前陸盆地深埋擠壓型復(fù)雜膏鹽巖層識別和分布預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種前陸盆地深埋擠壓型復(fù)雜膏鹽巖層識別和分布預(yù)測方法，屬于石油開采與地質(zhì)勘探技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]膏鹽巖是水體遭受蒸發(fā)、鹽分逐漸濃縮后沉淀形成的化學(xué)成因沉積巖，又稱“蒸發(fā)巖” ο在我國沉積盆地內(nèi)，寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)、三疊紀(jì)、白堊紀(jì)和古近紀(jì)遍布了大量的膏鹽巖，聚集較多時(shí)可形成多種沉積礦產(chǎn)(如鉀鹽礦)，可廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、玻璃、炸藥等領(lǐng)域，是一種緊缺的礦物資源，對國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和資源安全具有重要意義。另外，膏鹽巖一般是非滲透層，許多大型、特大型油氣田往往都是以巨厚膏鹽巖層作蓋層，故膏鹽巖層對油氣藏的聚集和保存有重要意義。但是，在油氣勘探和開發(fā)的鉆井過程中，由于膏鹽巖地層易溶易變，經(jīng)常發(fā)生井壁垮塌、井漏和卡鉆事故，因此，準(zhǔn)確識別和預(yù)測膏鹽巖層對保障井場施工安全也很重要。
[0003]現(xiàn)有的膏鹽巖分布預(yù)測方法主要利用地表工作、巖心鉆探、水化學(xué)分析、物探測井等技術(shù)，基于已提出的膏鹽巖沉積理論模型，進(jìn)行鹽巖識別和分布預(yù)測。
[0004]根據(jù)現(xiàn)有的膏鹽巖沉積理論模型，膏鹽巖層往往與碳酸鹽巖共存，且具有明顯的平面分帶性，常呈牛眼狀分布，從盆地邊緣向中心的巖性依次為石灰?guī)r、白云巖、膏巖、石鹽及鉀鎂鹽巖等；膏鹽巖偶與碎肩巖共存，其巖性變化為砂礫巖、泥巖、泥灰?guī)r、膏鹽巖。這與鹽水濃縮過程中礦物結(jié)晶順序密切相關(guān)，但僅能用于識別和解釋蒸發(fā)巖所在巖石層序的巖性序列，對于含鹽盆地內(nèi)部膏鹽巖的分布位置有指導(dǎo)作用，但也僅能根據(jù)巖性序列指出其分布方向，無法對其分布做出準(zhǔn)確預(yù)測。
[0005]地表工作方法主要通過調(diào)查鹽泉或者膏鹽巖露頭點(diǎn)，尋找親鹽巖石的指示礦物如天青石、菱鎂礦、自形石英及其他鹵素沉積物;尋找鹽溶產(chǎn)物(例如鹽溶角礫巖、巖溶假晶)；詳細(xì)測量膏鹽巖地層的野外剖面，分析其沉積相特征及變化，確定可能的膏鹽巖層位。巖心鉆探方法主要通過鉆井，直接收集各井點(diǎn)的膏鹽巖巖石標(biāo)本，確定膏鹽巖層的巖性和厚度。水化學(xué)分析方法是通過分析地下水的基本要素(礦化度、水質(zhì)類型)及其與成礦有關(guān)的元素富集程度(鉀、溴、氯、鎂等)，來判斷該地區(qū)是否發(fā)育膏鹽巖層的一種化學(xué)分析方法。這些地質(zhì)類方法可以準(zhǔn)確識別膏鹽巖層的巖石類型和巖性序列，但只是從單個(gè)地質(zhì)點(diǎn)出發(fā)，無法從平面的角度精細(xì)預(yù)測膏鹽巖的分布范圍。
[0006]物探測井技術(shù)包括電法、重力法、地震法及放射性測井法等幾種技術(shù)。電法主要分析鹵水的電阻值判斷巖性，具體包括電剖面法和電測物探法，前者可以識別巖性，后者主要用來預(yù)測范圍。重力法是根據(jù)膏巖或鹽巖地層密度特點(diǎn)，重力測量結(jié)果的異常來確定鹽層的埋深、厚度和分布范圍。地震法主要利用膏鹽巖層的地震反射特征來探測埋藏較淺、范圍不大的鹽丘構(gòu)造。這幾種技術(shù)對于膏鹽巖的識別和預(yù)測也具有各自的局限性，例如地震法對于埋深較大的膏鹽巖層識別準(zhǔn)確率較低，重力法受到地層密度的影響較大，電法勘探受到鹵水濃度的影響，在對范圍不大、巖性簡單和巖層變形不強(qiáng)烈的膏鹽巖層發(fā)育地區(qū)，這兩種方法比較實(shí)用。但是如果遇到原始沉積是巖性序列就較為復(fù)雜、后期在前陸構(gòu)造背景下膏鹽巖受構(gòu)造擠壓發(fā)生了蠕變、流動(dòng)、揉皺、重復(fù)和疊置時(shí)，例如前陸盆地背景下的膏鹽巖層，上述這些物探測井方法就無能為力了，無法做到精細(xì)識別和預(yù)測。
[0007]目前而言，現(xiàn)有的地質(zhì)理論模型對膏鹽巖的識別比較有效，因?yàn)橥ㄟ^地表工作和巖心鉆探可以直接獲得膏鹽巖層的巖石類型、巖性垂向變化序列和膏鹽巖層厚度，從而預(yù)測膏鹽巖的分布邊界。例如通過露頭區(qū)的巖性序列和盆地覆蓋區(qū)的巖性序列進(jìn)行對比，判斷井點(diǎn)或露頭點(diǎn)的巖性分布特征，根據(jù)膏鹽巖環(huán)帶分布特征加以判斷該井點(diǎn)或露頭點(diǎn)所處在環(huán)帶哪個(gè)位置，從而判斷膏鹽巖的分布范圍。但是這種方法僅能判斷出哪些范圍內(nèi)有膏鹽巖，但是具體厚度無法刻畫，且僅針對于簡單的膏鹽巖層或者巖性較為單一的膏鹽巖丘，對于前陸盆地背景下的擠壓型復(fù)雜膏鹽巖層而言，這種方法顯得力不從心。
[0008]這種方法的缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。首先，地表工作依靠露頭區(qū)的出露巖石，無法將巖性直接應(yīng)用于盆地覆蓋區(qū)，需要根據(jù)巖性序列進(jìn)行推斷;這種推斷在理想模型下(即環(huán)帶分布模式)是可以的，但是在強(qiáng)烈構(gòu)造擠壓后膏鹽巖層巖性序列發(fā)生重復(fù)或反轉(zhuǎn)的前陸盆地是行不通的，因?yàn)楦帑}巖的厚度已經(jīng)發(fā)生了變化，井點(diǎn)的變化可以通過已鉆井來揭示，但井間的這種變化是無法判斷的。
[0009]其次，受到鉆井取心成本的控制，巖心鉆探在盆地覆蓋區(qū)得到的只是少量井點(diǎn)、部分井段的巖性序列，也不足以反映全井段或者全盆地的巖性分布。例如在塔里木盆地北部某坳陷總面積約2.8X104km2，僅有探井40余口，且分布不均，根本無法控制全區(qū)膏鹽巖的平面分布，更何況受到強(qiáng)烈構(gòu)造擠壓后，膏鹽巖的厚度變化在平面上并非線性趨勢變化，因此現(xiàn)有技術(shù)無法滿足膏鹽巖層的精細(xì)刻畫和預(yù)測。
[0010]現(xiàn)有的物探測井方法對膏鹽巖的分布預(yù)測有兩個(gè)方面的技術(shù)，一個(gè)是通過測井資料進(jìn)行解釋和識別膏鹽巖層，第二個(gè)是根據(jù)膏鹽巖的巖石物理特征，通過地震資料或者電法資料對膏鹽巖層平面分布特征進(jìn)行反演預(yù)測，例如采用測井約束稀疏脈沖反演方法，即通過巖石物理建模計(jì)算巖石物理彈性參數(shù)，確定井上的膏巖、鹽巖波阻抗范圍，利用Jason軟件計(jì)算三維空間的波阻抗體，根據(jù)膏巖、鹽巖的波阻抗范圍圈定膏鹽巖的展布，其中最重要的參數(shù)就是依靠地震速度譜(參見CN101556337A “一種確定地下深層特殊巖性體的方法”)。
[0011]上述方法在膏鹽巖層變化較小的地區(qū)可以適用，例如東部拉張背景的斷陷盆地、中部穩(wěn)定的克拉通盆地內(nèi)的膏鹽巖變形往往沒有那么強(qiáng)烈，而且有變形往往是正斷層的缺失或者是簡單的褶皺穹窿，而對于西部前陸盆地?cái)D壓型的膏鹽巖層來說，這種簡單的地球物理反演方法則有些捉襟見肘。首先，前陸盆地構(gòu)造擠壓往往形成多個(gè)沖斷帶，膏鹽巖層會隨著沖斷帶的疊加而發(fā)生垂向逆沖疊加。因此，這種疊加導(dǎo)致垂向上可以出現(xiàn)多個(gè)相互間隔的膏鹽巖層，利用上述現(xiàn)有的物探測井方法是無法準(zhǔn)確預(yù)測的。其次，山前地震資料信噪比低，所依靠的地震速度譜資料失真，而電法探測的精確度較低，沒有很好的層的概念，難以反映深層巖性的準(zhǔn)確變化。
[0012]因此，研發(fā)出一種前陸盆地深埋擠壓型復(fù)雜膏鹽巖層識別和分布預(yù)測方法，仍是本領(lǐng)域亟待解決的問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種前陸盆地深埋擠壓型復(fù)雜膏鹽巖層識別和分布預(yù)測方法。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)對前陸盆地背景下形成的受到強(qiáng)烈構(gòu)造擠壓發(fā)生變形的復(fù)雜膏鹽巖層內(nèi)部巖性序列的古環(huán)境恢復(fù)以及變形后的現(xiàn)今膏鹽巖層的精細(xì)刻畫和預(yù)測。
[0014]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種前陸盆地深埋擠壓型復(fù)雜膏鹽巖層識別和分布預(yù)測方法，其包括以下步驟:
[0015](I)獲取前陸盆地深埋擠壓型復(fù)雜膏鹽巖層的露頭數(shù)據(jù)和/或測井?dāng)?shù)據(jù)和/或鉆井?dāng)?shù)據(jù)以及三維重磁電震數(shù)據(jù)；
[0016](2)通過對比露頭數(shù)據(jù)的巖性垂向變化規(guī)律、和/或?qū)︺@井?dāng)?shù)據(jù)和/或測井?dāng)?shù)據(jù)中的巖性垂向變化進(jìn)行判別，保留因?yàn)槌练e環(huán)境變化引起的巖性序列，消除構(gòu)造擠壓與斷層重復(fù)引起的膏鹽巖層變形和疊置的序列，最終建立研究區(qū)膏鹽巖的原始巖性序列(即原始沉積序列)，通過該序列恢復(fù)研究區(qū)的古地貌模型，并恢復(fù)現(xiàn)今的構(gòu)造模型；
[0017](3)用鉆井?dāng)?shù)據(jù)標(biāo)定相同深度的三維重磁電震數(shù)據(jù)，開展三維重磁電震聯(lián)合反演，依靠步驟(2)中得到的膏鹽巖的原始巖性序列和現(xiàn)今的構(gòu)造模型，在地層框架內(nèi)通過電法和/或地震相和/或密度異常，開展鉆井周圍地區(qū)膏鹽巖層的巖性巖相解釋，識別巖性，圈定各巖性的邊界，確定巖性序列平面分布規(guī)律(包括厚度及邊界)，完成前陸盆地深埋擠壓型復(fù)雜膏鹽巖層識別和分布預(yù)測。
[0018]在本發(fā)明中，主要涉及的技術(shù)術(shù)語的定義如下所述。前陸盆地:位于造山帶前緣與相鄰克拉通之間的沉積盆地；由巖石圈擠壓撓曲沉降作用而形成的沉積盆地，發(fā)育于聚合、碰撞或擠壓環(huán)境;一般為位于造山帶與克拉通之間的山前拗陷;具有與擠壓有關(guān)的、從造山帶-前淵-前隆的不對稱的構(gòu)造-地層格架。膏巖:蒸發(fā)巖的一種，主要由石膏和硬石膏組成的巖石。鹽巖:蒸發(fā)巖的一種，由可溶鹽類組成的化學(xué)成因沉積巖的統(tǒng)稱，主要由石鹽組成。深埋擠壓型