实际的构造研究中剥蚀量恢复方法研究进展

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1、剥蚀量恢复方法研究一、利用声波时差法求取剥蚀量该方法的基本理论早在1976年分别由Magara、真柄钦次提出，泥质岩的压实过程不受时间因素的影响，而且压实作用是不可逆的，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的压实趋势线上延至△t0处即为古地表，古地表与不整合面之间的距离即为剥蚀厚度，如图1-1所示。图1-1利用泥岩压实曲线求取剥蚀厚度示意图a、剥蚀厚度；b、再沉积厚度；c、补偿厚度1、模型（压实模型）改进过程在正常压实情况下，页岩压实与上覆的负荷或埋深有关，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

2、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。因此说利用声波时差恢复剥蚀厚度的核心问题是压实模型的正确选择问题。（1）Athy模型（1930）由Athy最早提出的泥页岩孔隙度—深度之间的简单指数模型得到了人们的广泛应用：（1-1）其中，Ф—表示岩石孔隙度，%；Ф0为地表岩石孔隙度；X为岩石埋深。Athy模型较好地预测了一定深度处的岩石孔隙度值：如地表X=0时，Ф=Ф0；在大深度处X→∞，Ф→0。大量的野外资料和实验研究也表明岩石孔

3、隙度—深度曲线呈现为一般的指数特征[4]。因此Magara应用该模型计算剥蚀量。声波传播时间—深度模型：声波传播时间由测井资料获得，是声波从钻孔传到接收器的时间，它主要依赖于岩性、孔隙度和流体含量等因素。大量实验结果表明，在具有均匀分布的小孔隙的固结地层中，传播时间与孔隙度存在正比例线性关系。因而，不同深度的声波传播时间与不同深度的孔隙度变化可以相类比，即在正常压实情况下可以用指数函数形式来表达声波时差与深度的关系[1]：T=Toexp（一bX）（1-2）其中，X表示深度，T表示声波传播时间，To为声波在地表的传播时间（X=0），b为指数衰变常数。（2）Hen

4、ry模型（1996）21在达到一定深度时，方程（2）与实际的声波测量值有偏差[6]。Henry[2]认为，方程（2）不能完全表达孔隙度—深度关系的一个重要原因是它错误地预测了声波在完全压实的岩石中的传播时间为0。事实上，声波即使在没有孔隙岩石中的传播时间也不可能为0，而是趋向于一个恒定值一声波在岩石基质中的传播时间。因此，他认为孔隙度—深度之间的函数关系应为[2]:：T=Toexp（-bX）+c（1-3）式中，c代表偏移常量，大致等于声波在岩石基质中的传播时间。Henry模型考虑了岩石声速的物理范围，在地层深部拟合得很好。但笔者在应用这种方法进行剥蚀量计算中发

5、现，拟合结果在浅部出现了较大的偏差，原因是该模型忽略了声波在地表(X=0)处的传播时间应为一恒定值，即To，它一般等于声波在沉积水盆地的表面传播时间。由方程（3）不难看出，当X=0时，T=To+c，这显然与理论模型不符。（3）牟中海模型（2000）声波传播时间与深度之间更为准确的关系应同时满足不同深度地层的真实情况。因此,本文提出了如下改进模型：T=（To-c）exp（-bX）+c（1-4）在大深度处，如X→∞，T=c，即深度无穷大时，岩石认为不可再压实，孔隙度为0，声波在这种岩石中的传播时间相当于声波在岩石基质中的传播时间；在地表X=0处，T=T0，即声波在

6、地表的传播时间基本上为一常数，相当于在水中的传播时间。这一改进的指数模型在浅部和深部都能较好地反映了地质情况的真实性，从而提高了压实趋势的预测能力。（4）几种模型回归的压实曲线及计算的剥蚀量比较图1-2西湖凹陷理想压实趋势拟合图1-3几种方法得出的理想压实趋势拟合比较（西湖凹陷西部斜坡带，牟中海，2000）从图1-3中可以看出，简单的指数模型得出的拟合曲线与实测点偏差较大，特别是在大深度处，偏离了实测点范围；Henry模型在中部和大深度有极好的拟合效果，但在浅部突然向下弯曲，大大地偏离了实测点范围；而牟中海改进的模型得出的拟合曲线与实测点间有较好的拟合程度，在

7、深部和浅部都具有较高的预测能力。从东海1井计算的剥蚀量来看，简单的指数模型得出的剥蚀量达2300m（偏大）；Henry模型计算的剥蚀量约为1550m（偏小）；而牟中海改进的模型得出的剥蚀量达1750m。21图1-5东海1井T10不整合下的地层压实趋势拟合图1-6东海1井T10不整合面剥蚀量计算比较2、模型实用条件的探讨（1）条件之一：不整合以上沉积物的厚度必须小于剥蚀厚度，因此该方法对存在多个不整合面的叠合盆地该方法不实用（Magara、真柄钦次和牟中海）。（2）条件之二（对条件一根本的解释）：牟中海（2001年）认为这一方法的不合理处在于只考虑了不整合面之上

8、新地层厚度与被剥蚀地层厚度的关系，而未