CN117094152B - 一种耦合沉积作用的盆地沉降史模拟方法及装置 - Google Patents
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Abstract
为解决岩石圈拉伸模拟构造沉降中未考虑沉积充填作用的影响，导致计算结果不准确的问题，本发明提出一种耦合沉积作用的盆地沉降史模拟方法及装置，本发明方法在岩石圈有限拉伸模拟中增加考虑了充填沉积物热披覆效应对基底构造沉降量的影响，这种耦合盆地尺度和岩石圈尺度的模拟技术使盆地张裂期和裂后期的构造沉降计算更加准确，更符合地质实际情况。本发明计算结果不仅有助于准确揭示盆地的构造‑热演化机制，而且有助于盆地油气资源的精确评价和预测。
Description
技术领域
本发明涉及地盆沉降技术，具体涉及一种耦合沉积作用的盆地沉降史模拟方法及装置。
背景技术
盆地沉降史研究可以获取盆地演化的地球动力学信息，是盆地构造-热演化研究的重要内容。对伸展盆地构造沉降史定量分析一般有地层回剥反演和岩石圈拉伸模拟两种方法。地层回剥方法是通过逐层剥去上覆地层使下伏地层去压实，再通过古水深和基准面校正，反演出盆地在各个阶段的构造沉降量。岩石圈拉伸模拟技术则是根据前人提出的岩石圈尺度的裂谷均匀瞬时或有限拉伸模型来重建盆地理论构造沉降史的一种方法。在裂谷盆地动力学分析中，这两种方法通常相互结合，一方面根据回剥构造沉降来约束岩石圈拉伸模拟参数，另一方面则通过比较实测和理论构造沉降差异来认识异常沉降特征和深部动力学成因。目前回剥分析技术已经比较成熟完善，然而岩石圈拉伸模拟的理论构造沉降还存在很多不确定性，其中忽略的一个重要因素是沉积层的影响。由于岩石圈拉伸过程中接受的沉积具有温度低、孔隙度大、热导率小等特征，因此，沉积层对其下岩石圈热流具有隔绝披覆效应，进而影响了盆地在张裂期和裂后期的热和沉降量的分配。沉积层对基底构造沉降的影响将随着沉积速率的增加而更加强烈，所以，在岩石圈拉伸模拟中忽略沉积层的作用，将对盆地理论构造沉降演化史的计算带来误差，进而影响认识盆地的构造-热演化体制、沉降异常和深部动力学机制，不利于对盆地油气资源的精细评价和预测。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种耦合沉积作用的盆地沉降史模拟方法及装置，即在岩石圈有限拉伸模拟中加入沉积热披覆作用的影响，使沉降计算更符合实际情况。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
第一方面，本发明提供一种耦合沉积作用的盆地沉降史模拟方法，包括：
S1、建立年代地层格架和地层深度剖面；
S2、获取测线断层各时期活动速率；
S3、计算获得测线各点地壳厚度和地壳总伸展系数；结合测线断层各时期活动速率变化，计算测线各点随时间变化的应变速率；
S4、在地层岩性约束下，对地层深度剖面开展伸展校正回剥分析，逐层剥去上覆地层，获取下伏各地层伸展校正和去压实后的厚度和沉积速率；
S5、开展岩石圈均匀有限拉伸模拟，确定时间步长和测线各点随时间变化的应变速率和沉积速率；
S6、在第1个时间步长，岩石圈首先发生均匀拉伸，盆地接受沉积充填，并对充填沉积物赋值充填参数，然后计算岩石圈和沉积物经热传导后的温度场，并根据岩石圈厚度变化、密度随温度的变化和均衡原理，计算沉积基底沉降量；
S7、在第2个时间步长，岩石圈和上覆沉积层发生拉伸减薄后，再次接受新沉积充填，对新充填沉积物赋予如同步骤S6的充填参数；在盆地经历第2次拉伸减薄、新沉积物充填和老沉积层压实减薄后，根据岩石圈均衡原理再次计算基底构造沉降量；
S8、重复执行步骤S7，最终获取测线各点各时期基底构造沉降史。
进一步地，所述充填参数包括初始温度、热导率、颗粒密度、孔隙度、压实系数和生热率参数。
进一步地，通过对反射地震在钻井、测井数据约束下进行不整合面识别、地层划分和地层年龄确定，开展时深转换来建立年代地层格架和地层深度剖面。
进一步地，通过开展断层解释和断层活动速率计算来获取沿测线断层各时期活动速率。
进一步地，通过开展重震井联合反演地壳结构来计算获得测线各点地壳厚度和地壳总伸展系数。
进一步地，所述初始温度为10℃。
进一步地，所述热导率为1.3W/mK。
进一步地，所述生热率为0.001W/m3。
第二方面，本发明提供一种耦合沉积作用的盆地沉降史模拟装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任一所述方法的步骤。
第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一所述方法的步骤
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
本发明方法在岩石圈有限拉伸模拟中增加考虑了充填沉积物热披覆效应对基底构造沉降量的影响，这种耦合盆地尺度和岩石圈尺度的模拟技术使盆地张裂期和裂后期的构造沉降计算更加准确，更符合地质实际情况。本发明计算结果不仅有助于准确揭示盆地的构造-热演化机制，而且有助于盆地油气资源的精确评价和预测。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的耦合沉积作用的盆地沉降史模拟方法的流程图；
图2为测线深度地层剖面、断层解释和地壳结构示意图；
图3为测线应变速率图；
图4为测线沉积速率图；
图5为测线无负载构造沉降图；
图6为本发明实施例2提供的耦合沉积作用的盆地沉降史模拟装置的组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1：
为解决岩石圈拉伸模拟构造沉降中未考虑沉积充填作用的影响，使计算结果不准确的问题，本实施例提出一种耦合沉积作用的盆地沉降史模拟方法，即在岩石圈有限拉伸模拟中加入沉积热披覆作用的影响，使沉降计算更符合实际情况。
南海北部陆缘在新生代经过多幕伸展作用，基底发生快速沉降，形成了一系列含油气盆地，容纳了大量沉积物，是应用本发明方法的理想场所。这里以陆缘西部的一条反射地震测线为实施例说明应用本发明方法的具体过程：
S1、开展反射地震剖面解释，在钻井和测井数据约束下进行不整合面识别、地层划分和地层年龄确定，开展时深转换，建立年代地层格架和地层深度剖面(见图2)。
S2、开展断层解释和断层活动速率计算，获取测线断层各时期活动速率。
S3、开展重震井联合反演地壳结构(见图2)，获得测线各点地壳厚度和地壳总伸展系数；并结合断层活动速率变化，计算测线各点随时间变化的应变速率(见图3)。
S4、在地层岩性约束下，对地层深度剖面开展伸展校正回剥分析，逐层剥去上覆地层，获取下伏各地层伸展校正和去压实后的厚度和沉积速率(见图4)。
S5、开展岩石圈均匀有限拉伸模拟，确定时间步长和测线各点随时间变化的应变速率和沉积速率。
S6、对第1个时间步长，岩石圈首先发生均匀拉伸，盆地接受沉积充填，并对充填沉积物赋值初始温度(10℃)、热导率(1.3W/mK)、密度、孔隙度、压实系数和生热率(0.001W/m3)等参数，再计算岩石圈和沉积物经热传导后的温度场，并根据岩石圈厚度变化、密度随温度的变化和均衡原理，计算沉积基底沉降量。
S7、对第2个时间步长，岩石圈和上覆沉积层发生拉伸减薄后，再次接受新沉积充填，对新充填沉积物赋予如同步骤S6的初始温度(10℃)、热导率(1.3W/mK)、密度、孔隙度、压实系数和生热率(0.001W/m3)等参数，而早期沉积层则在新充填沉积负载下发生压实减薄和孔隙减少，同时沉积物的热导率也随孔隙变化而变化。在盆地经历第2次拉伸减薄、新沉积物充填和老沉积层压实减薄后，盆地岩石圈和沉积物的温度场再次发生变化，岩石圈厚度和密度结构也发生改变，根据岩石圈均衡原理再次计算基底构造沉降量。
S8、重复执行步骤S7的伸展模拟计算，最终获取测线各点各时期基底构造沉降史(见图5)。
由此可见，本发明方法在岩石圈有限拉伸模拟中增加考虑了充填沉积物热披覆效应对基底构造沉降量的影响，这种耦合盆地尺度和岩石圈尺度的模拟技术使盆地张裂期和裂后期的构造沉降计算更加准确，更符合地质实际情况。本发明计算结果不仅有助于准确揭示盆地的构造-热演化机制，而且有助于盆地油气资源的精确评价和预测。
实施例2：
参阅图6所示，本实施例提供的耦合沉积作用的盆地沉降史模拟装置包括处理器61、存储器62以及存储在该存储器62中并可在所述处理器61上运行的计算机程序63，例如耦合沉积作用的盆地沉降史模拟程序。该处理器61执行所述计算机程序63时实现上述实施例1步骤，例如图1所示的步骤。
示例性的，所述计算机程序63可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器62中，并由所述处理器61执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序63在所述耦合沉积作用的盆地沉降史模拟装置中的执行过程。
所述耦合沉积作用的盆地沉降史模拟装置可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述耦合沉积作用的盆地沉降史模拟装置可包括，但不仅限于，处理器61、存储器62。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是耦合沉积作用的盆地沉降史模拟装置的示例，并不构成耦合沉积作用的盆地沉降史模拟装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述耦合沉积作用的盆地沉降史模拟装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器61可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器62可以是所述耦合沉积作用的盆地沉降史模拟装置的内部存储元，例如耦合沉积作用的盆地沉降史模拟装置的硬盘或内存。所述存储器62也可以是所述耦合沉积作用的盆地沉降史模拟装置的外部存储设备，例如所述耦合沉积作用的盆地沉降史模拟装置上配备的插接式硬盘，智能存储卡(SmartMedia Card，SMC)，安全数字(SecureDigital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器62还可以既包括所述耦合沉积作用的盆地沉降史模拟装置的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器62用于存储所述计算机程序以及所述耦合沉积作用的盆地沉降史模拟装置所需的其他程序和数据。所述存储器62还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
实施例3：
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现实施例1所述方法的步骤。
所示计算机可读介质可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理再以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种耦合沉积作用的盆地沉降史模拟方法，其特征在于，包括：
S1、建立年代地层格架和地层深度剖面；
S2、获取测线断层各时期活动速率；
S3、计算获得测线各点地壳厚度和地壳总伸展系数；结合测线断层各时期活动速率变化，计算测线各点随时间变化的应变速率；
S4、在地层岩性约束下，对地层深度剖面开展伸展校正回剥分析，逐层剥去上覆地层，获取下伏各地层伸展校正和去压实后的厚度和沉积速率；
S5、开展岩石圈均匀有限拉伸模拟，确定时间步长和测线各点随时间变化的应变速率和沉积速率；
S6、首先在第1个时间步长，岩石圈发生均匀拉伸，盆地接受沉积充填，并对充填沉积物赋值充填参数，然后计算岩石圈和沉积物经热传导后的温度场，并根据岩石圈厚度变化、密度随温度的变化和均衡原理，计算沉积基底沉降量；
S7、在第2个时间步长，岩石圈和上覆沉积层发生拉伸减薄后，再次接受新沉积充填，对新充填沉积物赋予如同步骤S6的充填参数；在盆地经历第2次拉伸减薄、新沉积物充填和老沉积层压实减薄后，根据岩石圈均衡原理再次计算基底构造沉降量；
S8、重复执行步骤S7，最终获取测线各点各时期基底构造沉降史。
2.如权利要求1所述的耦合沉积作用的盆地沉降史模拟方法，其特征在于，所述充填参数包括初始温度、热导率、颗粒密度、孔隙度、压实系数和生热率参数。
3.如权利要求1所述的耦合沉积作用的盆地沉降史模拟方法，其特征在于，通过对反射地震在钻井、测井数据约束下进行不整合面识别、地层划分和地层年龄确定，开展时深转换来建立年代地层格架和地层深度剖面。
4.如权利要求1所述的耦合沉积作用的盆地沉降史模拟方法，其特征在于，通过开展断层解释和断层活动速率计算来获取沿测线断层各时期活动速率。
5.如权利要求1所述的耦合沉积作用的盆地沉降史模拟方法，其特征在于，通过开展重震井联合反演地壳结构来计算获得测线各点地壳厚度和地壳总伸展系数。
6.如权利要求2所述的耦合沉积作用的盆地沉降史模拟方法，其特征在于，所述初始温度为10℃。
7.如权利要求2所述的耦合沉积作用的盆地沉降史模拟方法，其特征在于，所述热导率为1.3W/mK。
8.如权利要求2所述的耦合沉积作用的盆地沉降史模拟方法，其特征在于，所述生热率为0.001W/m3。
9.一种耦合沉积作用的盆地沉降史模拟装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8中任一所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一所述方法的步骤。
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