利用TTI法恢复原始地层厚度实例.pdf

?年?月孟油她球姗理参探第?卷第?期经验交 流利用?法恢复原始地层厚度实例徐春华?胜利石油管理局地质科学研究 院?摘要徐春华?利用?工法恢复原始 地层厚度 实 例?石油地球物 理勘探,?,?有机质在还原环境沉积以 后,随着埋 藏深度的增加 和时间的增长,其成熟度会不断提高,这是一个不可逆的过程。有机质 的成熟度可用时间温度指数?工值?和镜质体反射率?。?来表示。因此,在获得某一层位的?值?或?。值?和了解其埋 藏史以 后,便可恢 复其原始地层 厚度。本文详细介绍了?法恢复地 层 原始厚度的基本原理,并运 用该方法对临清 拗陷?东部?三叠系地层原始厚度进行了恢复。该方法的精度取决于地温和?。值、地质年龄等参数。主题词?值地层厚度埋藏 史地温?口?,?,?一?,?,?一?。?。?,?!?#%#&!#%(?)&!#?#+%,?+#+.+&#/?#?+&0?1?(#2#+34%?5.6+?(&!+/#&!%7!#?#6?#.#2#?+%?,%/?&%?&#/2#?&6#,R。val-ue,geologiealageand50on.Subjectheading:TTItUrevalue,formationthiekness,buryhistory,formationtempera-TT I法恢 复地层原始 厚 度 的基本原 理现代成 油理论认为:原始 有机质在还原条件下沉积 后,随着埋藏深度的增加、温度的 升高和埋藏时 间 的增长,有机质会发生 演化,其成熟度会不断提高,并且该过程 是不可逆 的。在 有机质 的演化 过程 中,温度和时 间是主要影 响 因素。研究表明:温 度 与成熟度呈 指数关系;时间 与成熟度呈正相关关系口。基于以上 的认识,由H.B.Lopatin(1971)提 出,后 经D.W.WaplasXuChunhua,GeologyResearehInstitute,Shengl iPetroleumAdministration,DongyingCity,ShandongProvinee,Post-eode:257015本文于1995年3月 2 1日收到。石 油地球物 理 勘 探1996年(1 979)完善,得出 了根据时 间、温度 定 量计算有机 质成熟 度 的方法,即 时间温度指数(T TI)法。其计算公 式 为TT I值一艺沙t i(1)式中:t;表示艺温度间 隔沉积所对应 的时 间,以1护为单位;沙为某一 温度区间 的温度效 应 因子。考虑 到温度每升高IOC,成熟度提高一倍的关系,选 择r一2,故式(1)可改 写为TT I值一万黔人(2)式中:2、为某 一温 度区间 的温 度 效应 因子。规定各温度区间以 1 0为 间 隔,n、的取值范 围是:I000 C一110,n,=O;温 度每升高loC,n、递加1;温度每降低lou C,n、递 减1。如温 度 为soC一gOC时,n,-一2;温度 为13 0C140时,n*3。在已知某 一层 位埋藏史和地热 史 的条件下,可计算出全部地质时期或任何一段地 史 间期的T T I值。Wa Pl aS总结出了TTI值与镜质体反射率R。之间 的关系表(表1)。根据T T I法 的基本原理和数学 运算的可逆 性,在已知某一层段的R。值和埋藏史以后,就可 反演出某一 层段的原始地层厚度。表1时间温度指数(T TD与镜质体反射率R。的相互关系项项目目相关数据据R R Ro o o0.30.40.50.550.60.650.700.770.85 5 5T T T T I I I11371015203040 0 0R R R。0.850.931.001.071.151.191.221.2 61.3 0 0 0T T TTI I I4 05 07 59 21 1 012 013 014 016 0 0 0R R Ro o o1.3 01.341.391.461.501.6 21.761.8 72.0 0 0 0T T TTI I I1 6 01 8 020 026 030 037 050 065 090 0 0 0R R R。2.002202.502763.003253.504.04.5 5 5T T TTI I I90010002700400060009000120002900042000 0 0原始地层厚 度 的恢复 方法和步 骤由于三 叠系 地层 的存在 与否 及它 的原 始沉积厚度对本区石炭一二叠 系煤 系地层 的保存和演化有 重要 影 响,故 我们以临清拗陷(东部)三 叠 系地层 为研究对象。经 钻井证实,临清拗 陷(东部)保存有三 叠 系地层(据 冯石、李清连等,19 88)。但由于受 印支一燕山构造运 动 的影 响,该层普遍 遭受剥蚀,所以现存的三 叠 系地层厚度并不 是原始地 层厚度。为了研究临清拗陷(东部)石 炭一二叠 系煤系烃源岩的埋藏热 演化史和煤成气勘探前景,我们利用T T I法对三 叠系的原始地层厚度进行了恢复。下面我以临清拗陷(东部)康古1井为例描述该方法 的使用步骤。1.根据 钻 井、测 井及有关地 温资料,编 制地 质模型图编制地质模型图是进行T T I值计算的基础。首先在以深度为纵坐 标、以时 间为横坐标的方 格 纸上 选 择适当的比例尺,确 定山西组(PIS)底部开始沉积 的时 间和埋藏程度(这里令其埋深 为零),再依次确 定 随后 各地 质 时期 的时 间和埋藏深度,并连接成时 间一埋深关系 图。在此基础上,根 据地温资料(地表平 均 温度、(古)地 温 梯度),以IOC为一 温度 间隔 编制 温度剖面,最第 3 1卷第1期徐春 华:利用T TI法恢复原始地层厚度实例后编 制时 间一埋深一温度关系图,即地质模型图(图1)。图 中地表温度 取14C,(古)地 温梯度取3.IC/loom(据冯 石,1988),其它基础数据见 表2。地质 时间/Ma日明到腿裂1 1 1 0艺 U UI t t tt)I 艺U七七.口.月一一.1.、一一一一入卢 、/火火一一一一一一一一 一一-一一 一 一一一一一一 一,/、/、/_ _ _ _ _ _止砚二二二二三丁二二广广-一 一一 一一V一一-一今尸-一-一 一一又一一-一-一丫-一-一子-一一_ _ _入_ _兰_一二二-一一一-一,厂-一 了-一丫丫_ _ _、_Z_二二 _/_ _ _ _ _ _厂厂厂图l临清拗陷东部康 古l井山西组地质模型 图表2康古1井基础数据 表地地质时代代绝对年龄龄地层厚 度度累积埋深深入入入 扭a a a111 1 1111 1 1现现今今O O O1 550 0 02790 0 0N N N N N22.5 5 51 050 0 01240 0 0E E E E E65 5 5缺失失190 0 0K K K K K137 7 7缺失失失J J J J J195 5 5剥蚀蚀蚀T T T T T230 0 0190 0 0 0 0P P P P P280 0 0 0 0 0 02.计算山西 组底 不 同时 间 间隔 的T TI值根据地质模型图(图1)上山西组每一 温度区间(即增加loC)所需 的时间,按式(2)计算出各区间 的T T I值(见表3),最后计算出不同区间累 加 的TT I值。具体计算步骤如下:(1)由于康古1井二叠 系 上部遭受强烈剥蚀,现存厚度仅19 0m,因此,首先要对其剥蚀 量进行恢复。经 与朝1井对比,认为康古1井二叠 系原始地层厚度为 7 0om,这样由图1可求得山西组 底在 二 叠纪 的埋藏过程 中所经历 的各区间温度和时 间,然 后,由式(2)计算出其在 二 叠纪 的T T I值,以T T IP表示。考虑到二叠系地层上部遭受剥蚀和后期地层 的补偿作用,计算时仅 用二叠 系残余厚度,故有T T IP=rn,t;=2一9X1 3.57一0.0 26 5石油地 球 物 理 勘探1996年表3根据 康古1井地质模型计算山西 组T T I值一览表温温度区间间温度因子子对应 深度度t t tT T I I I艺TT I I In 1 1 1火 106 6 6 6 6 6 61 1 1420 0 02一 9 9 919 3.5 5 51 3.57 7 70.0265 5 5TTIP=0.0 265 5 50 0 0 0 0 0 0 0 0.1 4 4 40.00 02 7 7 7TTIR=4.85105 5 52 2 2 03 0 0 02一 8 8 851 6.1 1 11 3.05 6 6 60.051 1 1 1 13 3 3 04 0 0 02一7 7 783 8.7 7 71 3.05 6 6 60.10 2 2 2 2 24 4 4 05 0 0 02一 6 6 6116 1.3 3 31 3.0 56 6 60.20 4 4 4 4 45 5 5 06 0 0 02一 5 5 514 83.9 9 93.1 86 6 60.09 95 7 7 7 7 76 6 6 07 0 0 02一4 4 418 06.5 5 53.6 579 9 90.11 43 3 3 3 37 7 7 08 0 0 02一 3 3 321 29.1 1 14.8 387 7 70.30 24 4 4 4 48 8 8 09 0 0 02一 z z z24 35.7 7 74.8 387 7 70.60 48 8 8 8 89 9 901 00 0 02一l l l27 74.2 2 24.8 387 7 71.2097 7 7 7 71 1 10 01 10 0 02o o o309 6.8 8 84.3 26 6 62.16 3 3 3 3 31 1 11 01 20 0 02l l l34 19.5 5 5 5 5 5 54.87 75 5 5 5(2)用 同样方法计算出山西组底在新生代所获得的T T I值,以T T IK:表示,即T T IK:=4.851 05(3)康古1井山西组底实测镜质体反射率R。一0.6 3,对 照表1,可查出二 叠 纪 至今总 的T T I值,以TTI总表示,有T T I总一15。(4)山西组 底 在中生代所获得 的T T I值可以用下式表 示,即T T IM:一T T I总一(T T IP+TTIKz)=15一(0.02 6 5+4.85 1 05)=10.1 22(5)据现有资料可 知:侏罗系、白要系 地层 在康古1井区没有沉积。因而 上述T T IMz仅是三叠 纪所获得的T T I值,我们可以用该值直接计算三叠 系 的原始 地层厚度。上述过程 可在计算机 上完成。首先取不同的三叠 系厚度导 出一组山西组 底 在三 叠系 末期的T T I值,然后进行反复“逼 近”拟合运算,直 到计算出最接近 的T T I值。据此求得 的深度 即是三 叠纪末山西 组底部的实际埋深。应 用该方法得 到 的计算结果是:三 叠纪末山西组埋深为3osom,减去二 叠系地 层厚度70 0m,得到 三 叠系 原始 地层厚度为2 38om。另外,利 用数学计算法求得 的三叠 系原 始地层 厚 度为2427m。两种 方 法 的计算结果接近,故我们取2400m作为康古1井区三叠 系原始地 层厚 度。需 要指 出 的是:在计算T T I值时,各时代的 地层 均 未考虑 压实作用,因而求得 的值是 压实后三 叠 系的原始厚度。另外,Waplas和Lo Pati n的方法把温度 因子 底 数取为2是 一种 近似,因而计算出 的结果也是 近似的,应视为原始地层厚度 的 下 限。第 3 1卷第1期徐春 华:利用T T I法恢复原始地层厚度实例135结果分析利用T T I法恢复三 叠 系原始 地层厚度,在 临清拗陷(东部)尚属首次。由于本区仅有康古1井具备应用该方 法 的条件,因此恢复结果 在横向上无法对比。但从钻井资料上 看,堂古3井钻井揭示 残余厚 度 为1 134.5m;从地震 剖 面解 释结果 看,三叠 系 最大 残余厚度 为1 7。m,一般 为1 40。一1 60om,从而证实了本文结果 的合理性。从区域资料 上看,鄂 尔多斯地区三 叠 系原始 厚度为2 741m川,与 临清拗陷(东 部)三 叠 系恢复值较为 接近。由以上两 方 面的资料可以断定,用TTI法恢复临清拗 陷(东部)三叠 系 的原始地层厚度的结果是可信的。本 文 在编 写过 程 中得 到何立辊、时华 星、宋国奇、项希勇等先生及区域 组 同仁的 指 导和帮助,荆 波 同志作了部分工作,在 此 表示感谢。参考文献石油地质学,地质出版社,1986运用T T I法恢 复地层原始沉积厚度,石油实验地质,199 3,15(l)消息青海油田老井复查成 绩显著青海石油管理局老井复查工作分为两步。第一步做面上普 查,第二 步对重点圈闭进行评价。目前已告一段落,取得了明显 的成绩。截至 目前为止,已在 5 3个构造(地区)或层系做了普 查,共复查老井30 9口,其中有希望 的井13 7口。普查工作在1995年6月份告一段落,其余老井视今后勘探工作情况再决定是否复查。新增探明储量SZG油田Nl油藏评 价。利用老 资料进行油藏地 质研究,提出试油 层位,作四性研究和沉积相研究,在此基础上重新计算探明储量。新增l类 探明石油地 质储量x只 只万t,新 增含 油 面积火.火kmZ。同时将 原来 的l类探明储量上升为I类。SX油田 E;油藏 评价。进行油藏地质、四性关系等初步研究,1995年度新增探明l类石油地质储量又 XX万t,新增含油 面积又.只k m“。以上新增探明储量,已经通过总公司勘探局 预审。新增控制储量利用老资料对H GZ区进行评价研究工作后,新增控 制石油地质储量只 xx万t,含油面积只.火k m,;利用老井资料对TG NE地区进 行评价工 作后,新增天然气控制储量x x.x只亿m3,新增控制含气面积又.XkmZ。以上新增控 制储量已经过油气专业委员会专 家评审组验收通过。新增预 测储量利用老资料对N B x构造进行评价研究工作后,新增天然气预测储量又又.XX亿m3,新增预测含气面积又 x.火km“。利用老资料对WN一LCT深层、LHKBXP、QXSST、HLQ等区块进行评 价研究后,共新增石油预 测储量x x x x万t,面积x x.xkmz。以上新增预 测储量已经过总公司勘探局专家评审组验收通过。经过上述 工作 有以下几点认识:(l)东部地区打破了在第四系找气的传统观念,第三系也可以找到天然气,X3井就是一个好例证;(2)东部地区在一部分老井 中不同程度见到 油显示,说明东部也有找到油 的可能性;(3)对于 5 0一 6 0年代钻探的那一批老构造,在钻井、测 井、测试资料等工作 中都不同程度存在一定问题,均有进一步评价后再做 勘探的必要;(4)在现有资料基础上进行复查工作已取得了很好的效益,并在一定程度 上指导了下 一步的勘探工作。本刊通讯员顾先觉年2月孟油捷球姗理乡探第3 1卷第1期作者介绍宋海斌博士 生,1968年生,1990年毕业于同侨大学物 探专业,1992年获海洋 地 质专业硕士学位。现在同济大学梅洋地 质与地球物理系从事多波多分量地震资料处理与反演 的研究工作。杨 慈珠教授,博士 生 导师,1957年生,1984年获加州大学机械工程专业博士学位。现在清华大学工程力学 系从事应力 波传播理论 与应用的正反问题、地震波场分析 与开发地震以及 各向异性介质波 场模拟、多 波多分量 地震、衍 射层析成像、三分量A V O等的研究工作。乐 友喜讲师,1966年生,1987年毕 业于华东 石 油学 院物探专业,1995年 获石油大学(华东)应用地球 物理专业硕士学位。现在石 油大学(华东)勘探系从事教学和科研工作。李 晓江讲师,1956年生,1982年毕 业于大 庆石油学院化机专业。现 在大庆石油学院从事油田计算机应用研究。国九英高级工程师,1965年生,1981年 毕 业于石油物探学 校物探 专业,199。年毕业于石油大学物探专业。主要从事地震勘探 资料处理方法研究工 作,发表 过多篇论文。现在清华大学攻 读硕士研究生。王成 礼高级工程师,1963年生,1983年 毕 业于山东大学数学系,1992年 获青岛海 洋大学硕士学位。曾从事V SP、井 间地 震及 地震反演 方法研究,发表过多篇论文,是1994年全国“赵九 章优秀青年科技工作者 奖”七名获奖者 之一。现在 中科院地球物理所攻读博士学位。钱 荣钧教授 级高 级工程师,1945年生,1969年 毕业于北京石 油学院物探专业。发表过许多 重要论文。现任石油地 球物理勘探局总工程师。陈祖传教授级高级 工程师,1931年生,1951年毕业于上海交通大学地球物理班。先后在青海、大庆、华北等地从事物探工作。7 0年代从事 物探技术 引进工作,8 0年代从 事物探技 术的更 新改造,发表过许多重要论文。现任石 油地球物理勘探局副总工程师。张叔伦高级工 程师,1941年生,1964年毕 业于大连工学院数理 力学系应用数学专业。1985年曾以访问学者身份在美国Hou st on大学联合地球物理 实验室工作,1993年以高级访问学者身份在美国R ice大学 工作。现 在大连理工大学应用数 学系从事教学和地震数据处理方面的科研工作。顾汉明副教 授,1963年生,1988年毕 业于中国地质大学(武汉)应 用地球物理专业,获硕士学位。曾从事复杂介质 中地震 波场的正反演和储层横向 预测等的研究工作。现在 中国地质大 学(武汉)应用地球物理系从事教学和科研工作。刘学 伟副教 授,1956年生,1985年获长春 地 质学院勘探地球物理专业硕士学位,1991年毕 业于清华大学模 式识别 与智能控制专 业,获博士学位。曾从事基于射线理论的反演和地震信号处理方法 的研究。现 在长春地质学院地震教研室从事教学和高分辨率地 震勘 探方法研究工作。徐基样助理 工程 师,1966年生,1988年毕 业于中国地 质大学石 油物探专业 获学士学位,1994年获石油大学(北京)物探专业硕士学位。现在石油大学(北京)攻读 博士学位。李卫忠助理工 程师,1967年生,1990年 毕业于石油大学物 探专业。现在胜利石 油管理局物探公司研究所 从事地震资料的解释处理方法研究和软件应用开发工作。赵波高级工程师,1958年生,1982年毕业于吉林大学物理系。发表过多篇论文。现在石油地球物 理勘探局研究 院从事 高分辨率处理方法 的研究 工作。姜效典副教 授,1961年生,1988年在 青岛海 洋 大学 获物探专业硕士学位,现在青 岛海洋 大学从事教学和重磁方面 的科研工作。刘全稳工程 师,1962年生,1984年毕业于广东石油学校,199。年于成都 地质学院物探系函授毕业。现在新疆石油管理局地调处从事圈闭综合评价 与管理工作,并在 成都理工学院攻读在职博士研究生。徐 春华助理 工程 师,1967年生,1990年毕业于中国地质大学(武汉)煤田地质勘探专业。现在胜利石油管理局地质科学研究 院从事探区的地质综合研究工作。李庆忠教授级高级工程师,中国工程 院院士,1930年生,1952年毕业于清华大学物理专业,一直从事石油物探研 究工作,发表过许多重要论著,是我 国著名 的地球物理学家。现任石油地球物理勘探局副总工程师。