一种改进的埋藏史恢复方法与流程

本发明涉及地质构造发育、盆地演化和盆地形成机制的研究领域，具体涉及一种改进的埋藏史恢复方法。

背景技术：

埋藏史恢复中精度最高、应用最多的就是回剥反演技术，因而也受到广大研究者的关注。回剥反演技术，是根据沉积压实原理，从已知的现今地层柱出发，逐层剥蚀掉顶层地层，使下伏地层抬升到表面，恢复过程中，要考虑沉积压实、单层剥蚀、多层连续剥蚀等地质事件，直至全部地层剥蚀完毕。最终得到的是与年代相对应的地层柱。

目前，在埋藏史恢复领域中，广大学者进行了深入研究。提出减小回剥计算厚度间隔的处理方法来提高计算精度，具有很好的实践意义；针对计算机自动回剥算法提出了最大深度法；提出标准回剥概念，并认为回剥算法有望成为提高沉降史分析精度的突破口；提出了正演与反演相结合的计算模式，并用面向对象的方法进行计算机建模设计。

上述研究都采用了骨架厚度在各个地层回剥过程中的不变原理进行计算，但是对于骨架厚度的计算采用了地层在现今时刻的顶、底界深度，但这是不准确的，而且以地层为对象阐述恢复原理，对于地层恢复中的地质剥蚀抬升等特殊情况，浅尝辄止；各个文献在中使用的埋藏史曲线图都没有考虑等深点的处理情况。

技术实现要素：

为了提高埋藏史恢复的精度，更加准确的反映埋藏史演化的整个过程，本发明综合考虑了基于最大埋深的骨架厚度计算方法以及回剥过程中等深点的处理，设计了一种改进的埋藏史恢复方法。最后用面向对象的方法对本发明的埋藏史恢复方法进行了计算机建模，实现了该地层柱恢复算法，并进行了实验分析，实验证明，本发明能够更加清晰、准确的展示埋藏史曲线图，能够很好的处理地层剥蚀、抬升等复杂情况，证明了本发明的合理性与有效性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，本发明提供一种改进的埋藏史恢复方法，包含以下几个步骤:

步骤(1):实验测定现今地层柱中各个地层参数；

步骤(2):寻找现今地层柱的各地层最大埋深，利用最大埋深计算骨架厚度；

步骤(3):进行地层柱恢复；包括顶层去压实处理与下伏地层校正两部分

a.若顶层去压实地层含有剥蚀量，则先恢复剥蚀量；若没有剥蚀量，则直接去压实。

b.若下伏地层地层剥蚀量不等于0且剥蚀量大于该地层顶部深度，则该地层以及该地层以下地层底界深度小于最大深度；若存在等深时间点，则先将地层柱恢复至等深点时刻，再继续进行地层柱恢复；若下伏地层中不符合上述两种情况，则利用孔-深方程进行正常去压实深度校正。

所述步骤(1)中需要测定的地层参数为：沉积厚度、沉积开始时间、沉积结束时间、剥蚀厚度、剥蚀开始时间、剥蚀结束时间和地层岩性。

所述步骤(2)中，先寻找各地层的最大埋深，再用最大埋深时刻的顶界深度与底界深度代入如下公式计算骨架厚度：

ztop＝zbase-zpresentthinkness

式中hskeleton为地层骨架厚度，单位是m；zbase为地层在沉积过程中的最大深度，而不一定是现今时刻地层底部深度，单位是m；zpresentthinkness为地层的厚度，单位是m；ztop为地层在沉积过程中的最大深度与地层厚度的差值，单位是m；是地层所属岩性的地表孔隙度系数，数值在0～1之间；c是地层所属岩性的压实系数。

当所述步骤(3)中判定该顶层去压实地层剥蚀量为0，地层厚度为0，则判定该地层为全剥蚀地层，恢复地层柱至沉积开始时间。

当所述步骤(3)中需要去压实校正的下伏地层的剥蚀量大于地层的顶部深度，则该地层厚度不需要去压实校正，只需要调整地层顶部深度与地步深度。

当所述步骤(3)中地层剥蚀量小于地层的顶部深度，且地层剥蚀量大于上一个地层柱对应该层的上一地层的底部深度，则判定当前地层存在等深点。

使用了如下公式计算该地层的等深点：

a沉积速率的计算：

b等深点时间点计算

其中htop和herosion代表存在等深点的地层柱最顶层需要剥去地层的厚度与剥蚀量，t1是存在等深点的地层柱最顶层地层的沉积开始时间，t0是存在等深点的地层柱最顶层地层的沉积结束时间，vdeposion为最顶层地层在t1->t0时刻的沉积速率。

所述步骤(3)中，使用的骨架厚度进行去压实校正的地层时使用的孔隙-深度方程进行迭代计算。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

(1)能够对于连续剥蚀、大剥蚀量复杂地质条件进行良好的恢复，而且逻辑清晰，十分易于埋藏史恢复的计算机自动化程序设计与实现。

(2)本发明最大的优点,能够识别出埋藏史演化过程中的等深点，这一特点对于研究地质构造、盆地演化与油藏生油生烃具有重要的基础作用。

(3)本发明在进行下伏地层厚度校正时，使用的是基于最大埋深的骨架厚度进行迭代计算，因而恢复结果更加符合实际地质意义，精度更好，可靠性更高。

附图说明

图1回剥示意图；

图2本发明的埋藏史恢复流程图；

图3基于最大埋深的骨架厚度算法流程图；

图4埋藏史曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的上述步骤、特征和优点更加明显易懂，本发明举出如下步骤详细阐述具体实施方法，并配合附图所示，作详细说明，最后给出了三组地质复杂程度依次增加的地层柱数据以及本发明的计算机自动回剥结果作为样例参考。

埋藏史恢复简介：图1中黑色折现为某一地层的底界埋深曲线。地层在沉积过程中上覆层逐渐加厚，地层被逐渐压实，在t2时刻开始发生剥蚀作用，t1时刻剥蚀结束，地层因剥蚀而抬升，随后逐渐被压实至关键时间点t0时刻，此时压实深度超过t2时刻深度，在t1至t0中的某个时间点tx，地层埋深达到了t2时刻埋深，称tx时刻为等深点。在t2～tx时间内，该地层孔隙度不变；tx->t0时间内由于压实作用，孔隙度继续减小。

如图2所示，为本发明的埋藏史恢复的计算机建模方法总体流程图，反映了本发明的如下步骤：

步骤(1):实验测定现今地层柱中的各个地质参数；

步骤(2):寻找现今地层柱中各个地层最大埋深，利用最大埋深计算骨架厚度；

步骤(3):进行地层柱恢复，恢复过程中加入等深点的识别与处理，剥蚀地层的恢复；

步骤(4):埋藏史恢复方法的计算机建模与实现。

在步骤(1)中，通过实验测定现今地层柱的相关地质参数，参数包括：地层沉积厚度，地层剥蚀量，地层沉积开始时间与沉积结束时间，地层剥蚀开始时间与结束时间，地层岩性。

在步骤(2)中，寻找现今地层柱最大埋深的方法如图3所示，该算法流程图更加清晰的解释了最大深度的寻找过程，第一步初始化最大埋深为第n层地层底深，临时埋深等于0，将n赋值给i；第二步判断i是否大于0，若等于0，代表第i层地层的最大埋深已经搜索完成，若大于0，继续向下执行；第三步，临时埋深加上第i层地层厚度赋值给临时埋深；第四步，判断第i地层是否含有剥蚀量，若有剥蚀量，转到第五步；第五步，临时埋深加上第i层剥蚀量赋值给临时埋深；第六步，临时埋深是否大于最大埋深，若是，转到第七步，若否直接转到第八步计算；第七步，临时埋深赋值给最大埋深；第八步，临时埋深减去第i层地层剥蚀量赋值给临时埋深；第九步，将i减去一赋值给i，转到第二步判断。

经过以上步骤，能够得到第n层在地质演化时期的最大埋深，并将最大埋深作为zbase代入如下公式进行计算：

hskeleton＝zbase-ztop-hporosity.

式中hskeleton为地层骨架厚度，单位是“m”；zbase为地层在沉积过程中的最大深度，而不一定是现今时刻地层底部深度，单位是“m”；zpresentthinkness为地层的厚度，单位是“m”；ztop为地层在沉积过程中的最大深度与地层厚度的差值，单位是“m”；是地层所属岩性的地表孔隙度系数，数值在0～1之间；c是地层所属岩性的压实系数。

步骤(3)中，首先判断分为顶层去压实层处理与下层深度校正处理两部分：

①在顶层去压实层处理过程中，首先判断顶层剥蚀量与沉积深度是否同时为0，若是，则剥去顶层地层，将顶层沉积开始时间作为关键时间点与剥去顶层的地层柱作为时间-地层柱序列，并以当前地层柱为基础进行下一次的地层柱的恢复；若否，继续判断当前剥蚀量是否为0，若否，以剥蚀开时间为关键时间点进行地层柱恢复，首先将顶层沉积厚度加上剥蚀厚度作为关键时间点的地层厚度，并调整底部深度值，下伏各个地层顶界与底界深度分别加上顶层剥蚀厚度，用此方法调整顶底界。若顶层地层剥蚀厚度为0，则直接剥去顶层地层，进行下伏各个地层的去压实厚度校正。

②在下伏地层去压实校正过程中，主要有三种情况，等深时间点的地层柱恢复、正常去压实校正，存在剥蚀量的地层恢复。若下伏地层地层剥蚀量不等于0且剥蚀量大于该地层顶部深度，则该地层以及该地层以下地层底界深度小于最大深度，根据压实不可逆原理，该地层以及以下各个地层厚度不需要校正沉积厚度，只需要根据上层地层底部深度调整当前地层顶底界深度；若下伏地层剥蚀量不等于0且剥蚀量不大于该地层顶部深度，该地层剥蚀量大于该地层在前一个地层柱中的上一个地层的底部深度，则该地层中存在等深点，等深点的计算公式如下：

沉积速率的计算：

等深时间点计算:

其中htop和herosion代表存在等深点的地层柱最顶层需要剥去地层的厚度与剥蚀量，t1是存在等深点的地层柱最顶层地层的沉积开始时间，t0是存在等深点的地层柱最顶层地层的沉积结束时间，vdeposion为最顶层地层在t1->t0时刻的沉积速率。

等深时间点与沉积速率计算出来后，用内插法计算出当前等深点地层柱顶层地层的厚度，再根据上层地层底部深度依次调整下伏地层各个地层沉积厚度，恢复方法仍然参照本步骤循环执行，关键时间点地层柱恢复完成后，再以此地层柱为基础进行下一次地层柱恢复。上述两种恢复判断都不符合，就是正常的压实校正厚度方式，使用循环近似迭代法进行计算底部深度。

为了验证本发明对埋藏史恢复的有效性，我们将上述方法进行了计算机程序实现。并提供一组地层柱的各个地质参数，具体见表4，并输入算法程序，根据程序输出的各个时间点地层柱的各个地层的顶底界深度，并绘制埋藏史曲线图，如图4所示。

表4地层柱