CN116482757A - 基于浅剖井震联合的地层结构识别分析方法 - Google Patents
基于浅剖井震联合的地层结构识别分析方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种基于浅剖井震联合的地层结构识别分析方法，包括步骤：加载浅剖数据；确定钻孔位置并获得海底深度；确定钻孔数据类型，对钻孔数据进行格式整理以使钻孔数据的起始深度与海底深度相一致；钻孔数据包括但不限于测年数据、粒度数据、有孔虫数据和古地磁极性数据中的任意一种或多种；将钻孔数据由深度转换为时间实现钻孔数据与浅剖的标定；实现测年数据粒度有孔虫丰度以及古地磁与浅剖数据进行联合分析与对比验证。本方案改变传统浅剖与钻井数据分开分析的方法，而是将两者联合起来，将多种钻井指标(粒度、有孔虫、测年和古地磁)与浅剖相互验证，以最大程度降低多解性，提高浅剖地层解释的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于海洋地震资料解释领域，具体涉及一种基于浅剖井震联合的地层结构识别分析方法。
背景技术
在晚更新世以来的地层沉积演化研究方面，浅地层剖面测量采集成本低，可以实现大范围地下地层结构识别，但是无法确定各个地层的时代及沉积特征；而钻孔成本高，可以确定获得所取岩心的时代及沉积特征，但是仅能实现钻孔位置处地下地层结构，无法实现大范围地下地层结构识别。将两者结合起来可以实现优势互补，且晚第四系研究中一直也是采取这样的方法，但是现有方法是将两者分开研究，最后再将两者的研究结果拼合在一起，这种方法存在的很大的问题，即无论是浅剖地层结构的解释还是钻孔解释都具有一定的多解性，单独解释具有很大的主观性，与实际情况可能并不吻合，强行将两者结果拟合得到的结论可能并不正确。
钻孔能提供非常多的技术指标，例如粒度，有孔虫丰度，古地磁，测年等；为了更好的实现钻孔参数与浅剖的联合分析，结合浅剖地震剖面的特点，亟待提出一种新的浅剖井震联合分析思路，通过各个指标的严格对比和相互验证提供更准确和可靠的结论，以最大程度减少钻孔数据对比的不确定性。
发明内容
本发明为解决现有技术中将浅剖和钻井数据分开研究，再将结果直接拼合的方式进行分析所存在的缺陷，提出一种基于浅剖井震联合的地层结构识别分析方法，通过各个指标的严格对比和相互验证提供更准确和可靠的结论。
本发明是采用以下的技术方案实现的：一种基于浅剖井震联合的地层结构识别分析方法，包括以下步骤：
步骤1、加载浅剖数据，所加载的浅剖坐标为代表实际位置的坐标；
步骤2、确定钻孔位置，并根据钻孔位置获得海底深度；
步骤3、数据指标选择与数据格式整理：确定钻孔数据类型并对钻孔数据进行格式整理；所述钻孔数据包括但不限于测年数据、粒度数据、有孔虫数据和古地磁极性数据中的任意一种或多种；
步骤4、钻孔数据与浅剖的标定：浅剖坐标为时间，钻孔数据坐标为深度，将钻孔数据由深度转换为时间实现钻孔数据与浅剖的匹配；
步骤5、结合钻孔数据的特点，实现钻孔数据与浅剖联合的对比与验证。
进一步的，所述步骤5中，钻孔数据类型为测年数据，测年数据与地震的对比与验证采用以下方式：
根据测年结果从上到下按照顺序划分出沉积期次，观察划分的沉积期次内的地震相特征与理论沉积期次的地震相特征是否吻合；如果基本吻合，则进行下一沉积期次的对比，直到所有测年结果都经过地震相对比验证；如果个别测年结果不吻合，则对其进行舍弃；如果大量测年结果与地震相不吻合，则测年结果可靠性差，需要进行重新对比验证。
进一步的，所述步骤5中，钻孔数据类型为粒度数据，并以平均粒径作为粒度数据指标，在进行粒度与浅剖数据的对比与验证时，具体采用以下方式：
(1)重要分界面的确定：以平均粒径的变化来表征波阻抗的变化从而建立浅剖与粒度数据之间的对应关系，以浅剖剖面为基准，划定浅剖解释的地震层位分界面；
(2)对分界面内粒度变化趋势分析：粒度数据的增加、持平和减少的组合与气候周期性的变冷变暖相对应；
(3)根据井震联合的结果划分层位确定分析范围，并根据粒度变化的具体情况划分粒度变化周期，根据粒度变化的规律判断粒度的突变点位置与重要分界面的关系，如果呈现一一对应关系，则说明粒度数据结果可靠性高。
进一步的，所述步骤5中，钻孔数据类型为有孔虫数据，并以有孔虫丰度作为有孔虫数据指标，有孔虫丰度与浅剖的联合分析过程如下：
(1)按照有孔虫丰度连续性进行分组，初步划分海陆相：将有孔虫丰度为零的连续沉积组合划分为陆相沉积，其余部分为海相沉积；
(2)确定海陆相界面与浅剖波阻抗界面关系：定义有孔虫丰度变化的硬接触和软接触，所述硬接触是指有孔虫含量的在海陆相边界处发生突然变化，软接触是指有孔虫含量的在海陆相边界处发生缓慢变化；
(3)界面内海陆相与浅剖地震相变化的联合分析：若有孔虫丰度所指示的界面内的地震相具有一致性，且有孔虫的突变点位置与浅剖强波阻抗界面基本呈现好的吻合关系，同时沉积间断，海陆相变化与浅剖地震相之间的具有好的对应关系，表明标定后的数据可靠性高。
进一步的，所述步骤5中，钻孔数据类型为古地磁数据，在进行古地磁与钻井的对比与验证时，具体采用以下方式：
1)首先验证古地磁反转界线与浅剖剖面强反射同相轴是否具有好的对应关系，所述好的对应关系是指在浅剖剖面上，古地磁变化点附近的浅剖剖面同相轴横向上实现连续追踪；如果同相轴横向上不可连续追踪则认为两者不可对比，根据步骤1-4重新检查，排除错误；
2)然后开展主要界面的对比验证：在传统的古地磁解释提供主要界面的位置基础上根据浅剖剖面做进一步对比验证，首先确定浅剖剖面上主要控制性界面B/M和M/G界面位置，在浅剖剖面上，B/M界面和M/G界面出现明显的地震相变化；其次确定次级的Blake、Jara事件界面，在浅剖上，Blake事件界面对应的浅剖剖面同相轴在工区能够追踪。
进一步的，所述步骤3中，在进行钻孔数据格式整理时，将钻孔数据分别统一加上海底深度以使钻孔数据的起始深度与海底深度相一致。
进一步的，所述步骤2中，所述海底深度H通过以下方式确定：
H＝1.5*TS/2
其中，TS为浅剖海底双程旅行时。
进一步的，所述步骤4中，所述钻孔数据通过以下方式由深度转换为时间：
T＝2*D/v
其中，D为钻孔数据的深度，T为钻孔数据的双程旅行时间，v为平均速度。
进一步的，所述钻孔数据为多种时，在步骤5之后还包括对多种钻孔数据与浅剖联合解释结果进行综合对比与验证的步骤。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
本方案改变传统浅剖与钻井数据分开分析的方法，而是将两者联合起来分析，将多种钻井指标(粒度、有孔虫、测年和古地磁)与浅剖相互验证，以最大程度降低多解性，提高浅剖地层解释的可靠性，该方法具有较高的实际应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例浅剖井震联合分析方法流程示意图；
图2为本发明实施例浅剖和钻孔数据的加载及钻孔处海底深度确定示意图；
图3为本发明实施例井震标定后浅剖与测年联合解释示意图；
图4为典型的传统测年解释示意图；
图5为本发明实施例井震标定后浅剖与粒度联合解释示意图；
图6为本发明实施例井震标定后浅剖与有孔虫联合解释示意图；
图7为本发明实施例井震标定后浅剖与古地磁联合解释示意图；
图8为传统古地磁解释示意图；
图9为本发明实施例井震标定后浅剖与四种指标联合解释示意图。
具体实施方式
为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，井震一般是指钻孔与地震，为行业内比较专业的说法，地震是单道地震、浅剖地震、多道地震等名称的泛指，本方案中地震特指浅剖，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例。
本发明公开一种基于浅剖井震联合的地层结构识别分析方法，所述如图1所示，包括以下步骤：
步骤1、加载浅剖数据，所加载的浅剖坐标为代表实际位置的坐标；
步骤2、确定钻孔位置，并根据钻孔位置获得海底深度；
步骤3、数据指标选择与数据格式整理：确定钻孔数据类型，对钻孔数据进行格式整理，以使钻孔数据的起始深度与海底深度相一致；所述钻孔数据包括但不限于测年数据、粒度数据、有孔虫数据和古地磁极性数据中的任意一种或多种；
步骤4、钻孔数据与浅剖的标定：浅剖坐标为时间，钻孔数据坐标为深度，将钻孔数据由深度转换为时间以实现两者匹配；
步骤5、钻孔数据与浅剖联合的对比与验证；
步骤6、所述钻孔数据为多种时，也可以对多种钻孔数据与浅剖联合解释结果进行综合对比与验证。
具体的，下面结合具体实施例对本发明做详细的说明：
实施例1、本实施例钻孔数据类型选择测年数据，以测年数据为例，对浅剖井震联合测年分析方法进行详细说明：
测年最大的问题是其结果是否可靠，本实施例所述的测年包括C14测年、OSL光释光测年，ESR测年等，其技术方法各不相同，但最终结果的格式基本一致，即提供一个测年年代。由于OSL光释光测年结果影响因素较多，更容易出现错误结果，也最需要与地震剖面进行对比和验证；为了方便理解，本实施例以OSL光释光测年为例，结合浅剖地震剖面的特点，相当于对测年结果增加了一层约束条件，这样可以最大程度减少测年年龄的不确定性，具体的：
步骤1.浅剖数据加载
浅剖数据加载为常规操作流程，这里需要特别指出的是加载的浅剖坐标必须是代表实际位置的坐标。因为对于部分设备，尤其是老设备，浅剖震源一般在测量船后几十米远的地方，与定位设备之间存在距离差，且采集系统也未作相关位置校正，此时需要人工进行位置校正。关于位置校正的方法在发明专利“一种去除拖拽式浅剖地层异常起伏的方法”(授权公告号CN113189646B)中已经公开相关技术，在此不再重复描述。
步骤2.钻孔在剖面位置处确定及深度求取
首先确定钻孔位置，将钻孔位置坐标投影到浅剖剖面上，然后根据钻孔位置获得浅剖海底深度，浅剖海底深度为：
H＝1.5*TS/2 (1)
其中TS为浅剖海底双程旅行时，H是浅剖海底深度。需要指出的是，钻孔野外施工报告也会进行水深测量，但是该数据与浅剖水深值有可能存在一定误差(主要是潮汐差)，海底深度以浅剖海底深度为准。
步骤3.测年数据格式整理
无论是C14测年还是OSL光释光测年，或者是其他测年，从数据格式上看仅是一个年代数据，因此测年数据格式比较简单，为井名，测年数值，深度三列即可。测年数据起始点为零，表明其从海底开始测量，为了与浅剖数据相一致，需要将其起始深度与海底深度相一致，即所有测年极性数据需要统一加上海底深度H。
步骤4.测年数据与浅剖的标定：
本方案中，不同钻孔数据与浅剖的标定原理相同，一般浅剖坐标为时间，测年(钻孔数据)坐标为深度，将两者匹配的过程称为钻孔数据与浅剖的标定，即建立两者之间的一一对应关系，本实施例将测年数据由深度转换为时间，即得到：
T ＝ 2*D /v (2)
其中D为测年数据的深度，T为测年数据的双程旅行时间，由于浅剖探测深度较浅，一般探测深度为海底之下60m，这段范围内一般速度变化不大，因此v一般为1500m/s。
步骤5.测年数据与地震的对比与验证
晚更新世沉积根据深海大洋沉积的沉积期次分为5期，分别为MIS5(128ka-74ka)，MIS4(74ka-61ka)，MIS3(61ka-24ka)，MIS2(24ka-12ka)和MIS1(12ka-至今)，MIS5和MIS3主要以海相为主，典型特征是地震上成层性较好。由于MIS5期海平面相对较高，因此成层性一般优于MIS3期，且由于沉积时间较长，其沉积厚度一般大于MIS3期，MIS3期整体上海平面低于MIS5期，更容易出现海陆交互相，即成层性与杂乱反射相互交替。MIS2和MIS4期主要是陆相沉积，地震剖面上的典型特征是河流发育，且往往地震层序成层性较差。根据以上地震相特征，其能够与测年结果进行对比，如果测年结果与地震相结果相符，则认为测年结果相对可靠，否则测年结果必然存在问题。
具体而言，本实施例一般是按照测年结果从上到下按照顺序划分期次，即按照测年结果划分出沉积期次后，观察划分的沉积期次内的地震相特征与理论沉积期次的地震相特征是否吻合，如果基本吻合，则进行下一期次的对比，直到所有测年结果都经过地震相对比验证。如果仅仅是个别点测年不吻合，其突发性因素可能导致测年结果不准确，只需要简单舍弃即可。如果大批量测年结果与地震相不吻合，一般认为测年结果存在严重问题，此时需要重新考虑测年结果的可靠性。
传统的分析方法由于没有可靠的浅剖分界面的约束，其分析的结果很难确保正确性，而本发明由于有比较可靠的约束条件，其分析结果的可靠性以及分析效率都得以大大提高，具体可见实验验证部分。
实施例2，钻孔数据类型选择粒度数据，本实施例以粒度数据为例，对浅剖井震联合粒度分析方法进行详细说明，本实施例与实施例1的区别主要在于步骤5中进行对比验证时有不同，或者是在数据整理时有细微的差别，具体介绍如下：
本实施例中，在步骤3粒度数据指标选择与数据格式整理时，采用以下方式：
钻孔的粒度数据目前主要通过激光颗粒分析仪测得，一般是等间隔(例如6cm)取样，样品长度一般为2cm。测试后的成果数据指标包括砂含量，粉砂含量，黏土含量，中值粒径，平均粒径，分选系数，偏态，峰态等。以上指标在传统粒度分析时都要用到，但是对于井震联合解释而言，每种指标都进行联合解释则太过于复杂，本实施例中选择平均粒径作为粒度数据指标，以实现更好的井震联合分析效果，平均粒径也更容易在井震联合解释时反映物性变化规律，粒度数据以平均粒径为准。
另外，由于粒度测量为等间隔测量，中间缺很多数据，为了便于后续分析，需要将中间缺失的数据通过测量的粒度数据插值，以获得完整的粒度数据。此外，粒度数据起始点为零，表明其从海底开始测量，为了与浅剖数据相一致，与实施例1相同，同样需要将其起始深度与海底深度相一致，即所有粒度数据需要统一加上海底深度H。
另外，步骤5中进行粒度与浅剖的对比与验证时，具体采用以下方式：
(1)重要分界面的确定。
浅剖上的分界面主要是波阻抗界面，其公式为
其中ρ1为波阻抗界面上的沉积物密度，V1为波阻抗界面上的沉积物速度，ρ2为波阻抗界面下的沉积物密度，V2为波阻抗界面下的沉积物速度。由于浅剖探测深度较浅，沉积物速度变化不大，基本为1500m/s，因此波阻抗的大小主要与波阻抗界面上下沉积物的密度有关，又因为沉积物的密度与平均粒径正相关，因此本发明利用平均粒径的变化来表征波阻抗的变化从而建立浅剖与粒度数据之间的关系，即粒度数据的变化程度反映了波阻抗的变化程度。
当根据公式2将平均粒径投影到浅剖剖面上，即可直观地看到粒度变化与浅剖剖面的对应关系。以浅剖剖面为基准，划定浅剖解释的地震层位分界面，在分界面处平均粒径会发生明显的变化。可以使用平均粒径变化率来定量计算平均粒径的变化程度，其公式为
其中为平均粒径变化率，/>为上一个平均粒径，/>为当前平均粒径。
根据经验，分界面处平均粒径的变化率相对周围位置处的变化率其比值往往超过50％，这种变化正是物性的变化和沉积特征的改变，如果沉积界面附近的粒度变化不明显或者没有规律(例如：分界面处的变化率相对周围位置处的变化率其比值0-20％)，需要检查钻孔数据是否有问题或者给出其他合理性解释，如果大部分界面都有明显变化，而少部分界面变化不明显则属于正常现象。一般而言，整体上解释的层位与平均粒径变化率的吻合率达到80％属于正常，如果两者之间的吻合率低于60％则需要重新论证，但这种情况属于小概率事件，如果排除流程上的问题，需要具体问题具体分析，在此不再展开。
两者对应关系确定后，联合解释后的分界面可以作为岩心分层方案的重要依据，分界面附近岩心也会有明显变化，例如颜色变化，层理变化，生物活动变化等，这为下一步的综合研究提供重要的依据和标准。
(2)界面内粒度变化趋势分析
当重要分界面确定后，在分界面之间，粒度也会发生一定的周期性变化规律。主要有三种情况：1.粒度数据逐渐增大，这一般反映了气候逐渐变冷，海水逐渐退却，海平面降低；2.粒度数据变化不大，这一般反映了此段时间内气候较稳定，海平面变化不大；3.粒度数据逐渐减少，这一般反映了气候逐渐变暖，海水侵入陆地，海平面升高。粒度数据的增加、持平和减少的组合与气候周期性的变冷变暖相对应。
具体而言，先根据井震联合的结果划分的层位确定分析范围，这是因为气候变化只能是在一定具体的时间范围内，脱离了时间范围的限制则解释结果没有意义，层位所代表的时间段可以通过地质年代测年(实施例1)等方法确定，在此不再详述。确定分析范围后，根据粒度变化的具体情况划定粒度变化周期，粒度变大用上升箭头表示，粒度下降用下降箭头表示，粒度变化不大则用水平箭头。需要指出的是实际的粒度变化比较大，即粒度大小的变化非常频繁，这主要与部分突发沉积事件(例如突发的泥石流)，小气候变化时间相关，不能代表气候变化的整体趋势，因此划分粒度时需要根据粒度的整体变化趋势，应该舍弃小的变化趋势。此外靠近界面位置处的粒度划分尤其要注意，界面附近往往意味着沉积间断，即沉积记录不连续，这种情况下其划分的结果不可靠。粒度划分完成后可以根据粒度变化的规律对气候变化等研究内容做具体的分析，在此不再详述。
实施例3，钻孔数据选择有孔虫数据，本实施例以有孔虫数据为例，对浅剖井震联合有孔虫分析方法进行详细说明，本实施例与实施例1的区别主要在于步骤5中进行对比验证时有不同，或者是在数据整理时有细微的差别，具体的：
步骤3中，钻孔的有孔虫数据目前主要通过人工观测获得，根据测试的目的不同，采样间隔差别也会较大，一般是采样间隔在8-30cm之间，样品长度一般为2cm。测试后的成果数据包括有孔虫丰度，简单分异度，复合分异度，主要有孔虫属种的百分含量变化，如A.beccarii vars，E.magellanicum，Stainforthia SP，N.jacksonensis等。虽然不同指标可指示不同的沉积环境，但由于本发明主要侧重于井震联合整体框架性方面的创新性，不可能针对每个具体指标的情况一一展开，本实施例针对应用性最广的有孔虫丰度指标对井震联合进行详细分析，其他指标与此大致相同，本发明不再详述。
同样的，由于有孔虫测量时为不规则间隔测量，中间缺很多数据，为了便于后续分析，需要将中间缺失的数据通过测量的有孔虫数据插值，以获得完整的有孔虫数据。此外，有孔虫数据起始点为零，表明其从海底开始测量，为了与浅剖数据相一致，需要将其起始深度与海底深度相一致，即所有有孔虫数据需要统一加上海底深度H。
步骤5中，有孔虫丰度与浅剖的联合分析：
有孔虫丰度与海陆相变化密切相关，有孔虫丰度较高反映了海相沉积，无有孔虫基本反映了陆相沉积。有孔虫丰度越高，往往反映了海相沉积相对稳定，有孔虫丰度低，往往反映了海相沉积不够稳定。其与浅剖的联合分析方法如下：
1)首先按照有孔虫丰度连续性进行分组，初步划分海陆相。将有孔虫丰度为零的连续沉积组合划分为陆相沉积，其余部分为海相沉积。划分时需要注意如果出现异常点，例如连续陆相沉积中出现单独的海相沉积或者连续的海相沉积中出现单独的陆相沉积，一般认为是突发的意外情况，在地质认识上不具有统计意义，此时不需要面面俱到必须给出一定解释，除非存在大量的同一现象或者有明显的证据支持才需要进行详细的划分。
2)海陆相界面与浅剖波阻抗界面关系的确定。本发明根据实践经验，提出有孔虫丰度变化的硬接触和软接触两种方式。所谓硬接触是指有孔虫含量的在海陆相边界处发生突然变化，即从陆相的零直接突然增大到极大值，这是沉积间断的标志性指标，这种情况下的波阻抗界面往往也会有较明显的反射同相轴与之对应。而软接触是指有孔虫含量的在海陆相边界处发生缓慢变化，这往往意味着海陆之间有海陆过渡相的衔接，这种情况下海陆相界面处的浅剖地震相的变化往往会呈现出逐渐变化的特点。此外浅剖地震剖面上的明显分界面不是有孔虫丰度所指示的海陆相的分界面，这种情况大多是两个海相地层中夹陆相沉积的，而陆相地质历史期主要以剥蚀为主，未能沉积陆相地层所造成的。
3)界面内海陆相与浅剖地震相变化的联合分析。一般界面内有孔虫丰度所指示的海陆相与浅剖地震相具有高度相关性。一般而言，海相地层沉积较为连续，地震成层性良好，陆相地震沉积较为杂乱，地震成层性较差。但是当海相沉积较为稳定，地震无成层性，即地震相反映出透明反射情况，这种情况也是可能的。与之对应的，陆相湖泊沉积，也会出现地震成层性较好的情况。但是一般而言，有孔虫丰度所指示的界面内的地震相往往具有一致性，极少出现地震相出现明显变化的情况。
通过前面的联合分析，一般而言，整体上解释的层位与海陆相界面的基本可以做到大致吻合。两者对应关系确定后，联合解释后的分界面可以作为岩心分层方案的重要依据，分界面附近岩心也会有明显变化，例如颜色变化，层理变化，生物活动变化等，这为下一步的综合研究提供重要的依据和标准。
实施例4，钻孔数据选择古地磁数据，以古地磁数据为例，对浅剖井震联合古地磁分析方法进行详细说明，本实施例与实施例1的区别主要在于步骤5中进行对比验证时有不同，或者是在数据整理时有细微的差别，具体的：
在步骤3中，古地磁极性数据格式整理时，古地磁极性数据测量结果分为正极性数据和负极性数据，从上到下排列即可，一般正极性设置为1，为黑色极性柱，负极性为0，为白色极性柱。古地磁极性数据起始点为零，表明其从海底开始测量，为了与浅剖数据相一致，需要将其起始深度与海底深度相一致，同样的，所有古地磁极性数据需要统一加上海底深度H。
在步骤5中，古地磁与浅剖的对比和验证时，将古地磁测量结果与标准极性柱的对比为传统方法，在此不再详述，本发明只是针对其解释结果做进一步的对比和验证。其基本思想和原则是：整体上古地磁的极性变化位置处与沉积间断密切相关，沉积间断在浅剖剖面上一般都对应较强的同相轴，因此古地磁与浅剖之间具有一定的对应关系，这是建立两者之间对比验证的核心。具体而言：
1)首先验证古地磁反转界线与地震剖面强反射同相轴是否具有较好的对应关系，这种好的对应关系是指在地震剖面上，古地磁变化点附近的地震剖面同相轴横向上可以连续追踪，而如果同相轴横向上不可连续追踪则认为两者不可对比，同时需要指出的是如果是突发沉积事件(例如突发的泥石流等)，可能导致古地磁反转，但这种情况不具有代表性，在解释过程中可根据实际情况合理取舍。经多口钻孔的实际检验，一般情况下，两者的吻合度能达到80％以上。如果整体上两者不可对比，一般是前面的流程出现问题，需要根据步骤1-4重新检查，排除错误。
2)其次开展主要界面的对比验证。传统的古地磁解释可以提供主要界面的位置，在此只是根据地震剖面做进一步对比验证。首先确定主要控制性界面B/M和M/G界面，两者为同一级别的大型分界面。
根据古地磁极性的传统规律认识，B/M界线之上主要以正极性柱为主，之下主要为负极性为主，其划分的关键点在于有时很难确定其位置，即B/M界线进行上移或者下移似乎都可行，因此其划分具有一定的多解性。在浅剖剖面上，B/M界面一般会出现较明显的地震相变化，例如界面之上成层性较好，地层较为连续，而界面之下成层性较差，两者往往有比较明显的对比，以此基本可以确定B/M界线。M/G界面与此类似，但是大多数M/G界面埋藏较深，一般较少涉及。
其次确定次级的Blake、Jara等事件界面。以Blake事件为例，其位于B/M界线之上，属于正极性柱中的负极性柱，其反转规模相对较少，但是由于B/M界面之上同样有多个反转极性，因此Blake事件界面同样难以确定。在浅剖上，Blake事件界面对应的地震剖面同相轴在工区往往都能够追踪，即其剥蚀面分布范围较大，而不是局部性的小事件，以此可以基本确定Blake事件，其他同级别事件界面的确定方法与之类似，在此不再详述。
实施例5、钻孔数据选择古地磁数据、测年数据、粒度数据和有孔虫数据中的多种，在对各个钻孔数据指标与浅剖进行联合对比与验证后，可以将各个钻孔数据的联合解释结果进行综合对比与验证，以提高分析结果的可靠性和解释唯一性，比如，可以将实施例1至实施例4的结果进行两两综合对比验证，或者是将实施例1至实施例3的结果进行综合对比验证，或者是将实施例1至实施例4的结果进行综合对比验证，约束条件越多，解释的结果更加准确。
实验验证：
本发明以黄海长山列岛1:5万海洋区域地质调查项目为例阐明本发明的方法：
1.将浅剖数据和钻孔位置加载后，获得钻孔位置处的海底深度，如图2所示，其双程旅行时为71ms，根据公式1获得钻孔处的深度为53.25m。
2.钻孔数据整理：
2.1测年数据如表1所示，深度单位为米，需要指出的是，该坐标系以海面为基准点，即最终数据为原始深度加上钻孔处的深度53.25m。实际上，传统测年只能提供深度和测年的对应关系，由于测年结果影响因素较多，其合理性还有待进一步验证，但是传统的方法除了相信测年结果也没有更好的合理性验证办法。
表1测年数据格式
| 井名 | 测年年龄(ka) | 深度(m) |
| CSH01 | 21.52±1.37 | 56.45 |
| CSH01 | 22.89±3.99 | 58.75 |
| CSH01 | 31.62±6.52 | 63.43 |
| CSH01 | 44.51±1.71 | 66.07 |
| CSH01 | 52.32±4.13 | 69.92 |
| CSH01 | 65.89±3.55 | 72.12 |
| CSH01 | 68.17±6.62 | 75.55 |
| CSH01 | 73.81±7.46 | 76.49 |
| CSH01 | 95.35±5.12 | 82.82 |
| CSH01 | 97.96±4.86 | 86.09 |
2.2粒度数据格式整理
根据激光测试法获得平均粒径数据，如表2左所示，可以看到取样长度为2cm，取样间隔大约为22cm。其中顶深度和底深度单位为厘米，将间隔取样位置处平均粒径通过取样处平均粒径插值，再加上钻孔处的深度53.25m，获得整理后的数据格式如表2右所示，其中顶、底深度单位为米。
表2平均粒度数据及格式整理(左：原始数据；右：整理后数据)
2.3有孔虫丰度数据格式整理
根据测试获得有孔虫丰度数据，如表3左所示，可以看到取样长度为2cm，取样间隔大约为24cm。其中顶深度和底深度单位为厘米，将间隔取样位置处有孔虫丰度通过取样处有孔虫丰度插值，再加上钻孔处的深度53.25m，获得整理后的数据格式如表3右所示，其中顶、底深度单位为米。
表3有孔虫丰度数据及格式整理(左：原始数据；右：整理后数据)
2.4古地磁数据格式整理
古地磁测量的极性数据如表4所示，顶深度和底深度单位为米，极性中1代表正极性，0代表负极性。需要指出的是，该坐标系以海面为基准点，即最终数据为原始深度加上钻孔处的深度53.25m。
表4古地磁数据格式
3.井震标定后即可将钻孔数据与浅剖剖面联合起来进行对比验证；
(1)以测年为例，如图3所示，按照地震剖面解释结果，划分的地震层序如白框所示。21.52±1.37ka和22.89±3.99ka测年结果基本处于MIS2期内，其沉积波组明显较为杂乱，与该期次内河流相沉积对应较好；31.62±6.52ka和44.51±1.71ka测年结果基本处于MIS3期内，可以看到该期次内沉积地层杂乱反射与成层反射期次出现，与MIS3期海平面上下波动相关，其测年结果也相对合理；MIS5期在地震剖面上呈现明显的成层性特点，表明该期次内海平面较高，且沉积非常稳定，其沉积时期大致在76-120ka之间，但是测年结果却远远小于这一数值，其测年结果出现了致命错误，即52.32±4.13ka之后的测年数据不可用。
传统的方法按照测年结果进行解释则会导致出现完全不同的结论，且该结论无任何意义。传统的测年解释(如图4)只是与岩性剖面简单结合，根本无法验证测年结果的可靠性。
(2)以粒度数据为例，井震标定后即可将粒度数据与浅剖剖面联合起来，如图5所示，标定后粒度的突变点(图5钻孔左侧水平箭头所示)位置与浅剖强波阻抗界面基本呈现一一对应关系，表明标定后的数据可靠性较高，同时在强波阻抗界面之间可以看到粒度数据呈现明显的周期旋回变化，这种变化与海平面周期性变化相一致，这为下一步深入沉积演化分析奠定了基础。
(3)以有孔虫为例，井震标定后即可将有孔虫数据与浅剖剖面联合起来，如图6所示。标定后有孔虫的突变点位置与浅剖强波阻抗界面基本呈现较好的吻合关系，同时沉积间断，海陆相变化与浅剖地震相之间的对应关系也符合较好，表明标定后的数据可靠性较高。
(4)以古地磁为例，标定后古地磁的突变点(如图7钻孔左侧水平箭头所示)位置与浅剖强波阻抗界面基本呈现一一对应关系，表明标定后的数据可靠性较高。传统古地磁解释结果如图中Blake负极性和B/M分界面，有浅剖剖面的约束和进一步验证，基本可以将结论由推测变为可靠。传统的古地磁解释(图8)只是与标准极性柱对比，在本地区海陆变化剧烈，沉积复杂多变，其界面的对比很难得到可靠结论，往往是推测结论。
(5)将四种钻孔数据与浅剖的联合分析结果进行综合对比，分析结果如图9所示，相当于加了四个约束条件，解释结果更加可靠；具体工作中，也可以将四种钻孔数据与浅剖的解释结果采用两两综合等方式实现对比与验证，使得分析结果的可靠性以及分析效率都得以大大提高。
综合以上验证了本发明方法的有效性，以前的分析方法由于没有可靠的浅剖分界面的约束，其变化规律很难具体分析，甚至其分析的结果往往是错误的，而本实施例同样由于有比较可靠的约束条件，其分析结果的可靠性以及分析效率都得以大大提高，这种联合解释的优势是传统解释方法所不具备的。
另外，需要说明的是，本发明为打破传统方法思路而设计，本方案流程是在不断解决错误和问题的基础上逐渐完善的。例如初期井震根本对应不起来，两者差距巨大，甚至一度怀疑井震联合并不适用于浅剖，即两者只能实现模糊对应关系，无法实现一一对应关系，甚至也在不断分析两者无法对应的地质因素。后来综合浅剖采集，数据处理，钻孔等各方面专家，逐一排查可能的问题，经过严格论证最后才获得井震联合较好的结果。比如，对于海底深度求取，测年数据格式等一系列方案的提出实际上都是在一一解决问题的基础上逐渐成熟的，正是基于以上具体步骤的详细论证，最终才获得较好的井震联合结果。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (9)
1.基于浅剖井震联合的地层结构识别分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、加载浅剖数据，所加载的浅剖坐标为代表实际位置的坐标；
步骤2、确定钻孔位置，并根据钻孔位置获得海底深度；
步骤3、数据指标选择与数据格式整理：确定钻孔数据类型并对钻孔数据进行格式整理；所述钻孔数据包括但不限于测年数据、粒度数据、有孔虫数据和古地磁极性数据中的任意一种或多种；
步骤4、钻孔数据与浅剖的标定：浅剖坐标为时间，钻孔数据坐标为深度，将钻孔数据由深度转换为时间实现钻孔数据与浅剖的匹配；
步骤5、结合钻孔数据的特点，实现钻孔数据与浅剖联合的对比与验证。
2.根据权利要求1所述的基于浅剖井震联合的地层结构识别分析方法，其特征在于：所述步骤5中，钻孔数据类型为测年数据，测年数据与地震的对比与验证采用以下方式：
根据测年结果从上到下按照顺序划分出沉积期次，观察划分的沉积期次内的地震相特征与理论沉积期次的地震相特征是否吻合；如果吻合，则进行下一沉积期次的对比，直到所有测年结果都经过地震相对比验证；如果个别测年结果不吻合，则对其进行舍弃；如果大量测年结果与地震相不吻合，则测年结果可靠性差，需要进行重新对比验证。
3.根据权利要求1所述的基于浅剖井震联合的地层结构识别分析方法，其特征在于：所述步骤5中，钻孔数据类型为粒度数据，并以平均粒径作为粒度数据指标，在进行粒度与浅剖数据的对比与验证时，具体采用以下方式：
(1)确定重要分界面：以平均粒径的变化来表征波阻抗的变化从而建立浅剖与粒度数据之间的对应关系，以浅剖剖面为基准，划定浅剖解释的地震层位分界面；
(2)对分界面内粒度变化趋势分析：粒度数据的增加、持平和减少的组合与气候周期性的变冷变暖相对应；
(3)根据井震联合的结果划分层位确定分析范围，并根据粒度变化情况划分粒度变化周期，根据粒度变化的规律判断粒度的突变点位置与重要分界面的关系，如果呈现一一对应关系，则说明粒度数据结果可靠性高。
4.根据权利要求1所述的基于浅剖井震联合的地层结构识别分析方法，其特征在于：所述步骤5中，钻孔数据类型为有孔虫数据，并以有孔虫丰度作为有孔虫数据指标，有孔虫丰度与浅剖的联合分析过程如下：
(1)按照有孔虫丰度连续性进行分组，初步划分海陆相：将有孔虫丰度为零的连续沉积组合划分为陆相沉积，其余部分为海相沉积；
(2)确定海陆相界面与浅剖波阻抗界面关系：定义有孔虫丰度变化的硬接触和软接触，所述硬接触是指有孔虫含量的在海陆相边界处发生突然变化，软接触是指有孔虫含量的在海陆相边界处发生缓慢变化；
(3)界面内海陆相与浅剖地震相变化的联合分析：若有孔虫丰度所指示的界面内的地震相具有一致性，且有孔虫的突变点位置与浅剖强波阻抗界面呈现吻合关系，同时沉积间断，海陆相变化与浅剖地震相之间具有对应关系，表明标定后的数据可靠性高。
5.根据权利要求1所述的基于浅剖井震联合的地层结构识别分析方法，其特征在于：所述步骤5中，钻孔数据类型为古地磁数据，在进行古地磁与钻井的对比与验证时，具体采用以下方式：
1)首先验证古地磁反转界线与浅剖剖面强反射同相轴是否具有好的对应关系，所述好的对应关系是指在浅剖剖面上，古地磁变化点附近的浅剖剖面同相轴横向上实现连续追踪；如果同相轴横向上不可连续追踪则认为两者不可对比；
2)然后开展主要界面的对比验证：在传统的古地磁解释提供主要界面的位置基础上根据浅剖剖面做进一步对比验证，首先确定浅剖剖面上主要控制性界面B/M和M/G界面位置，在浅剖剖面上，B/M界面和M/G界面出现明显的地震相变化；其次确定次级的Blake、Jara事件界面，在浅剖上，Blake事件界面对应的浅剖剖面同相轴在工区能够追踪。
6.根据权利要求1所述的基于浅剖井震联合的地层结构识别分析方法，其特征在于：所述步骤3中，在进行钻孔数据格式整理时，将钻孔数据分别统一加上海底深度以使钻孔数据的起始深度与海底深度相一致。
7.根据权利要求1所述的基于浅剖井震联合的地层结构识别分析方法，其特征在于：所述步骤2中，所述海底深度H通过以下方式确定：
H＝1.5*TS/2
其中，TS为浅剖海底双程旅行时。
8.根据权利要求1所述的基于浅剖井震联合的地层结构识别分析方法，其特征在于：所述步骤4中，所述钻孔数据通过以下方式由深度转换为时间：
T＝2*D/v
其中，D为钻孔数据的深度，T为钻孔数据的双程旅行时间，v为平均速度。
9.根据权利要求1所述的基于浅剖井震联合的地层结构识别分析方法，其特征在于：所述钻孔数据为多种时，在步骤5之后还包括对多种钻孔数据与浅剖联合解释结果进行综合对比与验证的步骤。
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|---|---|---|---|---|
| CN117406283A (zh) * | 2023-12-15 | 2024-01-16 | 青岛海洋地质研究所 | 针对大范围海域中海底冷泉的声学多频联用识别方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| CN117406283B (zh) * | 2023-12-15 | 2024-02-27 | 青岛海洋地质研究所 | 针对大范围海域中海底冷泉的声学多频联用识别方法 |
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