1.37-0.08lnHo)+[(TB-TA)/1000×V/2]×n2/(1.46-0.1lnHo) 公式(13)
式中,Hy为三角洲前积层原始厚度,m;Hs为三角洲前积层原始砂岩厚度,m;Hn为三角洲前积层原始泥岩厚度,m;n1为砂地比;n2为泥地比;TA为地震剖面上顶积层时间,ms;TB为地震剖面上底积层时间,ms;V为地层层速度值,m/s;Ho为目的层古埋深,m。
本发明中的精确恢复沉积盆地古水深的方法,在解析三角洲前积层厚度的基础上,定量计算不同历史时期剥蚀量,恢复目的层段古埋深进行压实校正,再进行盆地古水深的恢复。该方法可以精确恢复经历多期次构造改造的沉积盆地的古水深,对于认识盆地原型,落实盆地油气资源量具有重大意义。该精确恢复沉积盆地古水深的方法充分考虑了不同历史时期构造运动对恢复古水深的影响,更精确,具有较好的推广应用价值。
附图说明
图1为本发明的精确恢复沉积盆地古水深的方法的一具体实施例的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举出较佳实施例,并配合附图所示,作详细说明如下。
如图1所示,图1为本发明的精确恢复沉积盆地古水深的方法的流程图。
步骤101,选取在目的层段可识别出三角洲前积结构的地震剖面,拉平顶面,标定顶底界面,计算三角洲前积层的厚度值;
步骤102,对于构造运动复杂的沉积盆地,地层遭受多次剥蚀,地层残留不全,在有测井资料的地区可以利用测井曲线声波时差法计算地层剥蚀量,在缺失测井资料的地区可以利用磷灰石裂变径迹法计算地层剥蚀量。通过以上方法可以计算目的层段之上地层剥蚀总量,恢复目的层段古埋深;
步骤103,利用经验公式,求取古埋深深度下砂岩和泥岩压实系数,计算沉积时期三角洲前积层的厚度值,即可作为沉积时期的古水深。
在应用本发明的一具体实施例中,包括了以下步骤:
(1)计算目的层段三角洲前积层的厚度值。
在地震剖面,选取近物源方向可识别出可靠的三角洲前积反射层的地震剖面,拉平地震剖面目的层段的顶面,分别读取顶积层时间TA和底积层时间TB,将这些参数代入公式(1):
H△=(TB-TA)/1000×V/2 公式(1),
式中,H△为地震剖面上三角洲前积层厚度,m;TA为地震剖面上顶积层时间,ms;TB为地震剖面上底积层时间,ms;V为地层层速度值,m/s。
通过计算可以得到地震剖面上三角洲前积层的厚度。
如果地震资料在目的层段近物源方向可识别多个三角洲前积层,求取所有三角洲前积层厚度的平均值作为盆地最终的三角洲前积层厚度,如果只能识别出单个三角洲前积层,就采用单个的厚度值作为盆地最终的三角洲前积层厚度,具体情况依据实际地震资料取值。
(2)计算不同地质历史时期地层剥蚀量,恢复古埋深。
每个盆地经历的构造运动期次不同,需要计算目的层段之上每次构造运动抬升产生的地层剥蚀量,目的层段之上所有地层剥蚀量之和为目的层段总的地层剥蚀量。
对于沉积盆地,构造运动复杂,地层遭受多次剥蚀,地层残留不全,不同的资料情况,选择计算剥蚀量的方法也不同。在有测井资料的盆地可以利用声波时差法计算地层剥蚀量,在缺失测井资料的盆地可以利用磷灰石裂变径迹法计算地层剥蚀量。通过以上两种方法可以计算目的层段之上所有地层剥蚀量,恢复目的层段古埋深。
①声波时差法计算地层剥蚀量
根据工区探井资料,选取声波时差测井曲线,剔除异常数据值,统计两个不整合面(同期构造运动)之间的测井曲线数据,采集厚度不小于1.5m的泥岩段声波时差曲线数据,读取中间值,及其对应的深度,对数据进行线性回归拟合,横坐标为声波时差值,纵坐标为深度值,可得深度与声波时差值的关系:
H=α·x+h 公式(2)
式中,H为深度,m;α、h为拟合系数;x为声波时差值,μs/m。
将古地表声波时差值600μs/m,带入公式(2),求得该层段顶部不整合原始埋藏深度HAi,读取该不整合面现今埋藏深度为HBi,计算该层段地层剥蚀量:
Hi=HAi-HBi 公式(3)
式中,Hi为地层剥蚀量,m;HBi为现今残留不整合面深度,m;HAi为目的层段顶部不整合古埋藏深度,m。
工区的构造运动期次不同,需要求取目的层段之上每期构造运动的地层剥蚀量Hi,i为1,2,3……。
目的层段之上所有地层剥蚀量之和即为目的层段整体的地层剥蚀量:
Hb=∑Hi,i为1,2,3…… 公式(4)
②磷灰石裂变径迹法计算地层剥蚀量
对于缺失测井资料的沉积盆地,利用磷灰石裂变径迹技术可以开展剥蚀量研究,样品可采自野外露头或钻井岩心的砂岩,年代老于需要恢复古水深的年代。磷灰石裂变径迹法的原理是根据磷灰石中U、Th放射性同位素自发裂变产生的径迹数和自发裂变的速度来进行年龄的测定,通过磷灰石裂变径迹模拟,得到样品的热史模拟图,在图上读取一组或者几组冷却温度值,查阅盆地相关文献参考古地温梯度值,地层剥蚀量的计算遵循公式:
Hj=100×(T1-T2)/g 公式(5)
式中,Hj为剥蚀量,m;g为古地温梯度,℃/100m(代表埋深增加100米,古地温增加的温度);T1、T2为冷却温度,℃(裂变径迹热史模拟图可读取)。
目的层段之上所有地层剥蚀量之和即为目的层段之上地层剥蚀总量:
Hd=∑Hj,i为1,2,3…… 公式(6)
③恢复古埋深。
目的层段古埋深是目的层现今埋深与地层剥蚀总量之和。
Ho=Hc+Hb或者Ho=Hc+Hd 公式(7)
式中,Ho为目的层古埋深,m;Hc为目的层段顶面深度,m;Hb为声波时差法计算的剥蚀量,m;Hd为磷灰石裂变径迹法计算的剥蚀量,m。
(3)计算目的层段砂岩和泥岩压实系数,恢复目的层段沉积时期三角洲前积层的厚度值,即沉积时期古水深。
①计算目的层段砂岩和泥岩压实系数
利用经验公式(8)求取目的层段压实系数:
K=b-alnHo 公式(8)
式中,K为压实系数,a和b为常数,Ho为埋藏深度,m。
对于砂岩、砾岩经验值取a=0.08,b=1.37:
Ks=1.37-0.08lnHo 公式(9)
对于泥岩、页岩经验值取a=0.1,b=1.46:
Kn=1.46-0.1lnHo 公式(10)
系数a和b的取值经过大量实验数据统计得到,因此对不同工区具有较好的适用性。
②恢复目的层段沉积时期三角洲前积层的厚度值,即当时的古水深.
压实系数K是地层现今厚度除以地层原始厚度所得的结果,那么地层原始厚度可以用地层现今厚度除以压实系数K求取。
以此类推,三角洲前积层原始砂岩厚度可以用三角洲前积层现今砂岩厚度除以砂岩压实系数Ks求取:
Hs=H△s/Ks=H△×n1/Ks=[(TB-TA)/1000×V/2]×n1/(1.37-0.08lnHo) 公式(11)
式中,Hs为三角洲前积层原始砂岩厚度,m;H△s为三角洲前积层现今砂岩厚度,m;Ks为砂岩压实系数;H△为地震剖面上三角洲前积层厚度,m;n1为砂地比。
三角洲前积层原始泥岩厚度可以用三角洲前积层现今泥岩厚度除以泥岩压实系数Kn求取:
Hn=H△n/Kn=H△×n2/Ks=[(TB-TA)/1000×V/2]×n2/(1.46-0.1lnHo) 公式(12)
式中,Hn为三角洲前积层原始泥岩厚度,m;H△n为三角洲前积层现今泥岩厚度,m;Kn为泥岩压实系数;H△为地震剖面上三角洲前积层厚度,m;n2为泥地比。
Hy=Hs+Hn=[(TB-TA)/1000×V/2]×n1/(1.37-0.08lnHo)+[(TB-TA)/1000×V/2]×n2/(1.46-0.1lnHo) 公式(13)
式中,Hy为三角洲前积层原始厚度,m;Hs为三角洲前积层原始砂岩厚度,m;Hn为三角洲前积层原始泥岩厚度,m;n1为砂地比;n2为泥地比;TA为地震剖面上顶积层时间,ms;TB为地震剖面上底积层时间,ms;V为地层层速度值,m/s;Ho为目的层古埋深,m。
利用公式(13)可以最终求取目的层段沉积时期三角洲前积层的厚度,也代表了目的层段沉积时期最低古水深。
下面结合实例对本发明进行一下详细描述。
本发明以恢复准噶尔盆地东部木垒地区古水深为例,对木垒凹陷二叠系平地泉组沉积时期的古水深进行恢复。自二叠纪以来,木垒地区经历了多期构造运动,主要有海西运动、印支运动、燕山运动和喜马拉雅运动,形成了与之相应的多个区域不整合界面,其中对盆地演化具有最重要影响的是燕山期的构造运动,恢复古埋深有利于深入研究盆地沉积演化史,对盆地古水深的恢复起到了重要的作用。
(1)计算中二叠统平地泉组三角洲前积层的厚度均值。
在地震剖面,选取近物源方向可识别出可靠的三角洲前积反射层的地震剖面,拉平地震剖面平地泉组的顶面,分别读取顶积层时间TA和底积层时间TB,带入公式(1)
H△=(TB-TA)/1000×V/2=(1600-1540)/1000×3500/2=105m
地震剖面上三角洲前积层的厚度为105m。
(2)计算地层剥蚀量,恢复古埋深。
①声波时差法计算地层剥蚀量
燕山期为木垒凹陷的主要剥蚀期,计算燕山期剥蚀量。利用声波测井厚度大于1.5m的泥岩数据,进行线性回归拟合,可得深度与声波时差值的关系:
H=-6.03x+2208
将古地表声波时差值600μs/m,带入公式(2),求得侏罗系不整合原始埋藏深度HAi,读取该侏罗系现今埋藏深度为HBi,计算侏罗系地层剥蚀量:
H=HBi-HAi=192-((-6.03)×600+2208)=1602m
声波时差法计算的地层剥蚀量:Hb=H=1602m
②磷灰石裂变径迹法计算地层剥蚀量
本实例恢复的是木垒凹陷二叠系平地泉组沉积时期的古水深,选取的样品为木垒凹陷木参1井石炭系样品,通过磷灰石裂变径迹模拟得到的热史模拟图,读取燕山期两组冷却温度值65、31和36、31,查阅相关文献参考古地温梯度值2.8和2.3,地层剥蚀量计算遵循公式:Hj=100×(T1-T2)/g。
H1=100×(T1-T2)/g=100×(65-31)/2.8=1214m
H2=100×(T1-T2)/g=100×(36-31)/2.3=217m
磷灰石裂变径迹法计算木垒凹陷地层剥蚀总量:
Hd=H1+H2=1214+217=1431m
用声波时差法和磷灰石裂变径迹法计算的地层剥蚀量基本吻合,证明这两种方法均可行。
②恢复古埋深。
平地泉组古埋深是平地泉组现今埋深与其上地层剥蚀总量之和。(这里使用了声波时差法计算地层剥蚀量)
Ho=Hc+Hb=1045+1602=2647m
(3)计算平地泉组砂岩和泥岩压实系数,恢复平地泉组沉积时期三角洲前积层的厚度值,即沉积时期古水深。
①计算目的层段砂岩和泥岩压实系数
平地泉组砂岩压实系数:
Ks=1.37-0.08lnHo=1.37-0.08ln2647=0.74
平地泉组泥岩压实系数:
Kn=1.46-0.1lnHo=1.46-0.1ln2647=0.67
②恢复平地泉组沉积时期三角洲前积层的厚度值,即平地泉组沉积时期的古水深.
三角洲前积层原始砂岩厚度:
Hs=H△s/Ks=H△×n1/Ks=(105×0.62)/0.74=87.97m
三角洲前积层原始泥岩厚度:
Hn=H△n/Kn=H△×n2/Ks=(105×0.38)/0.67=59.55m
平地泉组沉积时期三角洲前积层的厚度:
Hy=Hs+Hn=87.97+59.55=147.52m
木垒凹陷平地泉组沉积时期古水深深度为147.52m。
通过该发明的应用,将构造残留凹陷剥蚀量恢复与古水深恢复相结合,定量计算经历过多次构造运动的复杂盆地古水深,对于恢复残留凹陷原始沉积环境,认识地层生烃能力,落实油气资源潜力,具有重要的意义。
木垒凹陷位于博格达山北缘,恢复二叠系沉积时期古水深超过100m,属于半深水—深水环境,博格达山位于木垒凹陷南缘,结合地质露头(大龙口等地区暗色泥岩超过400m)推测水体深度远大于木垒凹陷,发育优质烃源岩,具有较高的勘探潜力。
以上所述为本发明的实施方式,申明,在不脱离所述原理的基础上,相关技术人员作出的改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.精确恢复沉积盆地古水深的方法,其特征在于,该精确恢复沉积盆地古水深的方法包括:
步骤1,选取在目的层段可识别出三角洲前积结构的地震剖面,拉平顶面,标定顶底界面,计算三角洲前积层的厚度值;
步骤2,计算不同地质历史时期地层剥蚀量,恢复古埋深;
步骤3,利用经验公式,求取古埋深深度下砂岩和泥岩压实系数,计算沉积时期三角洲前积层的厚度值,即可作为沉积时期的古水深;
在步骤2中,对于构造运动复杂的沉积盆地,地层遭受多次剥蚀,地层残留不全,在有测井资料的地区利用测井曲线声波时差法计算地层剥蚀量,在缺失测井资料的地区利用磷灰石裂变径迹法计算地层剥蚀量;
在步骤2中,在利用测井曲线声波时差法计算地层剥蚀量时,根据工区探井资料,选取声波时差测井曲线,剔除异常数据值,统计两个不整合面之间的测井曲线数据,采集厚度不小于1.5m的泥岩段声波时差曲线数据,读取中间值,及其对应的深度,对数据进行线性回归拟合,横坐标为声波时差值,纵坐标为深度值,可得深度与声波时差值的关系:
H=α ·x+h 公式(2)
式中,H为深度,m;α、h为拟合系数;x为声波时差值,μs/m;
将古地表声波时差值600μs/m,带入公式(2),求得该层段顶部不整合原始埋藏深度HAi,读取该不整合面现今埋藏深度为HBi,计算该层段地层剥蚀量:
Hi=HAi-HBi 公式 (3)
式中,Hi为地层剥蚀量,m;HBi为不整合面现今埋藏深度,m;HAi为层段顶部不整合原始埋藏深度,m;
工区的构造运动期次不同,需要求取目的层段之上每期构造运动的地层剥蚀量Hi,i为1,2,3……;
目的层段之上所有地层剥蚀量之和即为目的层段整体的地层剥蚀量:
Hb=∑Hi,i为1,2,3……公式(4);
在步骤2中,在利用磷灰石裂变径迹法计算地层剥蚀量时,样品采自野外露头或钻井岩心的砂岩,年代老于需要恢复古水深的年代;根据磷灰石中U、Th放射性同位素自发裂变产生的径迹数和自发裂变的速度来进行年龄的测定,通过磷灰石裂变径迹模拟,得到样品的热史模拟图,在图上读取一组或者几组冷却温度值,参考古地温梯度值,地层剥蚀量的计算遵循公式:
Hj=100×(T1-T2)/g 公式(5)
式中,Hj为剥蚀量,m;g为古地温梯度,℃/100m;T1、T2为冷却温度,℃;
目的层段之上所有地层剥蚀量之和即为目的层段之上地层剥蚀总量:
Hd=∑Hj,j为1,2,3……公式(6);
在步骤2中,目的层段古埋深是目的层现今埋深与地层剥蚀总量之和:
Ho=Hc+Hb或者Ho=Hc+Hd公式(7)
式中,Ho为目的层段古埋深,m;Hc为目的层段顶面深度,m;Hb为声波时差法计算的剥蚀量,m;Hd为磷灰石裂变径迹法计算的剥蚀量,m;
在步骤3中,利用经验公式(8)求取目的层段压实系数:
K=b-alnHo 公式(8)
式中,K为压实系数,a和b为常数;
对于砂岩、砾岩经验值取a=0.08,b=1.37:
Ks=1.37-0.08 lnHo 公式(9)
对于泥岩、页岩经验值取a=0.1,b=1.46:
Kn=1.46-0.1lnHo公式(10)。
2.根据权利要求1所述的精确恢复沉积盆地古水深的方法,其特征在于,在步骤1中,在地震剖面,选取近物源方向可识别出可靠的三角洲前积反射层的地震剖面,拉平地震剖面目的层段的顶面,分别读取顶积层时间TA和底积层时间TB,将这些参数代入公式(1):
H△=(TB-TA)/1000×V/2 公式(1),
式中,H△为地震剖面上三角洲前积层厚度,m;TA为地震剖面上顶积层时间,ms;TB为地震剖面上底积层时间,ms;V为地层层速度值,m/s;通过上述计算得到地震剖面上三角洲前积层的厚度。
3.根据权利要求2所述的精确恢复沉积盆地古水深的方法,其特征在于,在步骤1中,如果地震资料在目的层段近物源方向可识别多个三角洲前积层,求取所有三角洲前积层厚度的平均值作为盆地最终的三角洲前积层厚度,如果只能识别出单个三角洲前积层,采用单个的厚度值作为盆地最终的三角洲前积层厚度。
4.根据权利要求1所述的精确恢复沉积盆地古水深的方法,其特征在于,在步骤3中,三角洲前积层原始砂岩厚度用三角洲前积层现今砂岩厚度除以砂岩压实系数Ks求取:
Hs=H△s/Ks=H△×n1/Ks=[(TB-TA)/1000×V/2]×n1/(1.37-0.08lnHo)
公式(11)
式中,Hs为三角洲前积层原始砂岩厚度,m;H△s为三角洲前积层现今砂岩厚度,m;Ks为砂岩压实系数;H△为地震剖面上三角洲前积层厚度,m;n1为砂地比。
5.根据权利要求4所述的精确恢复沉积盆地古水深的方法,其特征在于,在步骤3中,三角洲前积层原始泥岩厚度用三角洲前积层现今泥岩厚度除以泥岩压实系数Kn求取:
Hn=H△n/Kn=H△×n2/Ks=[(TB-TA)/1000×V/2]×n2/(1.46-0.1lnHo)
公式(12)
式中,Hn为三角洲前积层原始泥岩厚度,m;H△n为三角洲前积层现今泥岩厚度,m;Kn为泥岩压实系数;H△为地震剖面上三角洲前积层厚度,m;n2为泥地比。
6.根据权利要求4所述的精确恢复沉积盆地古水深的方法,其特征在于,在步骤3中,三角洲前积层原始厚度的计算公式为:
Hy=Hs+Hn=[(TB-TA)/1000×V/2]×n1/(1.37-0.08lnHo)+[(TB-TA)/1000×V
/2]×n2/(1.46-0.1lnHo)公式(13)式中,Hy为三角洲前积层原始厚度,m;Hs为三角洲前积层原始砂岩厚度,m;Hn为三角洲前积层原始泥岩厚度,m;n1为砂地比;n2为泥地比;TA为地震剖面上顶积层时间,ms;TB为地震剖面上底积层时间,ms;V为地层层速度值,m/s;Ho为目的层段古埋深,m。
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