声波时差法恢复剥蚀厚度的应用和应注意的一些问题探讨

2009年第16期 内蒙古石油化工 41 声波时差法恢复剥蚀厚度的应用 和应注意的一些问题探讨 彭清华 (中国地质大学研究生院构造与油气资源教育部重点实验室，湖北 武汉 430074) 摘 要：地层剥蚀厚度恢复是反演盆地埋藏史和油气生成史的前提条件，国内外学者提出了很多种 恢复方法。比较常用的有镜质体反射率法、泥岩声波时差法、流体包裹体测温法等n ，其中后者是一种 比较新的方法。这三种方法分别依据镜质体反射率Ro值、声波时差值、古地温值和深度的关系，来对地 层的剥蚀厚度进行恢复。在这里我主要探讨一下在应用声波时差法恢复剥蚀厚度时遇到的一些问题。 关键词：剥蚀厚度；声波时差 1 声波时差法原理及适用条件 声波时差法具有获取资料迅速、简单易行的特 点，因此对于勘探程度较低的地区，详细 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了声波 时差法在该区的应用条件(资料条件和方法的适用 条件)后，对满足这些条件的井使用声波时差法恢复 剥蚀厚度是一种可行高效的方法。 1．1 方法原理简述 利用声波时差资料恢复剥蚀量的方法早在1976 年就被提出n ，其前提假设及原理是泥质岩的压实 过程不受时间因素影响，而且压实作用不可逆。该方 法认为在有剥蚀的地区，当不整合面以上沉积物的 厚度小于剥蚀厚度时，将不整合以下泥岩的压实趋 势线上延至At。即为古地表，古地表与不整合面之 ‘／ ． l／(’- C ． ／ △ t 问的距离即为剥蚀厚度。 1．2 泥岩压实模型(Athy模型) 由Athy于1930年提出的泥页岩孔隙度与深度 之间的简单指数模型为： y=t*exp(--bX) (1) 式中：y——岩石孔隙度；t—— 地表岩石孔隙度； x——岩石埋深。 Athy模型较好地预测了一定深度处的岩石孔 隙度值，在地表(X=O)，t—Y；在最大深度处，X趋 向于无穷大，Y趋向于零。大量的野外资料和实验研 究也表明，岩石孔隙度与深度曲线呈现指数特征，因 此Magara于1976年应用该模型计算剥蚀量。 H (b) } c0 i ⋯ 、 ， 、～ ， ⋯ C ￡ ． i ¨ tc) ¨ (d) 收稿日期：2OO9一O5—21 图i 声波时差法适用性分析原理图(据牟中海修改，Z000) 二 ～、、 42 内蒙古石油化工 2009年第16期 1．3 剥蚀厚度恢复方法适用条件 传统理论认为，当剥蚀面之上新沉积地层厚度 大于剥蚀厚度时，该方法不适用。后来在考虑不整合 面上下地层密度的可能不同对压实影响的前提下， 分析认为，能否根据压实规律来恢复剥蚀厚度，关键 因素并非厚度，而是剥蚀面(不整合面)以下老地层 的压实规律没被改变∞。老地层的压实规律是否被 改变可根据老地层压实曲线(c老)与新地层压实曲 线(c新)的关系来判断：①新老地层的压实曲线斜 率相等时，当不整合面以上新沉积的地层厚度小于 地层剥蚀厚度时声波时差法才能使用。②新老地层 压实曲线斜率不相等时，新老地层压实曲线关系有 如图1所示的4种情况，当老地层压实曲线斜率大于 新地层压实曲线斜率时，剥蚀面以下的地层压实规 律未被破坏，新沉积的地层厚度小于或大于剥蚀厚 度(图1a'b)，这两种情况都可以用声波时差法恢复 剥蚀厚度f当新地层压实曲线斜率大于老地层压实 曲线斜率时，如果新地层对老地层施加的压力比被 剥蚀地层剥蚀前对老地层施加的压力小，(老地层压 实曲线位于新地层压实曲线的左侧，图 lc)，可以用 声波时差法恢复剥蚀厚度，当老地层存在欠压实时 (老地层压实曲线位于新地层压实曲线的右侧，图 ld)，则不能用声波时差法恢复剥蚀厚度。 2 声波时差法在剥蚀厚度恢复中的应用 在实际应用中，利用声波时差法恢复剥蚀厚度 遇到了一些问题，下面以南堡高尚堡地区剥蚀厚度 恢复力例，对声波时差法恢复剥蚀厚度做下简单的 探讨。 2．1 高尚堡区域地质背景 南堡凹陷位于渤海湾盆地黄骅拗陷北部，面积 1932km。，凹陷北部以西南庄断层为界，与老王庄凸 起相隔；东部以柏各庄断裂为界与柏各庄凸起、马头 营凸起相连，南与沙垒田凸起呈断超式接触，西以涧 东断层与北塘凹陷相邻(图2)。南堡凹陷作为华北地 台的组成部分，与华北地台经历了同样的构造演化 历程。渤海湾盆地沙一段以来经历了裂后热沉降(沙 河街组一段时期)——裂陷(东营组时期)——裂后 热沉降(馆陶组、明化镇组下段时期)——构造再活 动(明化镇组上段时期、第四纪)的构造演化过程，并 在渐新世东营组沉积时期和新第三纪具有明显的右 旋走滑特征。第三纪以来的多期构造活动，形成前新 生界底部不整合面、沙一段底部不整合面、沙一顶部 不整合面及上第三系底部等多个不整合面。 图2 南堡凹陷构造图 2．2 实例分析——对高49井剥蚀厚度的恢复 高49井在在地理位置上位于高尚堡地区的西 南部，构造上位于高柳断层以南，在我们研究的深度 内，这里只讨论东营和馆陶之间的不整合面。下面将 用声波时差法对高49井进行剥蚀厚度的恢复。 利用声波时差法恢复剥蚀厚度，从原始的资料 理到最终得出剥蚀厚度值，依次经过了：获取原始 数据、用地质软件做出声波时差一深度曲线、抽取有 效的泥岩段声波时差值、做出声波时差——深度散 点图并计算四个步骤，最终得出剥蚀厚度的估算值。 2．2．1 获取原始数据 由已有资料，可以搜集到原始的声波时差与深 2009年第16期 彭清华 声波时差法恢复剥蚀厚度的应用和应注意的一些问题探讨 43 度相对应的数值，把这些值整理成卡奔能识别的数 据形式。 2．2．2 获取原始数据 用卡奔做出声波时差——深度曲线和深度—— 岩性曲线 将高49井原始的岩性和深度数据按卡奔软件 的岩性代码转化成卡奔能识别的岩性代码和深度数 据(如表 1)。 表 1 高49井岩性转换成代码后数据 然后，利用高49井的岩性转换成卡奔能识别的 代码数据，在卡奔里做出岩性曲线，并把声波曲线添 加加到卡奔图道里面去，把声波时差值与岩性数据 对应，便于下一步的读值(如图3为截取的部分深度 岩性、声波时差相对应的曲线段)。 蔼 ■ 一 I¨ ⋯ 卜 t； ，． ： ： ⋯j¨一 ㈡ _l- ， ． j 一 一 I 一 L __ 图3 岩性与声波时差对应图 2．2．3 对比岩性读取泥岩段声波时差值 这是一个很关键的环节，剥蚀厚度恢复的准确 与否和读值有很大的关系，因此我们要尽力准确的 读取有效的泥岩段声波时差值，要做到这一点，主要 面临两方面的问难题：①有效泥岩段的选取；②泥岩 段声波时差值的准确读取。 在正常压实情况下，泥页岩压实与上覆的负荷 或深度有关，孔隙度是页岩压实程度的度量，而声波 测井资料直接反映了页岩压实程度的大小。因此，根 据正常的压实趋势，应用声波测井资料推算沉积层 的压实程度，就可以估算被剥蚀地层的厚度。它的应 用依赖于正确确定地下沉积层的孔隙度——深度和 声波传播时间——深度关系。因此，选择有效的泥岩 段是读值的基础，在选取泥岩段时，遵循了以下几点 原则：①尽量选择较浅的泥岩读值；因为深度太深 时，泥岩压实规律可能被改变，泥岩声波时差值与深 度的关系曲线不能准确反映空隙度随深度的变化规 律，从而不能很好的用来恢复剥蚀厚度。②我们一般 选择厚度超过2米以上的泥岩段读值。因为泥岩段 长度太小，声波时差值可能受外在的其他岩性的影 响因素影响，从而在该点不能有很好的能反映该深 度处空隙度的声波时差值。③选取的泥岩读值点从 整个研究深度上来看应尽量分布均匀，也就是每隔 大致差不多的距离读取泥岩声波时差值。 泥岩声波时差值的读取一直是个难题。面临的 主要问题是选取的泥岩段声波时差值变化大，不好 找到稳定的值，误差比较大。在读取声波时差值时应 该注意以下几点：①读数时应该读取 1／2幅值处；② 读数时应尽量避免致密薄层的泥岩段，应该读取孔 隙度较好的大段。在卡奔的测井曲线中，孔隙度较好 的大段泥岩表现为声波时差值较大的开阔、平滑段。 ③在读数时应该结合上下曲线的总体趋势，按一定 的下降趋势读，也就是我们要根据读值的经验，读取 有用的、能反映空隙度随深度变化的规律的声波时 差值。 2．2．4 作出不整合面上下的声波时差——深度曲 线并求取剥蚀厚度 一 般认为，当剥蚀面之上新沉积地层厚度大于 晕I蚀厚度时，该方法不适用。但是，新的研究发现，能 否 据压实规律来恢复剥蚀厚度，关键因素并非厚 度， 是剥蚀面(不整合面)以上新地层对其下老地 层和被剥蚀地层在剥蚀前对老地层各自所施加的压 力是否相同。我们根据上面所 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 的一些声波是差 适用原则，我们必须先做出不整合面上、下的声波时 差和深度曲线，对比以后才能判断是否能用声波时 差法进行计算。由分层数据可知，高49井馆陶和东 营组间的不整合面所处深度为2439米。 ①不整合面以上、下层位泥岩段声波时差—— 深度曲线 44 内蒙古石油4L_v- 2009年第16期 遵循以上读值原则的基础上，读取有效泥岩段 的数据，把声波时差值转化为它的对数(表2)，以便 直接利用转换后的数据与深度数据恢复出它们间简 单的线形关系图(图4)。 ②判断声波时差法恢复剥蚀厚度适用条件及计 算 由不整合面上下声波时差值和深度关系曲线可 以看出上下压实斜率不相等，根据声波时差法恢复 剥蚀厚度的条件，推断出可以利用声波时差法恢复 剥蚀厚度。 表2高49井不整合面(Ed／Ng)上、下声波时 差导数——深度数据 不整合面以上的数据 不整合面以下的数据 由此由不整合面以下的声波时差值和深度关系 直线可以恢复出高 49井东营和馆陶间不整合面下 覆东营组地层被剥蚀的厚度大约为424米。由油田 的资料分析可知，高49井该层段被剥蚀424米可信 性较大。 瀑 1钓O 童 妥 。 图4 声波时差与深度关系曲线图 3 认识和结论 剥蚀厚度的准确恢复一直以来是地质学家的难 题，虽然历史上很多地质学家提出了很好的方法，如 地层对比法、沉积速率法、声波时差法、镜质体反射 率法、地震地层学法、最优化方法、波动分析法等等。 但是都不能很好的解决这个难题。在利用声波时差 法恢复剥蚀厚度的时候，我根据高 49井的实际资 料，了恢复剥蚀厚度的四个恢复步骤，具有一定的推 广性。从而我得出一些可能具有普遍存在的问题和 认识，下面将简述之。 ①选取用来恢复剥蚀厚度的层位应尽量浅，防 止太深段的层位压实规律被改变。 ②在选取读值的泥岩段时，一般选择厚度超过2 米以上的泥岩段读值。防止泥岩段长度太小，声波时 差值可能受外在的其他岩性的影响因素影响而不能 反映实际情况。选取的泥岩读值点从整个研究深度 上来看应尽量分布均匀，也就是每隔大致差不多的 距离读取泥岩声波时差值。 ③读数时应该读取 1／2幅值处；应尽量避免致 密薄层的泥岩段，读取孔隙度较好的大段泥岩声波 时差值。并且，应该结合上下曲线的总体趋势，按一 定的下降趋势读，读取有用的、能反映空隙度随深度 变化的规律的声波时差值。 ④在运用声波时差法恢复剥蚀厚度的时候，我 们一定要先看是不是适合其使用条件，及看不整合 面下覆地层的压实规律是否被改变。 ⑤用声波时差法恢复剥蚀厚度只能得到一个大 概的估算值，其结果的准确性受泥岩段深度、声波时 差读值等多方面地质和非地质因素影响，因此，我们 应在研究区资料允许的情况下结合多种方法进行剥 蚀厚度的恢复与检验，找到最可信的剥蚀恢复厚度 值 。 [1] [2] [3] [4] [参考文献] Magara K．压实与油气运移[M]．北京：石油 工业出版社 ，1981． Henry P H1Analysis of sonic well logs ap— plied to erosion estimates in the Bighorn Basin，Wyomin[J]．AAPGBulletin，1996， 80：630— 647． 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