基于古水深和剥蚀恢复计算盆地构造沉降的方法和装置

1.本发明涉及沉积盆地分析与模拟技术领域，特别涉及一种基于古水深和剥蚀恢复计算盆地构造沉降的方法和装置。


背景技术：

2.对盆地油气资源的勘探开采必然离不开对盆地形成演化分析，沉降史分析是最常用的盆地定量分析手段，而盆地沉降分析关键之一的因素就是古水深的确定。虽然当前海洋油气资源的开采还主要集中在浅水区，但对深水区的研究必然需要更为精细准确的研究作为指导，而深水区的古水深又具有很大的不确定性，这一项参数会极大影响构造沉降的计算结果，所以确定盆地深水区的古水深将成为最关键的因素之一。另外前人对盆地沉降史的研究很少考虑出现地层剥蚀的情况，这样也会影响盆地沉降计算结果的准确性，进而导致沉降史分析出现较大误差。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了解决现有技术问题，提出一种基于古水深和剥蚀恢复计算盆地构造沉降的方法和装置。
4.本发明提供的一种基于古水深和剥蚀恢复计算盆地构造沉降的方法，包括：确定待测盆地的地震剖面，并对所述待测盆地进行地层划分，获得若干地层信息，基于若干所述地层信息获取地震剖面各地层的年代信息；将所述年代信息进行时深转换，得到各地层的地层深度；获取盆地区域的地质参数，基于所述地质参数和若干所述地层深度得到各地层的初始沉积厚度；获取所述地震剖面的地层剥蚀残留顶界面，对所述地层剥蚀残留顶界面进行趋势延伸得到各地层的原始地貌和剥蚀厚度；获取全球海平面变化数据，基于各地层的所述原始地貌得到盆地各时期的坡度信息，基于所述全球海平面变化数据和所述坡度信息得到各时期的古水深；基于古水深和剥蚀厚度得到各时期的构造沉降。
5.可选地，基于所述盆地区域内钻井的岩心中钙质超微化石和有孔虫组合带信息确定盆地区域内地层信息。
6.可选地，基于盆地时深转换关系公式将所述年代信息进行时深转换，得到各地层的地层深度。
7.可选地，所述地质参数包括：盆地岩性、孔隙度和压实系数；所述地层包括上覆地层和下伏地层；基于所述地质参数和所述地层深度得到各地层的初始沉积厚度的过程包括：剥去所述上覆地层，基于所述地层深度和所述孔隙度依次得到所述下伏地层的初始沉积厚度；其中，所述下伏地层的初始沉积厚度的计算公式如下：
（1）为初始孔隙度，是压实系数，和是去压实后地层顶底界深度，和是地层现今顶底界深度。
8.可选地，获得所述古水深的方法包括：插值法和比例补偿法。
9.可选地，所述构造沉降的计算公式如下：（2）其中，为水盆构造沉降，单位：m；,和：分别为地幔，水和沉积物的平均密度；为去压实后的沉积物厚度，单位：m；是沉积时期的古水深；为古海平面相对于现今的海平变化。
10.本发明还公开了一种基于古水深和剥蚀恢复计算盆地构造沉降的装置，包括：地层深度模块、钻井数据模块、海平面数据模块、基于坡度信息的古水深模块、地层去压实和剥蚀模块、构造沉降模块；所述地层深度模块、钻井数据模块、海平面数据模块、基于坡度信息的古水深模块、地层去压实和剥蚀模块、构造沉降模块依次连接；其中，所述地层深度模块用于获取盆地区域各地层的地层深度；所述钻井数据模块用于获取钻井数据；所述海平面数据模块用于获取全球海平面变化数据；所述基于坡度信息的古水深模块用于计算各时期的古水深；所述地层去压实和剥蚀模块用于获取各地层的原始地貌和地层剥蚀厚度；所述构造沉降模块用于获取盆地各时期构造沉降和沉降速率。
11.本发明具有如下技术效果：针对现有技术仅通过盆地沉积相推断的古水深误差较大，而古水深的变化会百分百的传递到构造沉降的计算中，导致构造沉降计算的结果出现偏差的问题。另外盆地在沉积过程中还可能遭受到抬升剥蚀，需要在回剥分析过程中加以考虑。本技术的优点在于一方面通过构造单元之间的地形坡度信息经过插值、比例补偿等方法估算得到较准确的古水深，缩小了古水深的范围，降低了古水深导致的误差；另一方面考虑了沉积盆地地层剥蚀的情况，大大提高了沉降史分析的准确性。
附图说明
12.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1为本发明实施例中古水深和剥蚀厚度恢复构造沉降方法的流程图；图2为本发明实施例中回剥去压实示意图；图3为本发明实施例中利用海底地形坡度信息进行估算获得各时期古水深；图4为本发明实施例中利用地层趋势法进行地层剥蚀恢复示意图；
图5为本发明实施例中提供的古水深和剥蚀厚度恢复构造沉降计算方法装置的组成示意图。
具体实施方式
14.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
15.实施例一如图1所示，本实施例公开了一种基于古水深和剥蚀恢复计算盆地构造沉降的方法，包括如下步骤：步骤1：通过分析盆地区域内钻井的岩心中钙质超微化石和有孔虫组合带信息确定盆地区域内地层年代信息，然后通过井震联合对比分析，获得地震剖面各地层年代和岩性等信息，以莺歌海盆地为例，通过盆地区域内钻井岩心和有孔虫组合带信息和地震剖面信息对比将莺歌海盆地地层由老到新划分为崖城组（tg-t70）、陵水组（t70-t60）、三亚组（t60-t50）、梅山组（t50-t40）、黄流组（t40-t30）、莺歌海组（t30-t20）和乐东组（t20-t0）；步骤2：利用钻井深度数据进行时深拟合，获得盆地时深转换关系公式，将地震剖面双程走时的时间域转换到深度域，以琼东南盆地为例，将钻井深度数据与地震剖面进行幂函数拟合(zhao et al,2015)，获得时深转换公式为（3）步骤3：利用钻井和区域地质资料获取盆地岩性、孔隙度和压实系数等参数，在剥去上覆地层之后，根据孔隙度—深度关系曲线恢复下伏地层在沉积初期位于地表时的孔隙度，然后恢复其在地表时的初始沉积厚度，以莺歌海盆地为例，泥岩密度为2.72，初始孔隙度为0.66，压实系数为0.93，砂岩密度为2.65，初始孔隙度为0.39，压实系数为0.3，以步骤2通过时深转换公式（3）获得的数据作为深度，代入公式（1）进行去压式计算；步骤4：通过地震剖面上的及被剥蚀地层的残留顶界面，利用下伏地层残留顶界面的趋势，将顶界面按趋势延伸，恢复地层被剥蚀前的面貌，以莺歌海盆地为例，在盆地形成演化过程中，盆地经历了反转构造，通过将被剥蚀的区域与地层交界处沿着趋势面延伸，上部延伸交汇处到该地层底部的深度即为剥蚀量，具体可见示意图4；步骤5：如图3所示，通过钻井中底栖有孔虫等古生物信息以及古海岸线等资料估算各时期盆地古水深，同时利用构造单元之间的地形坡度信息，以钻井位置为中心利用插值或比例补偿等方法估算盆地内其他区域古水深，以插值为例，假设钻井某时期古水深为200 m，模拟井距离钻井10 km，钻井与该时期海底角度为3
°
，且坡度均匀变化，通过计算可得模拟井水深，同时钻井与模拟井之间的古水深可以通过插值计算得出；步骤6：结合全球海平面变化数据，通过回剥分析即可获得盆地各时期构造沉降和沉降速率等参数，构造沉降速率公式为：（4）
和为两个时间段内的构造沉降量，和为地质时期两个时间段。
16.实施例二本实施例公开了一种基于古水深和剥蚀恢复计算盆地构造沉降的方法。通过沉积相推断古水深：以莺歌海盆地为例，在盆地内选取一口模拟井，通过与钻井的岩心中钙质超微化石和有孔虫组合带信息确定盆地区域内地层年代信息，可划分出t100（45ma），t60（23ma）,t50（15.9ma）,t40（11.7ma）,t30（5.7ma）,t0（0ma）六个地层界面，通过时深转换获得的地层深度界面分别为：15126 m、9409 m、6451 m、3305 m、2570 m、66 m；如图2所示，初始孔隙度和压实系数别为（0.43、0.56、0.69、0.7）、（0.00045 cm-1
、0.000815 cm-1
、0.00118 cm-1
、0.00071 cm-1
）；根据公式（1）将地层从老到新依次回剥，可以恢复下伏地层原来的厚度。
17.（1）为初始孔隙度，是压实系数，和是去压实后地层顶底界深度，和是地层现今顶底界深度；沉积相分别为：湖湘（020 m）、滨海相（050 m）、滨海相（050 m）、浅海相（50200 m）、浅海相（50200 m）、浅海相（50200 m）；用编码来代表地层的岩性，规则如下：1=砂岩，指数函数孔隙度曲线；2=泥岩，指数函数孔隙度曲线；3=灰岩，指数函数孔隙度曲线；各层位按其各种岩性所占比重进行加权平均，例如，如果某层位含20%的砂岩和80%的泥岩，则该层位的岩性编码为：0.2*1+0.8*2=1.8，也就是说该层位的岩性编码是1.8，经加权平均后的岩性分别为：1.73、1.63、1.68、1.69、1.76；各时期全球海平面变化数据分别为：（2154 m）、（-3426 m）、（-1042 m）、（-1819 m）、（-319 m）、0 m；通过公式（2）可以获得构造沉降量分别为：0 m、2554 m、3360 m、4283 m、4478 m、4938 m。
18.（2）其中，为水盆构造沉降（m）；,和：分别为地幔，水和沉积物的平均密度；为去压实后的沉积物厚度（m）；是沉积时期的古水深；为古海平面相对于现今的海平变化。
19.通过对盆地各时期地貌坡度信息的获取经过插值、比例补偿等方法计算，并辅以钻井古生物数据作为约束获得的模拟井各时期古水深范围为0 m、90100 m、140150 m、7590 m、7080 m、66 m，同时莺歌海盆地在形成演化过程中存在剥蚀的情况，根据地层趋势法恢复的剥蚀量大约为500 m，其余数据保持不变，同时通过公式（2）可以获得构造沉降量分别为：0 m、2524 m、2980 m、3865 m、3953 m、4438 m，通过地形坡度信息计算出来的古水深能够有效减小古水深的变化范围，降低计算误差，同时通过恢复剥蚀量能够使构造沉降计算更加准确。
20.实施例三如图5所述，本实施例公开了一种基于古水深和剥蚀恢复计算盆地构造沉降的装置，包括：地层深度模块、钻井数据模块、海平面数据模块、基于坡度信息的古水深模块、地层去压实和剥蚀模块、构造沉降模块；地层深度模块、钻井数据模块、海平面数据模块、基于
坡度信息的古水深模块、地层去压实和剥蚀模块、构造沉降模块依次连接；其中，地层深度模块用于获取盆地区域各地层的地层深度；钻井数据模块用于获取钻井数据；海平面数据模块用于获取全球海平面变化数据；基于坡度信息的古水深模块用于计算各时期的古水深；地层去压实和剥蚀模块用于获取各地层的原始地貌和地层剥蚀厚度；构造沉降模块用于获取盆地各时期构造沉降和沉降速率。
21.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种基于古水深和剥蚀恢复计算盆地构造沉降的方法，其特征在于，包括：确定待测盆地的地震剖面，并对所述待测盆地进行地层划分，获得若干地层信息，基于若干所述地层信息获取地震剖面各地层的年代信息；将所述年代信息进行时深转换，得到各地层的地层深度；获取盆地区域的地质参数，基于所述地质参数和若干所述地层深度得到各地层的初始沉积厚度；获取所述地震剖面的地层剥蚀残留顶界面，对所述地层剥蚀残留顶界面进行趋势延伸得到各地层的原始地貌和剥蚀厚度；获取全球海平面变化数据，基于各地层的所述原始地貌得到盆地各时期的坡度信息，基于所述全球海平面变化数据和所述坡度信息得到各时期的古水深；基于古水深和剥蚀厚度得到各时期的构造沉降。2.根据权利要求1所述的基于古水深和剥蚀恢复计算盆地构造沉降的方法，其特征在于，基于所述盆地区域内钻井的岩心中钙质超微化石和有孔虫组合带信息确定盆地区域内地层信息。3.根据权利要求1所述的基于古水深和剥蚀恢复计算盆地构造沉降的方法，其特征在于，基于盆地时深转换关系公式将所述年代信息进行时深转换，得到各地层的地层深度。4.根据权利要求1所述的基于古水深和剥蚀恢复计算盆地构造沉降的方法，其特征在于，所述地质参数包括：盆地岩性、孔隙度和压实系数；所述地层包括上覆地层和下伏地层；基于所述地质参数和所述地层深度得到各地层的初始沉积厚度的过程包括：剥去所述上覆地层，基于所述地层深度和所述孔隙度依次得到所述下伏地层的初始沉积厚度；其中，所述下伏地层的初始沉积厚度的计算公式如下：所述下伏地层的初始沉积厚度的计算公式如下：为初始孔隙度，是压实系数，和是去压实后地层顶底界深度，和是地层现今顶底界深度。5.根据权利要求1所述的基于古水深和剥蚀恢复计算盆地构造沉降的方法，其特征在于，获得所述古水深的方法包括：插值法和比例补偿法。6.根据权利要求1所述的基于古水深和剥蚀恢复计算盆地构造沉降的方法，其特征在于，所述构造沉降的计算公式如下：其中，为水盆构造沉降，单位：m；,和：分别为地幔，水和沉积物的平均密度；为去压实后的沉积物厚度，单位：m；是沉积时期的古水深；为古海平面相对于现今的海平变化。7.一种基于古水深和剥蚀恢复计算盆地构造沉降的装置，其特征在于，包括：地层深度模块、钻井数据模块、海平面数据模块、基于坡度信息的古水深模块、地层去压实和剥蚀模块、构造沉降模块；所述地层深度模块、钻井数据模块、海平面数据模块、基于坡度信息的古
水深模块、地层去压实和剥蚀模块、构造沉降模块依次连接；其中，所述地层深度模块用于获取盆地区域各地层的地层深度；所述钻井数据模块用于获取钻井数据；所述海平面数据模块用于获取全球海平面变化数据；所述基于坡度信息的古水深模块用于计算各时期的古水深；所述地层去压实和剥蚀模块用于获取各地层的原始地貌和地层剥蚀厚度；所述构造沉降模块用于获取盆地各时期构造沉降和沉降速率。

技术总结
本发明公开了一种基于古水深和剥蚀恢复计算盆地构造沉降的方法和装置，包括：确定待测盆地的地震剖面，并对待测盆地进行地层划分，获得若干地层信息，基于若干地层信息获取地震剖面各地层的年代信息；将年代信息进行时深转换，得到各地层的地层深度；获取盆地区域的地质参数，基于地质参数和若干地层深度得到各地层的初始沉积厚度；获取地震剖面的地层剥蚀残留顶界面，对地层剥蚀残留顶界面进行趋势延伸得到各地层的原始地貌和剥蚀厚度；获取全球海平面变化数据，基于各地层的原始地貌得到盆地各时期的坡度信息，基于全球海平面变化数据和坡度信息得到各时期的古水深；基于古水深和剥蚀厚度得到各时期的构造沉降。和剥蚀厚度得到各时期的构造沉降。和剥蚀厚度得到各时期的构造沉降。


技术研发人员：谢辉 蒋国忠 许林峰 潘荟
受保护的技术使用者：广东海洋大学
技术研发日：2023.08.14
技术公布日：2023/9/13