0 引言
1 研究区地质概况
2 地层剥蚀量计算
通过对剥蚀量多种计算方法的尝试，沙四上亚段、沙四下亚段、孔店组的声波时差、密度等测井数据难以用于计算剥蚀量，因而选择地层厚度趋势法开展地层剥蚀量计算。地层厚度趋势法基于理想状态下剥蚀前地层的厚度均一或均匀变化，依据区域地震资料上地层的地球物理成像特征，在区域剖面上找出易追踪、厚度稳定的地层段。从未被剥蚀地层开始追踪寻找初始剥蚀点，计算地层段的变薄率，推算出地层厚度变化趋势，从而计算地层剥蚀前沉积厚度。
地层厚度趋势法前提是在盆地沉降中心上下地层为整合接触或者平行不整合接触，研究区沙四下亚段和孔一段在洼陷西北部均发育一定范围的暗色泥岩，并且在洼陷深凹带上下地层产状一致，符合该方法的要求。利用地震剖面、沉积相发育完整性等补充缺失地层，进而编绘了渤南洼陷沙四下亚段顶部地层剥蚀厚度图（图2）。从地层剥蚀厚度等值线图可以看出渤南洼陷主要剥蚀区分布在洼陷中南部，剥蚀地层厚度分布于10~60 m之间，渤南洼陷Es 4 x顶面剥蚀最大厚度分布于罗6井到罗12井之间，向四周逐渐变薄。
3 地层压实校正计算
地层在埋藏过程中，随着上覆沉积物的不断增加，其孔隙度不断减小，地层厚度也逐渐变薄（图3）。在古构造恢复过程中，由于盆地内部不同区域地层的埋深存在较大差异，导致相同时期沉积的地层压实程度也有较大差异，因而需要进行去压实校正。去压实校正实际是地层孔隙度的恢复，现有的压实校正方法是基于“地层骨架体积不变”和“地层骨架质量不变”的理论基础上形成的，核心为孔隙度—深度函数和密度—深度函数的求取与应用。最成熟的一种方法是利用声波时差资料获得孔隙度—深度关系曲线，从而进行去压实计算。现有方法主要利用实验数据获得相关函数，存在实验数据量有限以及泥岩孔隙度难以测试等问题。砂岩可以通过声波时差测井资料开展孔隙度计算，但泥岩地层利用声波时差数据计算出的孔隙度与真实值误差较大，所以声波时差法在具体实现过程中仍存在许多问题。
现阶段去压实校正主要采用孔隙度恢复的方法，理论上可以通过已钻井的泥岩孔隙度统计方法来制作泥岩压实曲线，从而实现去压实恢复［6］，但该方法需要大量实验数据来支撑，要付出较大的经济成本。
式中： 为任意深度的孔隙度，%； 为地表孔隙度，%； 为残余孔隙度，%；z为深度，m；α为常数； ，M为水平应力与垂向应力的比值；g为重力加速度，m/s2。
虽然式（1） 能得到某地区不同埋深造成孔隙度下降的程度，但是各个参数取值获取难度较大，计算过程复杂，并且在地层中泥岩/砂岩含量变化巨大的地层，更加难于实现孔隙度变化的计算。
针对某个沉积盆地或者沉积盆地的部分单元，首先通过三维地震资料的解释，获得目的层的地层格架，由于地层在盆地中的位置不同，其埋深也存在较大差异（图4），因而通过目标区内钻井的密度测井（DEN）数据来恢复地层的压实量，从而获得压实前的地层厚度图，进而利用地层厚度图法获得研究区的古构造图。虽然地层沉降过程中砂岩内存在胶结物沉淀等成岩作用，但地层骨架物质发生的变化较小，因而假定地层骨架物质近似守恒，可以利用密度测井（DEN）数据来恢复地层压实。如图3所示，相同的地层在不同深度，由于上覆地层压力增加，其内部孔隙逐渐变小，从而导致地层厚度变薄，在此过程中，地层的密度也逐渐增加，不存在矿物溶解等情况下，地层矿物骨架遵循物质守恒，所以同一段地层的平均密度ρ与地层厚度的乘积是恒定的。即在图3中，ρ A×H A=ρ B×H B=ρ C×H C。所以利用密度测井（DEN）数据获得目的层的密度（图5），从而计算该地层在地表环境下的厚度H 0。
式中： 为地表地层厚度，m； 为密度测井数据，g/cm3； 为地表地层平均密度，g/cm3；H为测井数据点的间距，一般取值0.125 m。
基于2种压实恢复方法的优缺点，在常规地层中采用孔隙度压实校正法，在非均质性强和异常高压地层中采用密度测井（DEN）压实校正法。在校正后地层剖面图基础上进行平衡计算，将剖面恢复到未变形状态。
4 构造平衡剖面分析
通过地层压实校正计算，可以将具有密度测井数据的钻井地层厚度恢复到地表等效地层厚度，在此基础上，利用第一步获得的构造剖面，通过地层厚度及深度数据获得计算公式（图5）：
图6 构造平横剖面恢复过程示意Fig.6 Schematic diagram of the restoration process of constructing a horizontal cross-section |
5 三维古构造恢复
5.1 技术原理及适用条件
层拉平古构造恢复法是一种获得的近似古构造的良好方法，但是其短板也显而易见，要恢复更为准确的古构造必须解决地层剥蚀量计算、地层压实校正以及古水深校正等问题。其中古水深校正一般用指示古水深的古生物或岩矿特征进行校正，当顶面为最大洪泛面时地表落差较小，古水深对古构造的影响较小，可以不进行此项校正。结合渤南地区本文在古构造恢复中只开展地层剥蚀量计算和去压实恢复计算。
5.2 研究流程
准确的古构造恢复以盆地大量基础研究成果为基础，其基本流程是：①盆地的地质背景和构造特征研究；②层序参照顶底面的选择，并利用合成记录标准层进行精细解释；③构造差异校正；④地层倾角校正；⑤利用相关的物探软件进行顶面层拉平操作；⑥通过地层剥蚀量计算结果与地震资料解释的残留地层的累积获得完整沉积地层的厚度图；⑦利用去压实恢复计算方法，获得压实前地层厚度，通过印模法得到的底面形态可以认为是该地层沉积前的相对古构造。
5.3 断层影响校正与视厚度恢复
倾角校正流程：①顶底深度层位相减得到地层视厚度；②计算地层底部的地层倾角；③基于真厚度与视厚度转换公式，将视厚度转为真厚度。通过沙四下亚段古构造校正前后的对比，校正后的古构造极大地消除了断层的影响，更真实地反映出沙四下亚段沉积时的地貌特征。
5.4 三维古构造恢复结果分析
通过地震资料获取目地层真厚度后，基于剥蚀量计算结果、地层压实校正结果等编制三维古构造图。图11为渤南洼陷沙四下亚段（Es 4 x）古构造三维空间形态图，古地形整体呈现南高北低、西高东低特征，渤深X10井北东是渤南洼陷的沉降中心，沉积中心地层厚度最大可达1 200 m左右；研究区西北部义深7井—义深9井一带发育多条东南向延伸的小型沟槽，研究区东南部义125井、义97井一带发育多条北西向延伸的沟槽；研究区南部罗36井、义176井附近发育多条近南北向延伸的沟槽；义171井、义178井、义11井及义172井连线为一低凸起，与西南地层间形成一北西走向的较深沟槽。古构造对地层沉积发育影响十分明显，尤其是古沟谷和坡折带，古沟槽指示着储层相对有利发育区。
6 结论
（1）现有的孔隙度恢复压实校正方法在地层泥岩/砂岩含量稳定且不存在异常高压地层内具有较好的应用效果，而在非均质性强或者异常高压地层中，该方法由于孔隙度与深度关系过于复杂而应用效果较差。本文研究通过引入密度测井（DEN）数据，利用地层物质守恒原则，提出一种新的压实校正方法，该方法可以很好地解决超高非均质地层和异常高压地层的压实恢复问题。
（2）利用新的地层压实校正方法，引入密度测井（DEN）压实校正法开展地层厚度恢复，在压实校正后的剖面图上，利用地层剖面面积守恒原则，将变形的地层剖面恢复到变形前的状态，通过该方法获得的构造平衡剖面更为合理。
（3）利用层拉平古构造恢复法，通过地震资料获取地层厚度，通过断层影响校正与视厚度恢复等研究，并利用上述剥蚀量、压实校正、构造平衡剖面分析方法获取沉积时地层厚度，利用3D成图软件编绘古构造三维空间形态图，新古构造图可以更真实地反映出渤海湾盆地济阳坳陷渤南洼陷沙四下亚段沉积时的地貌特征。
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