1、.沉积盆地作为一种规模巨大的构造单元，沉积盆地作为一种规模巨大的构造单元，长期以来一直是人们关注的对象长期以来一直是人们关注的对象？因为它是具有极高经济价值的化石燃料因为它是具有极高经济价值的化石燃料矿床（煤、石油、天然气）的赋存空间。矿床（煤、石油、天然气）的赋存空间。自板块构造、地幔对流学说创立自板块构造、地幔对流学说创立以后，人们逐渐认识到沉积盆地形成以后，人们逐渐认识到沉积盆地形成与水平运动的内在联系，最终导致与水平运动的内在联系，最终导致70年代以后国外大量科学工作者利用定年代以后国外大量科学工作者利用定量方法来探讨沉积盆地的成因和演化。量方法来探讨沉积盆地的成因和演化。这些方法常被
2、称为这些方法常被称为“地球动力学模型地球动力学模型”这类模型包含着一个共同的思想：这类模型包含着一个共同的思想： 沉积盆地的形成是受少数几种全球范围内沉积盆地的形成是受少数几种全球范围内岩石圈的热岩石圈的热-力学过程控制的，世界各地力学过程控制的，世界各地沉积盆地的多样性是这些根本机制在沉积盆地的多样性是这些根本机制在不同地质历史中的表现。不同地质历史中的表现。这些模型在各种地球物理调查手这些模型在各种地球物理调查手段的配合下，不仅能够更好的描段的配合下，不仅能够更好的描述沉积地层，而且能揭示下伏地述沉积地层，而且能揭示下伏地壳的一些重要性（如预测沉降、壳的一些重要性（如预测沉降、热流等特征的
3、演化），热流等特征的演化），预测的结果与观察事实比较，促使预测的结果与观察事实比较，促使改进了对地球动力学过程和对盆地改进了对地球动力学过程和对盆地演化历史的认识。演化历史的认识。干酪根热降解成油理论的确立，干酪根热降解成油理论的确立，使得这类与热结构及演化密切相使得这类与热结构及演化密切相关的地球动力学模型被广泛应用关的地球动力学模型被广泛应用于油气勘探实践。于油气勘探实践。.现在的盆地已经历了几千万年乃至上亿年的变化现在的盆地已经历了几千万年乃至上亿年的变化油气藏或含油气区现今的地质条件同它在形成油气藏或含油气区现今的地质条件同它在形成时期所具有的地质条件肯定是有差别的。时期所具有的地质条
4、件肯定是有差别的。问题？问题？怎样能够对观察数据作出区分：怎样能够对观察数据作出区分：哪些是演化与局部地史相关；哪些是演化与局部地史相关；哪些是与盆地的动力学机制相关。哪些是与盆地的动力学机制相关。.要解决上述问题，必须寻求一种方法，使之要解决上述问题，必须寻求一种方法，使之能从现在的观测的盆地沉降中排除沉积负载能从现在的观测的盆地沉降中排除沉积负载的影响，得出与理论沉降规律对等的观察的影响，得出与理论沉降规律对等的观察数据中与之比较。数据中与之比较。地层层序层层序中记录了中记录了盆地中曾盆地中曾出现过的出现过的垂直向上垂直向上运动（不运动（不整合、地整合、地层缺失、层缺失、年龄、不年龄、不连
5、续）连续）利用地利用地层资料层资料对沉降对沉降可以有可以有一个较一个较好的估好的估计计 要求必须要求必须有一套地有一套地层数据和层数据和古地理环古地理环境数据境数据压实作压实作用、沉用、沉积负载积负载作用、作用、构造沉构造沉降作用降作用. 没有基底的沉降，就没有沉积物的充填和沉积盆地的形成，反过来，沉积物的充填又引发了基底的进一步沉降。.).地壳和岩石圈均衡作地壳和岩石圈均衡作用引起的沉降作用可用用引起的沉降作用可用).HWdZSLHWdZSL0Z=H+Wd+SLZ=H+Wd-SL现今海平面Z=H+Wd-SL绝对深度计算绝对深度计算古海平面古海平面低于现今海平面低于现今海平面SL取负值；取负值
6、；高于现今海平面高于现今海平面SL取正值；取正值；.均衡补偿模型是均衡补偿模型是19世纪中叶由世纪中叶由 意义：描述了由负载作用产生的地意义：描述了由负载作用产生的地 质形变引起的质量再分布质形变引起的质量再分布例如：冰盖、海山、洋脊例如：冰盖、海山、洋脊.WdZTASL海平面海平面SLAZT=S+Wd-SL-AZT+A+L =Wd+S +LZT=SL构造沉降构造沉降.区域均衡补偿模型又叫岩石圈弯曲补偿模型区域均衡补偿模型又叫岩石圈弯曲补偿模型局部均衡补偿模型讨论构造沉降时没有局部均衡补偿模型讨论构造沉降时没有考虑岩石圈力学性质的变化，考虑岩石圈力学性质的变化，忽略了岩石圈在沉积负载和水体负载
7、作用忽略了岩石圈在沉积负载和水体负载作用下会发生弯曲的事实下会发生弯曲的事实计算的构造沉降植往往偏小计算的构造沉降植往往偏小局部均局部均衡补偿衡补偿模型的模型的不足不足这一现象早在这一现象早在1978年就由年就由Steckler等人注意到，并用弹性板的二维等人注意到，并用弹性板的二维曲针对被动大陆边缘中的这一现象进行了讨论。曲针对被动大陆边缘中的这一现象进行了讨论。.)()(44xLgWxWDcm大陆岩石圈在点负载作用下大陆岩石圈在点负载作用下.D(d4w/dx4)=q(x)-P(d2w/dx2) D：为板的挠曲刚度：为板的挠曲刚度 W(x)：为板在载荷：为板在载荷q(x)和水平和水平 力力P
8、作用下产生的弯曲度作用下产生的弯曲度弹性板弯曲的一般方程.qaW(x)岩石圈在负荷作用下发生在挠曲变化示意图岩石圈在负荷作用下发生在挠曲变化示意图W(x).岩石圈没弯曲岩石圈没弯曲部分深度为部分深度为（hw+hc+hm+w)处的单位面积处的单位面积的重量（压力）的重量（压力）岩石圈在弯曲岩石圈在弯曲部分单位面积部分单位面积的重量（压力）的重量（压力）说明弯曲的岩说明弯曲的岩石圈受到一个石圈受到一个向上的向上的“浮力浮力”.q=qa-作用在岩石圈作用在岩石圈单位面积的静单位面积的静载荷为载荷为D(d4w/dx4)= qa- -P(d2w/dx2)将上式代入弹性板弯曲的一般方程，可得D(d4w/d
9、x4) + P(d2w/dx2) + = qa（x）.根据根据TimoshenkoTimoshenko等等(1968)(1968)和和UngeerrUngeerr等人假定，处于等人假定，处于均衡状态的盆地不受水平力作用，则上式可写为：均衡状态的盆地不受水平力作用，则上式可写为：求解上式可得一定地质时期内在求解上式可得一定地质时期内在qa作用下的岩石作用下的岩石圈弯曲量圈弯曲量，对于盆地基底而言，对于盆地基底而言 =A,则有：则有：D(d4/dx4) + = qa（x）ZTectonic=TTotal-A.).)1 (12)/2(/)(/234ecmcmLTEDgDDW岩石圈的岩石圈的扬氏模量扬
10、氏模量泊松比，小数泊松比，小数岩石圈的岩石圈的弹性厚度弹性厚度波长，即二分之波长，即二分之一的盆地长度一的盆地长度为了比较两种均衡计算结果的差异，有人提出了为了比较两种均衡计算结果的差异，有人提出了基底挠曲的响应函数，若沉积物负载服从正弦基底挠曲的响应函数，若沉积物负载服从正弦函数分布，则有：函数分布，则有：注意：当岩石圈厚度很小或盆地宽度很大时，有注意：当岩石圈厚度很小或盆地宽度很大时，有11，即挠曲均衡接近，即挠曲均衡接近AiryAiry均衡。均衡。. 沉积物在埋藏过程中发生着多种作用，包括压实、排水、孔隙度变化、矿物质转化、原有矿物的溶蚀等。.孔隙脱水阶段孔隙脱水阶段层间脱水阶段层间脱水
11、阶段孔隙水和过剩层孔隙水和过剩层间水脱水阶段间水脱水阶段蒙脱石最后第二蒙脱石最后第二层层间水脱水阶段层层间水脱水阶段蒙脱石最后一层层蒙脱石最后一层层间水脱水阶段间水脱水阶段孔隙水和过剩层孔隙水和过剩层间水脱水阶段间水脱水阶段第一层层间水第一层层间水脱水高峰阶段脱水高峰阶段第二层层间水第二层层间水脱水高峰阶段脱水高峰阶段去脱最后去脱最后5%层层间水阶段间水阶段.对于欠压实地层对于欠压实地层FbFb： 对于对于正常正常压实地层压实地层Fc： 对于正常压实地层对于正常压实地层FaFa： .地层压力是指作用于地层空隙内流体上的压力（Pore fluid pressure 或 Pore pressure
12、）正常压实作用下，地层中的流体处于连通状态，此时的地层压力等于静水压力。.压力系数压力系数=地层压力地层压力/静水压力静水压力压力梯度压力梯度=地层压力地层压力/埋深埋深.ADCB0地质时代，Ma埋深（m）ABCD巴布诺夫曲线巴布诺夫曲线(Bubnof,1954)(Bubnof,1954).TTTT时间(Ma)Tm4321FFFFFFFFFFFF沉积初期n度深(m)1234123121FFF1234现今地层回剥法示意图.埋藏史恢复原：埋藏史恢复原：A. D.Flavey和和Ian Deighton(1981)在假定压实过在假定压实过程中岩石骨架体积保持不变的条件下，提出下程中岩石骨架体积保持不
13、变的条件下，提出下列压实校正模型公式：列压实校正模型公式：dzzdzzhHhhDHDDijijj)(1)(1)()(式中式中 Hi(h)现今顶界埋深为现今顶界埋深为h(米米)的第的第I层的厚度层的厚度(米米)； Hi(dj)第第j层沉积时埋深为层沉积时埋深为Dj(米米)的第的第I层的厚度层的厚度(米米)； (z)孔隙度与埋深的关系。孔隙度与埋深的关系。根据钻井地层分层资料和声波测井资料，由公式可以求解根据钻井地层分层资料和声波测井资料，由公式可以求解出每一层在不同埋深下的厚度出每一层在不同埋深下的厚度Hi(Dj)。.21)(1zzsdzzh.（1 1）求最大骨架厚度）求最大骨架厚度（现今时刻骨
14、架厚度）：（现今时刻骨架厚度）：已知顶界埋深为零，已知顶界埋深为零，底界为底界为Z2，用骨架积分，用骨架积分求出骨架厚度；求出骨架厚度； （2 2）求）求t tx x时刻地层的骨时刻地层的骨架厚度：架厚度：根据沉积速率根据沉积速率相等的原则，有；相等的原则，有；hsttthttthshsxssxsxssx0（3 3）求）求t tx x时刻地层底界埋深时刻地层底界埋深：已知已知tx时刻地层顶界埋深为时刻地层顶界埋深为0，骨架厚度为骨架厚度为hsx，用技术准备，用技术准备2的方法可求出地层底界埋深。的方法可求出地层底界埋深。.HAHB水hsA= hsBABAB天然样品等效样品埋埋深深HAHBZ1A
15、Z2BZ1BZ2A.)exp()exp()(ZZCCCHdzzhozzs12211 BBAAzzzzsBsAdzzdzzhh212111)()(, 有由于)exp()exp()exp()exp(ZZZZBBoBAAoACCCHCCCH1212 .则前一式为：可计算出由于,)exp()exp(sBBBoBhCCCHZZ12 012hsBAAoAZZCCCH)exp()exp( 方程中的方程中的hsB为已知，方程中的为已知，方程中的HA和底面埋深和底面埋深HA是未知是未知， HA是使是使方程方程f(HA)=0的根。可用区间二分迭代法与牛顿迭代法求解。的根。可用区间二分迭代法与牛顿迭代法求解。010
16、1012212212hhhsBAAoAsBAAAoAsBAAAoACHCCHCCCCHCCCCHZZZZZZZ)exp()exp()(exp)exp()exp()exp()exp( .（1）根据各层现在的厚度，按骨架计算方程分别）根据各层现在的厚度，按骨架计算方程分别计算各层的骨架厚度；计算各层的骨架厚度；（2）计算顶层的沉积速率，）计算顶层的沉积速率，v=H/t; （3）剥去顶层，即令下一层的顶面位于地表，计）剥去顶层，即令下一层的顶面位于地表，计算其厚度和底面埋深算其厚度和底面埋深Z1A；（4）对余下各层重复步骤（）对余下各层重复步骤（3），但令各层的定深），但令各层的定深分别为其上一层底
17、面的埋深；分别为其上一层底面的埋深； （5）重复步骤（）重复步骤（2）（4），直至基底位于地表。），直至基底位于地表。回剥法简要步骤回剥法简要步骤.开始开始结束结束按去压实模型对下按去压实模型对下覆地层作去压实恢复覆地层作去压实恢复计算该时期压实计算该时期压实与压实基底深度与压实基底深度计算顶层的沉积速率计算顶层的沉积速率输入各层深度、输入各层深度、古水深、海平面古水深、海平面升降、绝对年龄、升降、绝对年龄、每次回剥层的厚度每次回剥层的厚度用均衡模型计算用均衡模型计算顶层沉积时期的顶层沉积时期的水载基底深度水载基底深度用不整合处理模用不整合处理模型恢复被剥蚀层型恢复被剥蚀层按回剥法揭去顶上一给
18、定按回剥法揭去顶上一给定厚度的沉积层，层内要无剥厚度的沉积层，层内要无剥蚀，否则分成两成算蚀，否则分成两成算回回剥剥法法概概略略流流程程图图揭去层与下覆揭去层与下覆层间不整合吗？层间不整合吗？回剥到底了吗？回剥到底了吗？YesYesNoNo.目标层无剥蚀事件回剥过程（恒定骨架厚度法）目标层无剥蚀事件回剥过程（恒定骨架厚度法）第一层（第一层（FaFa）开始沉积的时刻开始沉积的时刻第二层第二层,Fb,Fb第三层（第三层（FcFc）为目标层，埋藏过程中未遭受剥蚀）为目标层，埋藏过程中未遭受剥蚀第二层（第二层（ Fb Fb ）开始沉积的时刻开始沉积的时刻第三层（第三层（ Fc Fc ）开始沉积开始沉积
19、的时刻的时刻地层最大埋深时刻地层最大埋深时刻地层最地层最大埋深大埋深B B时刻地层时刻地层FcFc的厚度的厚度地层地层FcFc的最的最大埋深厚度大埋深厚度正常压实段，可用迭代法正常压实段，可用迭代法求解任一时刻的厚度求解任一时刻的厚度FaFbFb骨架是变化的，骨架是变化的，按技术准备（按技术准备（3）求解地层厚度求解地层厚度.目标层剥蚀事件发生在最大埋深之前的埋藏史示意图目标层剥蚀事件发生在最大埋深之前的埋藏史示意图（变骨架厚度法（变骨架厚度法 I I ）Fc地层的残余地层的残余厚度（厚度（ha）正常压实段，骨架不变，正常压实段，骨架不变，可用迭代法求解任一可用迭代法求解任一时刻的厚度时刻的厚
20、度FbFa骨架是变化的，骨架是变化的，按技术准备（按技术准备（3）求解地层厚度求解地层厚度.目标层剥蚀事件发生在最大埋深之后的埋藏史示意图目标层剥蚀事件发生在最大埋深之后的埋藏史示意图（变骨架厚度法（变骨架厚度法 II ）骨架是变化的，骨架是变化的，按技术准备（按技术准备（3）求解地层厚度求解地层厚度正常压实段，骨架不变，正常压实段，骨架不变，可用迭代法求解任一可用迭代法求解任一时刻的厚度时刻的厚度.上机实习上机实习1：单井埋藏史恢复原始数据：单井埋藏史恢复原始数据文-1 井 文-2 井 井号 层位 厚度(m) 岩性 厚度(m) 岩性 地质年龄 （Ma） Q 99 砂岩 100 砂岩 2 Nm
21、 450 泥岩 460 泥岩 12 Ng 950 砂岩 940 砂岩 17 剥蚀段 1900 泥岩 1700 泥岩 27 E d 480 泥岩 818 泥岩 33 ES1 150 泥岩 275 泥岩 35 ES2 154 砂岩 490 砂岩 38 ES31 410 泥岩 240 泥岩 39 ES32 267 砂岩 252 砂岩 41 ES33 200 泥岩 440 泥岩 43 ES34 235 砂岩 972 砂岩 45 ES4 300 泥岩 352 泥岩 50.5 文留地区钻井数据表文留地区钻井数据表 泥岩类、砂岩类综泥岩类、砂岩类综合压实曲线方程：合压实曲线方程：泥岩类：泥岩类： =60.0
22、 e-0.00024H 砂岩类：砂岩类： =46.2 e-0.00018H 式中式中 为孔隙度为孔隙度(%)，H为深度为深度(m)。各时期沉积的古水各时期沉积的古水深平均为深平均为5m。 .东濮凹陷构造分区略图 E E E E 沙四段沙三4沙三3沙三2沙三1沙二段沙一段东营组明化镇组s4s43s33s32s31Es2Es1EdN-Q剥蚀段馆陶组第四系时间埋深地层百万年(米)-48-41.6-35.2-28.8-22.4-16-9.6-3.2036003000240018001200600文留地区文221井埋藏史.文221井区埋藏史、热演化史E E E E 沙四段沙三4沙三3沙三2沙三1沙二段沙
23、一段东营组明化镇组s4s43s33s32s31Es2Es1EdN-Q剥蚀段馆陶组第四系时间埋深地层百万年(米)-48-41.6-35.2-28.8-22.4-16-9.6-3.2036003000240018001200600Ro=0.5%Ro=0.7%Ro=1.0%沙三沙三3 3和沙三和沙三4 4：东营组沉积初期进入生烃门限，中期达到低成熟阶段，东营组沉积初期进入生烃门限，中期达到低成熟阶段， 后期进入成熟阶段。后期进入成熟阶段。沙四段：沙四段：东营组沉积初期进入生烃门限，中期达到成熟阶段，底部在东营组沉积初期进入生烃门限，中期达到成熟阶段，底部在东营组沉积晚期进入高成熟早期。东营组沉积晚期
24、进入高成熟早期。.前参2井埋藏史、热演化史E E E E 沙四段沙三4321沙二段东营组馆陶组明化镇组第四系s4s43s33s32s31Es2Es1EdN-Q剥蚀段Ro=0.5%Ro=0.7%Ro=1.0%时间埋深地层百万年(米)-48-41.6-35.2-28.8-22.4-16-9.6-3.2049204100328024601640820沙三沙三沙三沙一段Ro=1.3%Ro=2.0%沙三沙三3 3：EdEd初期进入生烃门限，中期：低成熟阶段，后期：高成熟早期初期进入生烃门限，中期：低成熟阶段，后期：高成熟早期沙三沙三4 4：沙三沙三1 1- -沙二期间进入生烃门限，东营组沉积期间达到高成
25、熟阶段，沙二期间进入生烃门限，东营组沉积期间达到高成熟阶段，沙四：沙四：沙三沙三1 1期间进入生烃门限，沙二、沙一期间达到成熟阶段，期间进入生烃门限，沙二、沙一期间达到成熟阶段，EdEd中中 期进入过成熟阶段。期进入过成熟阶段。.前梨园洼陷埋藏史、热演化史E E E E s4s43s33s32s31Es2Es1EdN-Q剥蚀段Ro=0.5%Ro=0.7%Ro=1.0%Ro=1.3%Ro=2.0%时间埋深地层百万年(米)-48-41.6-35.2-28.8-22.4-16-9.6-3.2058804900392029401960980沙四段4321东营组馆陶组明化镇组第四系沙三沙三沙三沙三沙二段
26、沙一段沙三沙三3：Ed初期处于低成熟初期处于低成熟,中期成熟中期成熟-高成熟早期，后期：高成高成熟早期，后期：高成 熟晚期熟晚期沙三沙三4：沙二、沙一期间处于低沙二、沙一期间处于低-成熟阶段，东营组期间达到高成熟阶段。成熟阶段，东营组期间达到高成熟阶段。沙四：沙四：沙三沙三2沙三沙三1期间处于低成熟阶段，沙二、沙一期间达到成熟期间处于低成熟阶段，沙二、沙一期间达到成熟 高成熟早期，东营组沉积初期达到过成熟阶段。高成熟早期，东营组沉积初期达到过成熟阶段。.地层对比法利用测井曲线法沉积速率法 根据镜质体反射率法.现今地表现今地表原始地表原始地表老沉积物老沉积物剥蚀后的沉积剥蚀后的沉积地表地表原始地
27、表原始地表AB剥蚀面剥蚀面C页岩传播时间页岩传播时间页岩传播时间页岩传播时间页岩传播时间页岩传播时间页岩传播时间页岩传播时间深深度度深深度度深深度度深深度度现今地表现今地表现今地表现今地表剥蚀剥蚀厚度厚度原始地表原始地表剥蚀面剥蚀面CB正常压实趋势正常压实趋势剥蚀厚度剥蚀厚度无剥蚀的无剥蚀的地区地区剥蚀厚度剥蚀厚度大于剥蚀大于剥蚀面上新沉面上新沉积的岩层积的岩层厚度，这厚度，这时可求出时可求出剥蚀厚度剥蚀厚度有剥蚀的有剥蚀的地区地区剥蚀厚度很小剥蚀厚度很小，剥蚀面上新，剥蚀面上新沉积的岩层厚沉积的岩层厚度很大，这时度很大，这时不能求出剥蚀不能求出剥蚀厚度厚度.( h *, Ro* )h*Ro%
28、Ro%Ro%( h, Ro* )hh*hRo Ro* h( h, Ro )( h, Ro )未抬升剥蚀抬升剥蚀后再沉积抬升剥蚀( h, Ro* )埋深埋深埋深hh*h*.镜质体反射率与深度关系图0.400.801.201.602.002.4024002600280030003200340036003800400042004400460048005000前参2井镜质体反射率（ ）%井深(m)0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00300032503500375040004250450047505000文211等井镜质体反射率（ ）%井深(m)文21
29、1文128文255.镜质体反射率与深度关系图0.400.801.201.602.002.4024002600280030003200340036003800400042004400濮深8井镜质体反射率（ ）%井深(m)0.500.600.700.800.901.0024002600280030003200340036003800400042004400前2井镜质体反射率（ ）%井深(m).7000ft估计剥估计剥蚀厚度蚀厚度4300ft800ft用传播时间曲线估计的用传播时间曲线估计的被斜区剥蚀层段厚度被斜区剥蚀层段厚度地震剖面显示向地震剖面显示向斜区斜区D以上厚度以上厚度说明：说明：剥蚀前发
30、生过重要的地层减薄，表剥蚀前发生过重要的地层减薄，表明圈闭发育的时间早于剥蚀作用的时间。明圈闭发育的时间早于剥蚀作用的时间。.地质数据的变化，一般包含三个部分的变化，即地质数据的变化，一般包含三个部分的变化，即区域性变化：区域性变化：反映规律性变化的部分。反映规律性变化的部分。随机性变化：随机性变化：由随机因素造成的偏差。由随机因素造成的偏差。局部性变化：局部性变化：反映局部范围变化特点。反映局部范围变化特点。趋势分析就是要对数据中包含的三部分变化进行分解，趋势分析就是要对数据中包含的三部分变化进行分解，排除随机干扰，分离区域变化，突出局部异常。排除随机干扰，分离区域变化，突出局部异常。.根据
31、数据的特点，往往采用一次、二次直至五次、六根据数据的特点，往往采用一次、二次直至五次、六次趋势面来逼近原始数据，用于计算趋势面的数学表达次趋势面来逼近原始数据，用于计算趋势面的数学表达式有多项式函数和傅立叶级数，常用的是多项式函数。式有多项式函数和傅立叶级数，常用的是多项式函数。原理简述原理简述为待定系数。为待定系数。、其中其中的关系为：的关系为：、与与最简单的情况下，最简单的情况下，。；各点的趋势值为；各点的趋势值为、分别为分别为各点的地理横、纵坐标各点的地理横、纵坐标），），（察值为察值为个地质数据，其各点观个地质数据，其各点观设有一组设有一组210210),.,2 , 1.(.,.,2
32、, 1bbbnivbubbZvuZZvuniZniiiiiiiiii.则则有有：的的偏偏导导数数，使使其其为为零零，、对对分分别别求求即即最最小小。为为最最小小。即即使使下下式式中中的的之之差差的的平平方方和和与与趋趋势势值值值值原原理理，使使每每一一点点的的观观察察二二乘乘法法近近原原始始数数据据，采采用用最最小小为为了了使使趋趋势势面面更更好好地地逼逼2102121021)()(bbbvbubbZZZZZniiiiniiiii.0)(0)(0)(0)( )(0)( )(0)1( )(111121021210112100iniiiiniiiniiiiniiiiiniiiiniiiivZZuZ
33、ZZZvvbubbZbuvbubbZbvbubbZb此此即即即即.iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiivZuZZbbbvvuvvuuuvuvZvbvubvbuZvubububZvbubb210222210221021011写写成成矩矩阵阵形形式式，即即程程组组：整整理理以以上上三三式式得得正正规规方方系数矩阵为对称阵系数矩阵为对称阵待求解的未知系数待求解的未知系数用主元消去法可求解用主元消去法可求解.),.,2 , 1.(.210210nivbubbZbbbiii值值：后后，可可得得到到各各点点的的趋趋势势、求求出出剩余分析剩余分析),.,2 , 1.(.niZZZii
34、i值值：点点的的趋趋势势值值，得得到到剩剩余余用用各各点点的的观观察察值值减减去去各各 对于地层的实际厚度减去总的趋势厚度，剩下的称为对于地层的实际厚度减去总的趋势厚度，剩下的称为剩余厚度剩余厚度。如果剩余厚度为负值，即实际厚度小于总趋势厚度，说明由于如果剩余厚度为负值，即实际厚度小于总趋势厚度，说明由于局部运动造成了地层的局部抬升，并已遭到剥蚀，其剥蚀量就是剩余局部运动造成了地层的局部抬升，并已遭到剥蚀，其剥蚀量就是剩余量的绝对值；如果剩余厚度是正值，则为非剥蚀区，地层厚度为零。量的绝对值；如果剩余厚度是正值，则为非剥蚀区，地层厚度为零。.注意：趋势面方法注意：趋势面方法的精度较低，是的精度
35、较低，是在其它方法不适用在其它方法不适用的情况下，可试用的情况下，可试用此方法。此方法。东营凹陷八面河地区趋势面剩余厚度等值图东营凹陷八面河地区趋势面剩余厚度等值图.剥蚀厚度恢复剥蚀厚度恢复(Guidish et al , 1984)tt/2t/2tttt000（1）常发生在没有强烈常发生在没有强烈褶皱，但振荡运动强烈褶皱，但振荡运动强烈的沉积区。的沉积区。（2）人为的认为不整合人为的认为不整合时间为沉积期（时间为沉积期（ t/2 ）和）和剥蚀期（剥蚀期（ t/2 ），且剥蚀），且剥蚀速率等于不整合面下沉积速率等于不整合面下沉积岩的沉积速率。岩的沉积速率。（3）认为剥蚀速率认为剥蚀速率等于不整
36、合面上沉等于不整合面上沉积岩的沉积速率。积岩的沉积速率。R1AGE1AGE1 AGEeR2.（1）：根据具体情况而定）：根据具体情况而定（2）：剥蚀厚度）：剥蚀厚度=R2 t/2 (3): AGEe=(R1AGE1+R2 AGE2)/(R1+R2)(剥蚀厚度剥蚀厚度) He=R1 (AGEe-AGE1).超压技术超压技术超压技术适用于欠压实带，及超压不为零的情况超压技术适用于欠压实带，及超压不为零的情况 超压技术属正演方法超压技术属正演方法一般而言，泥岩易出现超压而引起一般而言，泥岩易出现超压而引起欠压实，砂岩层不易出现欠实，即使欠压实，砂岩层不易出现欠实，即使出现也认为是相邻泥岩层传递过来。
37、出现也认为是相邻泥岩层传递过来。.说明：如果非生油层中泥岩含量较高，说明：如果非生油层中泥岩含量较高，也应计算动水压力史。也应计算动水压力史。一般而言，泥岩易出现超压而引起一般而言，泥岩易出现超压而引起欠压实，砂岩层不易出现欠实，即使欠压实，砂岩层不易出现欠实，即使出现也认为是相邻泥岩层传递过来。出现也认为是相邻泥岩层传递过来。生油层非生油层静水压力史动水压力史动水压力史动动水压力史动=静水压力史静水压力史+超压史超压史因此.非生油层：非生油层：如泥岩含量不高，可认为古如泥岩含量不高，可认为古超压为零，其古压力史公式为：超压为零，其古压力史公式为： .生油层：生油层：可认为古超压不为零，可认为
38、古超压不为零， 其古压史公式为：其古压史公式为： .古超压方程古超压方程地下岩石地下岩石=骨架骨架+孔隙流体孔隙流体任一孔隙介质都承受其上覆沉积物的总负载任一孔隙介质都承受其上覆沉积物的总负载骨架有效应力骨架有效应力孔隙流体压力孔隙流体压力P+.根据力学知识，力的平衡方程为：根据力学知识，力的平衡方程为：S=+P +P 从而有从而有 = S -P P S= ：厚度为：厚度为 的沉积物（骨架和孔隙流体组成）的平均密度的沉积物（骨架和孔隙流体组成）的平均密度 ：厚度为：厚度为 的沉积物骨架的平均密度的沉积物骨架的平均密度 ：厚度为：厚度为 的沉积物孔隙流体的平均密度的沉积物孔隙流体的平均密度 ：厚
39、度为：厚度为 沉积物的平均孔隙度沉积物的平均孔隙度 .在通常压实情况下，在通常压实情况下，流体压力可表示为流体压力可表示为.S= = S -P P将将S 与与P P代如下式代如下式 gHffs)( 1.根据孔隙度与深度曲线的公式根据孔隙度与深度曲线的公式Z)Cmexp( om将将Z换为换为H,得得)ln( ommcmH1)ln( oCH11生油层岩性不一定为生油层岩性不一定为泥岩，可将上式改写为泥岩，可将上式改写为.其中其中 ollommossollmmssllmmssppppppCpCpCpC1按理是在生油层顶界处取值，但是实际上是按按理是在生油层顶界处取值，但是实际上是按地表到生油层顶界的
40、平均值来取定。原因有两点：地表到生油层顶界的平均值来取定。原因有两点： （1 1）实际应用中孔隙度可能是分段给出，存在多个）实际应用中孔隙度可能是分段给出，存在多个C C值；值；（2 2）可以避免生油层顶界值为零或为负的情况。）可以避免生油层顶界值为零或为负的情况。 C.gHffs)( 1将上式代如下式：得)ln()()( 0111CgffsGgffs )(1记)ln( 01CG则有则有.对上式求导得对上式求导得 111CG由于岩石体积由于岩石体积V=Vs+V ,有有Vs= V（1- ） 根据骨架不可根据骨架不可压缩假设，有压缩假设，有0tVs.tVVttVtVs 101)(即有即有故故hYX
41、ZYXV注意到注意到thYXtV假定假定 为常数，有为常数，有YX,.thht 1前式可化为上式中h为生油层的厚度按力的平衡方程，生油层中点的受力情况如下：PafhHgS)(2 .上式关于t的导数为：tthgtHgttSPaff 21同时，按上覆该的总负载的定义，生油层中点的情况如下：211hggHSfsfs)()( 生油层中点的骨架密度生油层中点的孔隙流体密度生油层中点的孔隙度.上式关于t的导数为：tghfsthgfstHgfstS )()()(211211tthgtHgttSPaff 21由于上式与下式相等：则有ttHtGPa .tt 11tt 1假定由于thhCtHtGGPa 111又由
42、于又由于 111CG则有则有.由于生油层的骨架厚度)()( 11hhsshh，则有，thCtHthGGPsa 1211)(前式又可划为上式就是生油层的古超压方程上式就是生油层的古超压方程.古厚度方程古厚度方程h1h2hPa1h1/2h/2h2/2PaPa2生油层中心古超压生油层中心古超压上一层中心古超压上一层中心古超压下一层中心古超压下一层中心古超压生油层2222221111hhPPhhPPthaaaakk 按Darcy定律有：.上式表达了流体从生油层流出边界的情况，即从上式表达了流体从生油层流出边界的情况，即从生油层中点的古超压生油层中点的古超压Pa处，分别流向上一层和下处，分别流向上一层和
43、下一层的中点古超压一层的中点古超压Pa1和和Pa2处。由于流体是流出生处。由于流体是流出生油层，所以上式整项取负。油层，所以上式整项取负。为使问题提简化，仅考虑流体从生油层流出边界为使问题提简化，仅考虑流体从生油层流出边界附近的情况，并假定上下层内该边界附近的古超附近的情况，并假定上下层内该边界附近的古超压为零（压为零（=0），因此上式可简化为：），因此上式可简化为：hPkktha502211. .古超压方程的求解 1211)(hGGPsaCtHthPkktha502211. 将式代入古超压方程.hPkka502211 有下式.对上式按时间差分离散，得thPkkCHHPPkaskkaakkkk
44、kkkhGG12211121501121212121211.)()( 式中：式中：k=1,2,3,.,直至现今；其中下标直至现今；其中下标k+1/2，表示参数在表示参数在k和和k+1时的平均值。时的平均值。.thkkCHHPPkskkaakkkkkkkhGG1221112150111121212121211.)()( 解出解出k+1时的古超压：时的古超压：Pa：生油岩的中心古超压；：生油岩的中心古超压；H：生油岩的上覆沉积物厚度；：生油岩的上覆沉积物厚度；G G ：骨架的有效应力：骨架的有效应力的梯度的梯度;.渗透率计算用渗透率计算用Kozeny-Carman方程方程1012010120225
45、223.,)(.,)(. aaSkSk渗透率渗透率孔隙度孔隙度骨架的骨架的颗粒比颗粒比表面表面.流体粘度的计算公式流体粘度的计算公式100150260833513)().(TATATAT gffsG)( 1骨架的有效应力梯度骨架的有效应力梯度.古厚度方程的求解对古厚度方程按时间进行差分对古厚度方程按时间进行差分thPkkhhkakk12211150. 该项以由古超压方程第该项以由古超压方程第步时计算出来。步时计算出来。.现现今今厚厚度度H厚厚度度误误差差第K次超压技术模拟埋藏史示意图厚度误差厚度误差= =现今厚度现今厚度模拟厚度模拟厚度 00hh.从地表开始从地表开始 接受沉积起接受沉积起计算
46、出一个计算出一个地层的古超压史地层的古超压史计算出相应计算出相应的古厚度史的古厚度史是否所有层是否所有层均计算完？均计算完？调整计算地调整计算地层的骨架厚度层的骨架厚度与现今情与现今情况一致否？况一致否？结结 束束YesNoYesNo超压技术处理流程图超压技术处理流程图.一般而言，古厚度史的现今计算一般而言，古厚度史的现今计算值不一定等于现今的实际厚度值不一定等于现今的实际厚度骨架厚度，因受欠压实的影响而计算不准骨架厚度，因受欠压实的影响而计算不准 2 2 受模型精度的影响，其计算结果与实际厚度有误差受模型精度的影响，其计算结果与实际厚度有误差原因：原因：.以回剥法计算地史计算热史计算地层的超
47、压史修正地史处理完所有层否？No结束Yes回剥法与超压相回剥法与超压相结合的技术结合的技术.3.3 3.3 埋藏史埋藏史恢复恢复目的：1)1)确定地层在地质时期中的孔隙度；确定地层在地质时期中的孔隙度； 2)2)评价烃源岩有机质在地质时期中的热演化程度；评价烃源岩有机质在地质时期中的热演化程度； 3)3)分析地层在地质时期中经历的温度和压力条件；分析地层在地质时期中经历的温度和压力条件；.Mckenzie的纯剪切法的纯剪切法Airy地壳均衡法地壳均衡法挠曲均衡法挠曲均衡法平衡剖面技术平衡剖面技术超压技术超压技术回剥技术回剥技术构造与负荷沉降构造与负荷沉降断裂事件断裂事件地层压实作用地层压实作用
48、剥蚀事件、沉积间断剥蚀事件、沉积间断海平面与古水深海平面与古水深对盆对盆地或地或剖面剖面单井单井埋藏史恢复的技术方法埋藏史恢复的技术方法.3.3.1 3.3.1 地层压实校正地层压实校正 是沉积物成岩的主要作用之一。沉积物在压实作用下孔是沉积物成岩的主要作用之一。沉积物在压实作用下孔隙流体排出使孔隙体积逐渐降低，地层厚度变包薄、岩石密隙流体排出使孔隙体积逐渐降低，地层厚度变包薄、岩石密度增加。度增加。 压实作用作用促使孔隙流体排出的动力是异常高压。在压实作用作用促使孔隙流体排出的动力是异常高压。在流体排出的孔隙通道比较畅通时，压实作用往往只形成瞬时流体排出的孔隙通道比较畅通时，压实作用往往只形
49、成瞬时超压，随着孔隙流体的排出，瞬时超压也随之而消失。相反，超压，随着孔隙流体的排出，瞬时超压也随之而消失。相反，当流体的排出受到阻碍时，压实作用形成瞬时超压将逐渐增当流体的排出受到阻碍时，压实作用形成瞬时超压将逐渐增加而形成异常高压。加而形成异常高压。 沉积物在上覆负荷的作用下，其厚度和孔隙度将呈降低沉积物在上覆负荷的作用下，其厚度和孔隙度将呈降低的趋势。真柄钦次的趋势。真柄钦次(1987)等通过页岩的压实作用研究发现孔等通过页岩的压实作用研究发现孔隙度与埋深具有指数函数关系并指出压实作用具有不可逆性。隙度与埋深具有指数函数关系并指出压实作用具有不可逆性。 1) 压实作用压实作用:.沉积岩层
50、厚度与岩石骨架、孔隙流体关系示意图沉积岩层厚度与岩石骨架、孔隙流体关系示意图地地层层厚厚度度100m岩岩石石骨骨架架孔孔隙隙流流体体孔隙度=40%40m60m.1001000010002000300040005000阿 参 1井 砂 岩 压 实 曲 线1001000010002000300040005000阿 参 1井 泥 岩 压 实 曲 线 深 度(m) 深 度(m)us/mus/mNK2-EK1NK2-EK1.1010001000200030004000沙 48井 砂 岩 压 实 曲 线1010001000200030004000沙 48井 泥 岩 压 实 曲 线 深 度(m) 深 度(m
