聲波時差計(jì)算剝蝕量

1、聲波時差計(jì)算剝蝕n其基本原理是：在正常壓實(shí)的情況下，泥頁巖的孔隙度隨埋深的增大 呈指數(shù)衰減，而在均勻分布的小孔隙的固結(jié)地層中， 孔隙度與聲波傳 播時間之間又存在著正比例的線性關(guān)系，因此聲波時差與深度在半對 數(shù)坐標(biāo)系中為線性相關(guān)，并滿足下列關(guān)系式： t= eocH式中，泥巖在深度H處的傳播時間（V s/m）; tQ 外推至地表的傳播時間（1 s/m）;C :正常壓實(shí)趨勢斜率（m-1）;H:埋深（m）具體步驟如下： 首先分別對間斷面上下的泥頁巖聲波時差埋深曲 線進(jìn)行對數(shù)回歸，得到兩個回歸方程，取埋藏深度為 0,并依據(jù)間斷 面之上的埋深-聲波時差關(guān)系回歸方程， 求算出地表的聲波時差值 t0；而后將

2、t0值代入間斷面之下的埋深一聲波時差回歸方程，得到剝蝕前的地表相對于現(xiàn)今地表的深度（或高度），其與間斷面深度的 差值即為剝蝕厚度（圖4-7）發(fā)表于：2009-03-3120:53只看該作者|小中大缺始地表現(xiàn)今堆表剝惶面砂巖我大埋深A(yù)+C就興停時間 t0的理論值為620650s/m某一地區(qū)的 t0值可根據(jù)該地區(qū)多口井正常壓實(shí)曲線外推至地表平均求得。在地層有剝蝕的地區(qū)，當(dāng)不整合面以上沉積物的厚度小于剝蝕厚度時剝蝕前泥巖的壓實(shí)情況得以保存。 這時，將不整合面以下泥巖的壓實(shí)趨勢線外延至 t = A t0處即為古地表，古地表與不整合面之間的距離即為剝蝕厚度（見上圖）。簡單點(diǎn)：就是把深度H與聲波時差股合出

3、一公式，應(yīng)為 H = A* Ln（ t） +B。其中A、B有擬合公式可以得到，當(dāng) t = At0=6206 50或者研究區(qū)外推出來的已知值。 這時H即為所求。這個方法有一定的適用條件：可有效地用于剝蝕量較大而埋藏較淺的 不整合面的剝蝕厚度估算，不整合面以上沉積物的厚度必須小于剝蝕 厚度。然而，在地層埋藏達(dá)到一定深度時， 由標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)關(guān)系所計(jì) 算得出的聲波測量值與實(shí)測值有偏差。 說明這種方法對剝蝕量不大 或被剝蝕層段成巖程度不高的地區(qū)適用性較差。沉積物在沉積、埋藏過程中，孔隙度隨埋深的增大呈指數(shù)減小，又 因?yàn)樵诰哂芯鶆蚍植嫉男】紫兜墓探Y(jié)地層中， 孔隙度與傳播時間之間 存在著正比例線性關(guān)系，因而泥頁

4、巖在正常壓實(shí)情況下的聲波時差-深度關(guān)系式 t= tOCH式中，At泥頁巖在深度H處的傳播時間（v s/m）, t0外推至地表的傳播時間（1 s/m）C:正常壓實(shí)趨勢斜率（m-1）H :埋深（m）如果地層為連續(xù)沉積，則泥頁巖聲波時差與深度滿足上述關(guān)系式， 在 半對數(shù)坐標(biāo)系中為線性相關(guān)；如果某一地區(qū)經(jīng)歷了抬升和剝蝕， 那么 泥頁巖聲波時差與深度的正常壓實(shí)趨勢線與未遭受剝蝕地區(qū)的相比， 則向縱坐標(biāo)偏移，即在所有的深度上都向壓實(shí)程度增強(qiáng)方向偏移，根據(jù)這一偏移趨勢大小，將其壓實(shí)趨勢線上延到未經(jīng)歷壓實(shí)的 t0處，則At0與剝蝕面處的高差即為剝蝕厚度。這一原理與方法是建立在泥巖沉積物的壓實(shí)形變?yōu)樗苄孕巫?，?/p>

5、會 發(fā)生回彈”這一前提的基礎(chǔ)上，而且目前人們普遍認(rèn)為其只適用于新 沉積物厚度必須小于地層剝蝕厚度的情況下，否則原泥巖孔隙度將被 改造而失去定量計(jì)算地層剝蝕量的可能.然而，孔隙度并不是埋深的函數(shù)，除了受埋深直接控制的壓力因素外， 沉積速率、沉積環(huán)境、構(gòu)造背景等也對壓實(shí)效應(yīng)產(chǎn)生重要影響，因此 判斷能否運(yùn)用壓實(shí)曲線資料進(jìn)行地層剝蝕量的估算的標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)該是 依據(jù)剝蝕地層厚度與后沉積的地層厚度的大小比較， 而應(yīng)該是判斷剝 蝕前地層的壓實(shí)效應(yīng)是否被后來的沉積地層所改造。造成間斷面之下的地層壓實(shí)趨勢線未被改造的原因主要有如下三種： 1、后來沉積的地層厚度遠(yuǎn)小于剝蝕厚度，其產(chǎn)生的壓實(shí)效應(yīng)不足以 對間斷面之下的地

6、層進(jìn)行改造；2、由于上覆地層的底部存在低滲透 層的隔檔，阻止了上覆地層對下伏地層的壓實(shí)改造；3、由于間斷面上下地層的沉積環(huán)境、沉積速率、及改造背景存在明顯差異，造成界 面上下地層的壓實(shí)趨勢線的斜率不同，而新沉積地層產(chǎn)生的負(fù)荷壓力 還不足以對剝蝕前沉積的地層進(jìn)行改造。因此，我們只要能確定間斷面之下地層的壓實(shí)效應(yīng)未被后來沉積物 所改造，那么，就能依據(jù)其保留下來的剝蝕前的壓實(shí)趨勢線，進(jìn)行恢 復(fù)地層剝蝕量的估算。具體的計(jì)算步驟如下：首先分別對間斷面上下 的聲波時差一埋深曲線進(jìn)行對數(shù)回歸， 得到兩個回歸方程，取埋藏深 度為0 (H = 0),依據(jù)間斷面之上的聲波時差一埋深關(guān)系回歸方程， 求算出地表的聲波

7、時差值 tQ而后將 t0值代入間斷面之下的埋深 -聲波時差回歸方程，得到剝蝕前地表相對于現(xiàn)今地表的深度.該深度與間斷面現(xiàn)今埋深的差值即為剝蝕厚度。 依據(jù)同樣的原理，也可用 作圖法求得地層剝蝕厚度我做過這個，用聲波恢復(fù)的誤差相當(dāng)大，如果想做精細(xì)點(diǎn)的話，還可 以用鏡質(zhì)體反射率、構(gòu)造法等方法進(jìn)行驗(yàn)證。單純的聲波時差法做的剝蝕量可信度太差 做等值線圖也是太惡心了 一個值的差異都能改變整張圖的面貌 如果想用這個方法，還是要選取大段的，穩(wěn)定的泥巖。如果泥沙巖互 層的話，就別用了。最好再借鑒一下前人和臨區(qū)的研究成果。有些井的測井曲線也有問 題，如果擬合出的剝蝕量值太大，干脆就省略掉別用了。還有，想做某區(qū)等值

8、線圖，最好用大量的數(shù)據(jù)值，來確保成圖的可信 度。斜井如何做？斜井可以做，但必須校正，因?yàn)檫@涉及到不整合深度位置的問題。 砂巖也可以做，同樣有相對的原理及適用條件和計(jì)算方法。泥巖聲波時差法計(jì)算孔隙度由 Magara K（1976）年首次提出，其基 本原理是：在沉積物正常沉積壓實(shí)的情況下，泥頁巖的孔隙度隨埋深的增大呈指數(shù)衰減，但是其聲波時差并不因?yàn)榈貙幼V受抬升 剝蝕而發(fā)生改變，并且在均勻分布的小孔隙的固結(jié)地層中，孔隙度與聲波傳播時間之間又存在著正比例的線性關(guān)系（Wyllie等，1956）,因此 Magara K. （1976 ）在總結(jié)了 Athy （1930 ）、Rubey 和Hubbert （1

9、959）等前人的研究成果，提出泥頁巖在正常壓實(shí) 情況下聲波時差與深度在半對數(shù)坐標(biāo)系中為線性相關(guān)，并滿足下列關(guān)系式： t= t0exp（CH）式中，A t泥巖在任意深度 H處的傳播時間（L s/m）; A tQ外 推至地表的未固結(jié)泥巖傳播時間（v s/m）,理論值為 620- 650 v s/m;可根據(jù)研究區(qū)多口井求取平均值 C :正常壓實(shí)趨勢斜率（m-1 ）; H :埋深（m）;具體計(jì)算操作步驟如下：首先分別對剝蝕面（不整合面）上下的泥巖聲波時差埋深曲線進(jìn)行對數(shù)回歸，得到兩個回歸方 程，取埋藏深度為0,并依據(jù)剝蝕面（不整合面）之上的埋深- 聲波時差關(guān)系回歸方程，求算出地表的聲波時差值A(chǔ)tQ而后

10、將求出的At0值代入剝蝕面（不整合面）之下的埋深一聲波時差回歸方程，得到剝蝕前的地表相對于現(xiàn)今地表的深度（或局度），其與剝蝕面（不整合面）的深度差值即為剝蝕厚度。泥巖聲波時差方法有一定的適用條件：即其原理與方法是建立在泥巖沉積物的壓實(shí)形變?yōu)樗苄孕巫儯ó?dāng)較大外力作用于物體 時，如外力作用停止時，所引起的形變并不完全消失，而是由剩 余形變），不會發(fā)生回彈”這一前提的基礎(chǔ)上，由于目前人們普遍 認(rèn)為其可有效地用于剝蝕量較大而埋藏較淺的不整合面的剝蝕 厚度估算，不整合面以上沉積物的厚度必須小于剝蝕厚度，否則原泥巖孔隙度將被改造而失去定量計(jì)算地層剝蝕量的可能（張博全，1992 ;田在藝等，1996 ）,然

11、而，在地層埋藏達(dá)到一定深度 時，由標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)關(guān)系所計(jì)算得出的聲波測量值與實(shí)測值有偏差， 說明這種方法對剝蝕量不大或被剝蝕層段成巖程度不高的地區(qū) 適用性較差。如果泥巖聲波時差在不整合面上下并未出現(xiàn)明顯的 跳躍，表明該區(qū)不整合面上覆沉積地層的壓實(shí)作用已經(jīng)消除了其 下伏地層的原始壓實(shí)印記，那么，聲波時差法就不適合該研究區(qū)。 由于孔隙度并不只是埋深的函數(shù)， 除了受埋深直接控制的壓力因 索外，沉積速率、沉積環(huán)境、構(gòu)造背景、成巖作用、巖石的礦物 成分和顆粒的排列方式以及分選性等也對壓實(shí)效應(yīng)產(chǎn)生重要影 響，因此判斷能否運(yùn)用壓實(shí)曲線資料進(jìn)行地層剝蝕量的估算的標(biāo) 準(zhǔn)不應(yīng)該是依據(jù)剝蝕地層厚度與后沉積的地層厚度的大小

12、比較， 而應(yīng)該是判斷剝蝕前地層的壓實(shí)效應(yīng)是否被后來的沉積地層所 改造。造成間斷面之下的地層壓實(shí)趨勢線未被改造的原因主要有 如下三種：1、后來沉積的地層厚度遠(yuǎn)小于剝蝕厚度，其產(chǎn)生的壓實(shí)效應(yīng)不足以對間斷面之下的地層進(jìn)行改造；2、由于上覆地層的底部存在低滲透層的隔檔， 阻止了上覆地層對下伏地層的壓 實(shí)改造；3、由于間斷面上下地層的沉積環(huán)境、沉積速率、及改 造背景存在明顯差異，造成界面上下地層的壓實(shí)趨勢線的斜率不 同，而新沉積地層產(chǎn)生的負(fù)荷壓力還不足以對剝蝕前沉積的地層 進(jìn)行改造。因此，我們只要能確定間斷面之下地層的壓實(shí)效應(yīng)未 被后來沉積物所改造，那么，就能依據(jù)其保留下來的剝蝕前的壓 實(shí)趨勢線，進(jìn)行恢

13、復(fù)地層剝蝕量的估算。 另外必須有足夠不同埋 深的測試分析數(shù)據(jù)；而且研究層段的次生孔隙率不發(fā)育，避開有大量微裂隙存在構(gòu)造活動帶；一般來說，當(dāng)不整合面的埋深、剝 蝕厚度小于4000米，壓實(shí)規(guī)律明顯。 有效的泥巖段的選取是 準(zhǔn)確讀值的基礎(chǔ)，在選取有效泥巖段時,應(yīng)盡量選擇地層埋深 淺的泥巖讀值；如果深度太深時,不整合面（剝蝕面）下泥巖由 于其中的粘土礦物的變化導(dǎo)致壓實(shí)規(guī)律可能被改變,泥巖聲波時差值與深度關(guān)系曲線不能準(zhǔn)確反映孔隙度隨埋深的變化規(guī)律 因而不能用來精確恢復(fù)剝蝕厚度。為此，本文在讀數(shù)時選擇那 些厚度超過2米的泥巖段讀值。若泥巖段長度很小,聲波時差值 可能受外在的其他因素影響,從而在讀值泥巖點(diǎn)不能有很好的 反映該深度處的聲波時差值。在泥巖上選擇讀值點(diǎn)應(yīng)盡量在深 度上分布均勻,也就是每隔大致差不多的距離讀取泥巖聲波時差值。（彭清華，2009）泥巖聲波時差值的讀取一直是個難題。面臨的主要問題是選取的泥巖段聲波時