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_图文

1、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1-3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, 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

2、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19761年就被提出, 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t 。即为古地表, 古地表与不整合面之间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

3、深度之间的简单指数模型为:y =t*ex p(-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=0 , 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M agara 于1976 年应用该模型计算剥蚀量。图1声波时差法适用性分析原理图(据牟中海修改, 200042内蒙古石油化工2009年第16期1d , 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

4、些问题, 下面以南堡高尚堡地区剥蚀厚度恢复为例, 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 2, 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

5、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。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4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: 新老地层的压实曲线斜率相等时, 当不整合面以上新沉积

6、的地层厚度小于地层剥蚀厚度时声波时差法才能使用。 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; 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1c , 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, 图图2南堡凹陷构造图

7、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。整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-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,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

8、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顶界深度15001500. 5151815371556334633603362岩性代码E03E03A 01E03A 01A 01B01A 01底界深度1500. 5151815371556156433603362336543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: 有效泥岩段的选取; 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

9、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: 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。 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

10、的声波时差值。 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: 读数时应该读取1/2幅值处; 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。 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

11、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剥蚀厚度时, 该方法不适用。但是, 新的研究发现, 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。不整合面以上、下层位泥岩段声波时差然后, 利用高49井的岩性转换成卡奔能识别的代码数据, 在卡奔

12、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 。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44内蒙古石油化工2009年第16期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

13、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。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。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。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

14、度随深度变化的规律的声波时差值。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。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。参考文献1Mag ar a K . 压实与油气运移M .北京:石油工业出版社, 1981.2Henry P H 1A nalysis of sonic w ell log s ap-plied to erosio n e

15、stim ates in the Bighorn Basin , Wyo min J .AAPGBulletin , 1996, 80:630-647.3刘景彦, 林畅松, 喻岳钰, 等. 用声波测井资料计算剥蚀量的方法改进J.石油实验地质, 2000, 22(4 :302-306.4牟中海, 陈志勇, 陆延清等. 柴达木盆地北缘中生界剥蚀厚度恢复J.石油勘探与开发, 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 。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/N g 上、下声波时差导数深度数据不整合面以上的数据深度156015761580162720072011声波时差值的对数6. 0473721796. 0867747276. 063785209