本發(fā)明涉及地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育、盆地演化和盆地形成機(jī)制的研究領(lǐng)域，具體涉及一種改進(jìn)的埋藏史恢復(fù)方法。

背景技術(shù)：

埋藏史恢復(fù)中精度最高、應(yīng)用最多的就是回剝反演技術(shù)，因而也受到廣大研究者的關(guān)注。回剝反演技術(shù)，是根據(jù)沉積壓實(shí)原理，從已知的現(xiàn)今地層柱出發(fā)，逐層剝蝕掉頂層地層，使下伏地層抬升到表面，恢復(fù)過程中，要考慮沉積壓實(shí)、單層剝蝕、多層連續(xù)剝蝕等地質(zhì)事件，直至全部地層剝蝕完畢。最終得到的是與年代相對應(yīng)的地層柱。

目前，在埋藏史恢復(fù)領(lǐng)域中，廣大學(xué)者進(jìn)行了深入研究。提出減小回剝計(jì)算厚度間隔的處理方法來提高計(jì)算精度，具有很好的實(shí)踐意義；針對計(jì)算機(jī)自動回剝算法提出了最大深度法；提出標(biāo)準(zhǔn)回剝概念，并認(rèn)為回剝算法有望成為提高沉降史分析精度的突破口；提出了正演與反演相結(jié)合的計(jì)算模式，并用面向?qū)ο蟮姆椒ㄟM(jìn)行計(jì)算機(jī)建模設(shè)計(jì)。

上述研究都采用了骨架厚度在各個(gè)地層回剝過程中的不變原理進(jìn)行計(jì)算，但是對于骨架厚度的計(jì)算采用了地層在現(xiàn)今時(shí)刻的頂、底界深度，但這是不準(zhǔn)確的，而且以地層為對象闡述恢復(fù)原理，對于地層恢復(fù)中的地質(zhì)剝蝕抬升等特殊情況，淺嘗輒止；各個(gè)文獻(xiàn)在中使用的埋藏史曲線圖都沒有考慮等深點(diǎn)的處理情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了提高埋藏史恢復(fù)的精度，更加準(zhǔn)確的反映埋藏史演化的整個(gè)過程，本發(fā)明綜合考慮了基于最大埋深的骨架厚度計(jì)算方法以及回剝過程中等深點(diǎn)的處理，設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的埋藏史恢復(fù)方法。最后用面向?qū)ο蟮姆椒▽Ρ景l(fā)明的埋藏史恢復(fù)方法進(jìn)行了計(jì)算機(jī)建模，實(shí)現(xiàn)了該地層柱恢復(fù)算法，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明能夠更加清晰、準(zhǔn)確的展示埋藏史曲線圖，能夠很好的處理地層剝蝕、抬升等復(fù)雜情況，證明了本發(fā)明的合理性與有效性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，本發(fā)明提供一種改進(jìn)的埋藏史恢復(fù)方法，包含以下幾個(gè)步驟:

步驟(1):實(shí)驗(yàn)測定現(xiàn)今地層柱中各個(gè)地層參數(shù)；

步驟(2):尋找現(xiàn)今地層柱的各地層最大埋深，利用最大埋深計(jì)算骨架厚度；

步驟(3):進(jìn)行地層柱恢復(fù)；包括頂層去壓實(shí)處理與下伏地層校正兩部分

a.若頂層去壓實(shí)地層含有剝蝕量，則先恢復(fù)剝蝕量；若沒有剝蝕量，則直接去壓實(shí)。

b.若下伏地層地層剝蝕量不等于0且剝蝕量大于該地層頂部深度，則該地層以及該地層以下地層底界深度小于最大深度；若存在等深時(shí)間點(diǎn)，則先將地層柱恢復(fù)至等深點(diǎn)時(shí)刻，再繼續(xù)進(jìn)行地層柱恢復(fù)；若下伏地層中不符合上述兩種情況，則利用孔-深方程進(jìn)行正常去壓實(shí)深度校正。

所述步驟(1)中需要測定的地層參數(shù)為：沉積厚度、沉積開始時(shí)間、沉積結(jié)束時(shí)間、剝蝕厚度、剝蝕開始時(shí)間、剝蝕結(jié)束時(shí)間和地層巖性。

所述步驟(2)中，先尋找各地層的最大埋深，再用最大埋深時(shí)刻的頂界深度與底界深度代入如下公式計(jì)算骨架厚度：

ztop＝zbase-zpresentthinkness

式中hskeleton為地層骨架厚度，單位是m；zbase為地層在沉積過程中的最大深度，而不一定是現(xiàn)今時(shí)刻地層底部深度，單位是m；zpresentthinkness為地層的厚度，單位是m；ztop為地層在沉積過程中的最大深度與地層厚度的差值，單位是m；是地層所屬巖性的地表孔隙度系數(shù)，數(shù)值在0～1之間；c是地層所屬巖性的壓實(shí)系數(shù)。

當(dāng)所述步驟(3)中判定該頂層去壓實(shí)地層剝蝕量為0，地層厚度為0，則判定該地層為全剝蝕地層，恢復(fù)地層柱至沉積開始時(shí)間。

當(dāng)所述步驟(3)中需要去壓實(shí)校正的下伏地層的剝蝕量大于地層的頂部深度，則該地層厚度不需要去壓實(shí)校正，只需要調(diào)整地層頂部深度與地步深度。

當(dāng)所述步驟(3)中地層剝蝕量小于地層的頂部深度，且地層剝蝕量大于上一個(gè)地層柱對應(yīng)該層的上一地層的底部深度，則判定當(dāng)前地層存在等深點(diǎn)。

使用了如下公式計(jì)算該地層的等深點(diǎn)：

a沉積速率的計(jì)算：

b等深點(diǎn)時(shí)間點(diǎn)計(jì)算

其中htop和herosion代表存在等深點(diǎn)的地層柱最頂層需要剝?nèi)サ貙拥暮穸扰c剝蝕量，t1是存在等深點(diǎn)的地層柱最頂層地層的沉積開始時(shí)間，t0是存在等深點(diǎn)的地層柱最頂層地層的沉積結(jié)束時(shí)間，vdeposion為最頂層地層在t1->t0時(shí)刻的沉積速率。

所述步驟(3)中，使用的骨架厚度進(jìn)行去壓實(shí)校正的地層時(shí)使用的孔隙-深度方程進(jìn)行迭代計(jì)算。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)能夠?qū)τ谶B續(xù)剝蝕、大剝蝕量復(fù)雜地質(zhì)條件進(jìn)行良好的恢復(fù)，而且邏輯清晰，十分易于埋藏史恢復(fù)的計(jì)算機(jī)自動化程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

(2)本發(fā)明最大的優(yōu)點(diǎn),能夠識別出埋藏史演化過程中的等深點(diǎn)，這一特點(diǎn)對于研究地質(zhì)構(gòu)造、盆地演化與油藏生油生烴具有重要的基礎(chǔ)作用。

(3)本發(fā)明在進(jìn)行下伏地層厚度校正時(shí)，使用的是基于最大埋深的骨架厚度進(jìn)行迭代計(jì)算，因而恢復(fù)結(jié)果更加符合實(shí)際地質(zhì)意義，精度更好，可靠性更高。

附圖說明

圖1回剝示意圖；

圖2本發(fā)明的埋藏史恢復(fù)流程圖；

圖3基于最大埋深的骨架厚度算法流程圖；

圖4埋藏史曲線圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的上述步驟、特征和優(yōu)點(diǎn)更加明顯易懂，本發(fā)明舉出如下步驟詳細(xì)闡述具體實(shí)施方法，并配合附圖所示，作詳細(xì)說明，最后給出了三組地質(zhì)復(fù)雜程度依次增加的地層柱數(shù)據(jù)以及本發(fā)明的計(jì)算機(jī)自動回剝結(jié)果作為樣例參考。

埋藏史恢復(fù)簡介：圖1中黑色折現(xiàn)為某一地層的底界埋深曲線。地層在沉積過程中上覆層逐漸加厚，地層被逐漸壓實(shí)，在t2時(shí)刻開始發(fā)生剝蝕作用，t1時(shí)刻剝蝕結(jié)束，地層因剝蝕而抬升，隨后逐漸被壓實(shí)至關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)t0時(shí)刻，此時(shí)壓實(shí)深度超過t2時(shí)刻深度，在t1至t0中的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)tx，地層埋深達(dá)到了t2時(shí)刻埋深，稱tx時(shí)刻為等深點(diǎn)。在t2～tx時(shí)間內(nèi)，該地層孔隙度不變；tx->t0時(shí)間內(nèi)由于壓實(shí)作用，孔隙度繼續(xù)減小。

如圖2所示，為本發(fā)明的埋藏史恢復(fù)的計(jì)算機(jī)建模方法總體流程圖，反映了本發(fā)明的如下步驟：

步驟(1):實(shí)驗(yàn)測定現(xiàn)今地層柱中的各個(gè)地質(zhì)參數(shù)；

步驟(2):尋找現(xiàn)今地層柱中各個(gè)地層最大埋深，利用最大埋深計(jì)算骨架厚度；

步驟(3):進(jìn)行地層柱恢復(fù)，恢復(fù)過程中加入等深點(diǎn)的識別與處理，剝蝕地層的恢復(fù)；

步驟(4):埋藏史恢復(fù)方法的計(jì)算機(jī)建模與實(shí)現(xiàn)。

在步驟(1)中，通過實(shí)驗(yàn)測定現(xiàn)今地層柱的相關(guān)地質(zhì)參數(shù)，參數(shù)包括：地層沉積厚度，地層剝蝕量，地層沉積開始時(shí)間與沉積結(jié)束時(shí)間，地層剝蝕開始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間，地層巖性。

在步驟(2)中，尋找現(xiàn)今地層柱最大埋深的方法如圖3所示，該算法流程圖更加清晰的解釋了最大深度的尋找過程，第一步初始化最大埋深為第n層地層底深，臨時(shí)埋深等于0，將n賦值給i；第二步判斷i是否大于0，若等于0，代表第i層地層的最大埋深已經(jīng)搜索完成，若大于0，繼續(xù)向下執(zhí)行；第三步，臨時(shí)埋深加上第i層地層厚度賦值給臨時(shí)埋深；第四步，判斷第i地層是否含有剝蝕量，若有剝蝕量，轉(zhuǎn)到第五步；第五步，臨時(shí)埋深加上第i層剝蝕量賦值給臨時(shí)埋深；第六步，臨時(shí)埋深是否大于最大埋深，若是，轉(zhuǎn)到第七步，若否直接轉(zhuǎn)到第八步計(jì)算；第七步，臨時(shí)埋深賦值給最大埋深；第八步，臨時(shí)埋深減去第i層地層剝蝕量賦值給臨時(shí)埋深；第九步，將i減去一賦值給i，轉(zhuǎn)到第二步判斷。

經(jīng)過以上步驟，能夠得到第n層在地質(zhì)演化時(shí)期的最大埋深，并將最大埋深作為zbase代入如下公式進(jìn)行計(jì)算：

hskeleton＝zbase-ztop-hporosity.

式中hskeleton為地層骨架厚度，單位是“m”；zbase為地層在沉積過程中的最大深度，而不一定是現(xiàn)今時(shí)刻地層底部深度，單位是“m”；zpresentthinkness為地層的厚度，單位是“m”；ztop為地層在沉積過程中的最大深度與地層厚度的差值，單位是“m”；是地層所屬巖性的地表孔隙度系數(shù)，數(shù)值在0～1之間；c是地層所屬巖性的壓實(shí)系數(shù)。

步驟(3)中，首先判斷分為頂層去壓實(shí)層處理與下層深度校正處理兩部分：

①在頂層去壓實(shí)層處理過程中，首先判斷頂層剝蝕量與沉積深度是否同時(shí)為0，若是，則剝?nèi)ロ攲拥貙?，將頂層沉積開始時(shí)間作為關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)與剝?nèi)ロ攲拥牡貙又鳛闀r(shí)間-地層柱序列，并以當(dāng)前地層柱為基礎(chǔ)進(jìn)行下一次的地層柱的恢復(fù)；若否，繼續(xù)判斷當(dāng)前剝蝕量是否為0，若否，以剝蝕開時(shí)間為關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行地層柱恢復(fù)，首先將頂層沉積厚度加上剝蝕厚度作為關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)的地層厚度，并調(diào)整底部深度值，下伏各個(gè)地層頂界與底界深度分別加上頂層剝蝕厚度，用此方法調(diào)整頂?shù)捉?。若頂層地層剝蝕厚度為0，則直接剝?nèi)ロ攲拥貙?，進(jìn)行下伏各個(gè)地層的去壓實(shí)厚度校正。

②在下伏地層去壓實(shí)校正過程中，主要有三種情況，等深時(shí)間點(diǎn)的地層柱恢復(fù)、正常去壓實(shí)校正，存在剝蝕量的地層恢復(fù)。若下伏地層地層剝蝕量不等于0且剝蝕量大于該地層頂部深度，則該地層以及該地層以下地層底界深度小于最大深度，根據(jù)壓實(shí)不可逆原理，該地層以及以下各個(gè)地層厚度不需要校正沉積厚度，只需要根據(jù)上層地層底部深度調(diào)整當(dāng)前地層頂?shù)捉缟疃?；若下伏地層剝蝕量不等于0且剝蝕量不大于該地層頂部深度，該地層剝蝕量大于該地層在前一個(gè)地層柱中的上一個(gè)地層的底部深度，則該地層中存在等深點(diǎn)，等深點(diǎn)的計(jì)算公式如下：

沉積速率的計(jì)算：

等深時(shí)間點(diǎn)計(jì)算:

其中htop和herosion代表存在等深點(diǎn)的地層柱最頂層需要剝?nèi)サ貙拥暮穸扰c剝蝕量，t1是存在等深點(diǎn)的地層柱最頂層地層的沉積開始時(shí)間，t0是存在等深點(diǎn)的地層柱最頂層地層的沉積結(jié)束時(shí)間，vdeposion為最頂層地層在t1->t0時(shí)刻的沉積速率。

等深時(shí)間點(diǎn)與沉積速率計(jì)算出來后，用內(nèi)插法計(jì)算出當(dāng)前等深點(diǎn)地層柱頂層地層的厚度，再根據(jù)上層地層底部深度依次調(diào)整下伏地層各個(gè)地層沉積厚度，恢復(fù)方法仍然參照本步驟循環(huán)執(zhí)行，關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)地層柱恢復(fù)完成后，再以此地層柱為基礎(chǔ)進(jìn)行下一次地層柱恢復(fù)。上述兩種恢復(fù)判斷都不符合，就是正常的壓實(shí)校正厚度方式，使用循環(huán)近似迭代法進(jìn)行計(jì)算底部深度。

為了驗(yàn)證本發(fā)明對埋藏史恢復(fù)的有效性，我們將上述方法進(jìn)行了計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)。并提供一組地層柱的各個(gè)地質(zhì)參數(shù)，具體見表4，并輸入算法程序，根據(jù)程序輸出的各個(gè)時(shí)間點(diǎn)地層柱的各個(gè)地層的頂?shù)捉缟疃龋⒗L制埋藏史曲線圖，如圖4所示。

表4地層柱