检测地壳中最大水平应力方向和相对大小的方法

摘要

本发明涉及一种确定地壳内沉积盆地中最大水平应力的方向和相对大小的方法。特别是该方法在确定应力的方向和大小时，使用地震反射数据。该方法涉及从地震数据中确定切割上层大陆地壳的断层，并且结合全球同步压缩结构例如背斜，使用这些断层以映射水平的应力。本发明在碳氢化合物勘探和开采工业中具有特别的应用，并且具有提供钻井前的结果数据的优点。

说明书

本发明涉及地震反射数据，特别涉及这些数据在确定地壳中沉积盆地内作用的应力方向和大小中的作用。本发明特别应用于碳氢化合物勘探和开采工业中，并且在下文中，联系这种特定应用对于说明本发明将是很方便的。但是应理解本发明具有更广泛的应用。

勘探碳氢化合物是一件危险的事情。不能保证已经确定为可能包含碳氢化合物的区域，通常被称为矿藏，之后将会提取这些碳氢化合物。碳氢化合物，特别是石油和天然气积聚起来，并在地壳沉积盆地中形成储备。由于密度和气孔压力的差异，以及从地壳内部产生的压缩应力，使得石油和天然气会渗入到沉积盆地中。石油和天然气穿过沉积盆地后会上升，直到由一个密封层如页岩层而停止，在这里它将积聚起来并形成储备。

成功提取出碳氢化合物的处理要求了解穿过这些矿藏作用的应力。作用在任何矿藏上的应力，其相互垂直的压缩分量可以分组为S_V(竖直应力)、S_H(最大水平应力)、S_h(最小水平应力)。同时，对于勘探和提取过程的各个阶段来说，都要求评价这些应力，当钻凿一个提取井孔时，这种评价特别重要。更具体地说，当这些应力分量不相等时，它们会使井孔横截面从圆形变形成椭圆形，在某些情况下，这就将导致井孔塌陷，这就是已知的井孔断口。但是，适当设计的井孔足可使这些应力分量相等以实现碳氢化合物的提取。不幸的是，利用现有技术，一般是通过监视井孔的变形而了解应力分量。一旦出现井孔断口，很明显这种信息就来得太迟了。

本发明的一个目的是在钻井前提供一种确定矿藏内作用的应力分量的方法。本发明还一个目的是提供一种确定矿藏内作用的应力分量的方向和相对大小的方法。

当今大陆运动的板块构造论要求S_H目前在许多沉积盆地中是应力的一个良好的中间分量，该应力限于与地堑轴平行。根据关于过去和目前板块构造论，在很多的板块边缘和板块内部，地堑是在垂直于大陆板块扩展运动的方向上形成。但是，从地震、井孔断口获得的结果来看，以及从上层地壳各种位置中取到的矿井和岩心孔应变数据所获得的结果来看，并支持这种观点。这些数据表明存在基本的压缩力，并且S_H与含有石油和天然气储备的目前许多盆地相垂直。而且，这些数据还表明S_H正作用于许多板块边缘和板块内部。

不幸的是，地震数据扩展得太广而不能提供足够的作为盆地碳氢化合物勘探和单一矿藏开采的应力信息。如上所述，井孔断口数据只有在钻凿后才能得到。

地震反射数据可以解释成：表明作为压缩的结果已经形成了许多特性。地震反射数据还可以解释为进一步提出产生这些结构的压缩时期开始于大约5百万年前的上新世地质期，以及从至少2亿4千万年前的三叠纪早期开始，就已经反复出现了相似的压缩脉冲时期。当比较从地球周围获得的地震数据时，就可以将该脉冲时期解释为全球同步的。在图1中列出了这种全球同步脉冲。

为了本说明的目的，术语基本竖直、基本水平、基本平行和基本垂直将包括45度内的方向。

根据本发明，提供一种确定矿藏内层位上最大水平应力(S_H)方向的方法，包括下面的步骤：

a)获得矿藏内的多个地震反射数据线；

b)选择基本最大倾角方向上穿过矿藏的至少两条地震反射数据

  线；

c)选择至少再一个沿矿藏纵轴的地震线；

d)在选择的地震线上确定至少一个基本竖直的地壳切割断层；

e)在选择的地震线上确定多个层位；

f)确定和分配多个带有地质年代的层位；

g)在选择的地震线上确定在压缩脉冲时期中产生的至少一个层

  位；

h)从步骤g中选择至少一个层位，该层位由至少一个被确定的

  地壳切割断层来切割；

i)在平面上映射在步骤h中选择的层位上的地壳切割断层，；

j)在步骤i中所确定的层位之内确定至少一个背斜；

k)在平面上映射在步骤j中所确定的层位上的该背斜，；

l)选择至少一个被映射的背斜，在平面视图上，该背斜基本平

  行于在步骤i中所映射的邻近的地壳切割断层地延伸；

其中，S_H基本地垂直于该层位中所选择的背斜。

根据本发明的另一方面，提供一种确定矿藏内层位上最大水平应力(S_H)方向的方法，包括下面的步骤：

a)获得矿藏内的多个地震反射数据线；

b)选择基本最大倾角方向上穿过矿藏的至少两条地震反射数据

  线；

c)选择至少再一个沿矿藏纵轴的地震线；

d)在选择的地震线上确定至少一个基本竖直的地壳切割断层；

e)在选择的地震线上确定多个层位；

f)确定和分配多个带有地质年代的层位；

g)在选择的地震线上确定在压缩脉冲时期中产生的至少一个层

  位；

h)从步骤g中选择至少一个层位，该层位由至少一个被确定的

  地壳切割断层来切割；

i)在平面上映射在步骤h中选择的层位上的地壳切割断层，；

j)在步骤i中所确定的层位之内，确定至少一个向斜；

k)在平面上映射在步骤j中所确定的层位上的该向斜，；

l)选择至少一个被映射的向斜，在平面视图上，该向斜基本平

  行于在步骤i中所映射的邻近的地壳切割断层地延伸；

  其中，S_H基本地垂直于该层位中所选择的向斜。

根据本发明的又一方面，提供一种确定矿藏内层位上最大水平应力(S_H)方向的方法，包括下面的步骤：

a)获得矿藏内的多个地震反射数据线；

b)选择在基本最大倾角方向上穿过矿藏的至少两条地震反射数

  据线；

c)选择至少再一个沿矿藏经度轴的地震线；

d)在选择的地震线确定至少一个基本竖直的地壳切割断层；

e)在选择的地震线上确定多个层位；

f)确定和选择多个带有地质年代的层位；

g)在选择的地震线上确定在压缩脉冲时期中产生的至少一个层

  位；

h)从步骤g中选择至少一个层位，该层位由至少一个被确定的

  地壳切割断层来切割；

i)在平面上映射在步骤h中选择的层位上的地壳切割断层，；

j)在步骤i中所确定的层位之内，确定至少一个相反断层；

k)在平面上映射在步骤j中所确定的层位上的该相反断层，；

l)选择至少一个被映射的相反断层，在平面视图上，该相反断

  层基本平行于在步骤i中所映射的邻近的地壳切割断层地延

  伸；

其中，S_H基本地垂直于该层位中所选择的相反断层。

根据本方面的再一方面，提供一种确定矿藏内层位上最大水平应力(S_H)方向的方法，包括下面的步骤：

a)获得矿藏内的多个地震反射数据线；

b)选择基本最大倾角方向上穿过矿藏的至少两条地震反射数据

  线；

c)选择至少再一个沿矿藏经度轴的地震线；

d)在选择的地震线，确定至少一个基本竖直的地壳切割断层；

e)在选择的地震线上确定多个层位；

f)确定和选择多个带有地质年代的层位；

g)在选择的地震线上确定压缩脉冲时期产生的至少一个层位；

h)从步骤g中选择至少一个层位，该层位由至少一个被确定的

  地壳切割断层来切割；

i)在平面上映射在步骤h中选择的层位上的地壳切割断层，；

j)在步骤i中所确定的层位之内，确定至少一个非地壳切割正

  常断层；

k)在平面上映射在步骤j中所确定的层位上的该非地壳切割正

  常断层；

l)选择至少一个被映射的非地壳切割正常断层，在平面视图中，

  该非地壳切割正常断层基本垂直于在步骤i中所映射的邻近

  的地壳切割断层地延伸；

其中，S_H基本地平行于该层位中所选择的非地壳切割正常断层。

根据本方面的又一方面，提供一种确定矿藏内层位上最大水平应力(S_H)方向的方法，包括下面的步骤：

a)获得矿藏内的多个地震反射数据线；

b)选择基本最大倾角方向上穿过矿藏的至少两条地震反射数据

  线；

c)选择至少再一个沿矿藏经度轴的地震线；

d)在选择的地震线确定至少一个基本竖直的地壳切割断层；

e)在选择的地震线上确定多个层位；

f)确定和选择多个带有地质年代的层位；

g)在选择的地震线上确定压缩脉冲时期产生的至少一个层位；

h)从步骤g中选择至少一个层位，该层位由至少一个被确定的

  地壳切割断层来切割；

i)在平面上映射在步骤h中选择的层位上的地壳切割断层，；

j)在层位步骤S内，确定至少一个带有右或右旋方向偏移量的

  非地壳切割走向滑动断层，以及带有左或左旋方向偏移量的

  第二个非地壳切割走向滑动断层；

k)在平面上映射在步骤j中所确定的层位上的该非地壳切割走

  向滑动断层；

l)选择至少一个被映射的非地壳切割走向滑动断层，在平面视

  图中，该非地壳切割走向滑动断层基本垂直于在步骤i中所

  映射的邻近的地壳切割断层地延伸；

其中，S_H基本地平行于由该层位上所选的右旋和左旋非地壳切割走向滑动断层形成的相反的接近部分。

根据前述方面的方法还可以包括：

m1)确定至少一个在步骤i中确定的层位内的背斜，

n1)在平面上映射在步骤m1确定的层位上的背斜，

o1)选择至少一个被映射的背斜，在平面视图上，该背斜基本平行于在步骤i中映射的邻近地壳切割断层地延伸，

其中，S_H基本地垂直于在该层位中所选择的背斜。

根据前述方面的方法还可以包括：

m2)确定至少一个在步骤i中确定的层位内的向斜，

n2)在平面上映射在步骤m2确定的层位上的向斜，

o2)选择至少一个被映射的向斜，在平面视图上，该向斜基本平行于在步骤i中映射的邻近地壳切切割断层地延伸，

其中，S_H基本地垂直于在该层位中所选择的向斜。

根据前述方面的方法还可以包括：

m3)确定至少一个在步骤i中确定的层位内的相反断层，

n3)在平面上映射在步骤m3确定的层位上的相反断层，

o3)选择至少一个被映射的相反断层，在平面视图上，该相反断层基本平行于在步骤i中映射的邻近地壳切割断层地延伸，

其中，S_H基本地垂直于在该层位中所选择的相反断层。

根据前述方面的方法还可以包括：

m4)确定至少一个步骤i确定的层位内的非地壳切割正常断层，

n4)在平面上映射步骤m3确定的层位上的非地壳切割正常断层，

o4)选择至少一个被映射的非地壳切割正常断层，在平面视图上，该非地壳切割正常断层基本垂直于在步骤i中映射的邻近地壳切割断层地延伸，

其中，S_H基本平行于在该层位中所选择的非地壳切割正常断层。

根据前述方面的方法还可以包括：

m5)在步骤i中确定的层位内，确定至少一个带有右或右旋方向偏移量的非地壳切割走向滑动断层，以及带有左或左旋方向偏移量的第二个非地壳切割走向滑动断层，

n5)在平面上映射在步骤m5确定的层位上的非地壳切割走向滑动断层，

o5)选择至少一个被映射的非地壳切割走向滑动断层，在平面视图上，该非地壳切割走向滑动断层基本垂直于在步骤i中映射的邻近地壳切割断层地延伸，

其中，S_H基本地平行于由该层位上所选的右旋和左旋非地壳切割走向滑动断层形成的相反的接近部分。

根据前述方面的方法还可以包括：

p1)重复步骤g至少一个不同的压缩脉冲时期，

q1)确定至少一个在步骤p1中确定的层位内的背斜，

r1)在平面上映射在步骤q1确定的层位上的背斜，

s1)将来自r1的映射平面图叠加到来自i的映射平面图上，

t1)从步骤r1中选择至少一个被映射的背斜，在平面视图上，该背斜基本平行于在步骤i中映射的邻近地壳切割断层地延伸，

其中，S_H基本地垂直于在从步骤p1确定的层位中的从步骤t1选择的背斜。

根据前述方面的方法还可以包括：

p2)重复步骤g至少一个不同的压缩脉冲时期，

q2)确定至少一个在步骤p2中确定的层位内的向斜，

r2)在平面上映射在步骤q2确定的层位上的向斜，

s2)将来自r2的映射平面图叠加到来自i的映射平面图上，

t2)从步骤r2中选择至少一个被映射的向斜，在平面视图上，该向斜基本平行于在步骤i中映射的邻近地壳切割断层地延伸，

其中，S_H基本地垂直于在从步骤p2确定的层位中的从步骤t2选择的向斜。

根据前述方面的方法还可以包括：

p3)重复步骤g至少一个不同的压缩脉冲时期，

q3)确定至少一个在步骤p3中确定的层位内的相反断层，

r3)在平面上映射在步骤q3确定的层位上的相反断层，

s3)将来自r3的映射平面图叠加到来自i的映射平面图上，

t3)从步骤r3中选择至少一个被映射的相反断层，在平面视图上，该相反断层基本平行于在步骤i中映射的邻近地壳切割断层地延伸，

其中，S_H基本地垂直于在从步骤p3确定的层位中的从步骤t3选择的相反断层。

根据前述方面的方法还可以包括：

p4)重复步骤g至少一个不同的压缩脉冲时期，

q4)确定至少一个步骤p4中确定的层位内的非地壳切割正常断层，

r4)在平面上映射步骤q4确定的层位上的非地壳切割正常断层，

s4)将来自r4的映射平面图叠加到来自i的映射平面图上，

t4)从步骤r4中选择至少一个被映射的非地壳切割正常断层，在平面视图上，该非地壳切割正常断层基本垂直于在步骤i中映射的邻近地壳切割断层地延伸，

其中，S_H基本地平行于在从步骤p3确定的层位中，从步骤t3选择的非地壳切割正常断层。

根据前述方面的方法还可以包括：

p5)重复步骤g至少一个不同的压缩脉冲时期，

q5)在步骤p5中确定的层位内，确定至少一个带有右或右旋方向偏移量的非地壳切割走向滑动断层，以及带有左或左旋方向偏移量的第二个非地壳切割走向滑动断层，

r5)在平面上映射在步骤q5确定的层位上的非地壳切割走向滑动断层，

s5)将来自r5的映射平面图叠加到来自i的映射平面图上，

t5)选择那些被映射的非地壳切割走向滑动断层，在平面视图上，该非地壳切割走向滑动断层基本垂直于在步骤i中映射的邻近地壳切割断层地延伸，

其中，S_H基本地平行于在步骤p5确定的层位上，由来自步骤5的右旋和左旋走向滑动断层所形成的相反的接近部分。

优选地，确定与分配步骤f包括获得测量井孔数据，以及包括执行那些数据的古地理学分析，以给层位分配年代。或者确定和分配步骤f包括在选择的地震线上确定至少一个在压缩脉冲时期形成的全球独特的层位，还包括通过参考全球同步压缩脉冲的图表，给压缩脉冲时期形成的前面和后面的层位分配年代。

优选地，确定至少一个基本竖直地壳切割断层的步骤包括在选择的地震线上确定上层地壳，以及将切割上层地壳的断层确定成地壳切割断层。或者，确定至少一个基本竖直地壳切割断层的步骤包括确定至少一个基本竖直的断层，以及在下述断层区域中获得地震数据，该数据表明S_H是基本在水平面上，并且近似垂直于在地震数据区域中另一个平行倾向基本竖直断层，以及将这样的断层确定为地壳切割断层。

根据本方面的再一方面，提供一种确定矿藏内层位上的相对于最大竖直应力(S_V)的最大水平应力(S_H)大小的方法，包括以下步骤：

a)获得矿藏内的多个地震反射数据线；

b)选择基本最大倾角方向上穿过矿藏的至少两条地震反射数据

  线；

c)选择至少再一个沿矿藏纵轴的地震线；

d)在选择的地震线上确定至少一个基本竖直的地壳切割断层；

e)在选择的地震线上确定多个层位；

f)确定和分配带有地质年代的多个层位；

g)在选择的地震线上，确定在压缩脉冲时期中产生的至少一个

  层位；

h)从步骤g中选择至少一个层位，该层位由至少一个被确定的

  地壳切割断层切割；

i)在平面上映射在步骤h中选择的层位上的地壳切割断层；

j)在所选择的压缩脉冲时期形成的层位上的地震线上，确定背

  斜以及非地壳切割相反断层，后两者的结构平行于层位中的

  地壳切割断层延伸；

k)在平面上映射所选择层位的被确定的背斜以及非地壳切割相

  反断层；

l)确定所选择的层位中的区域，其中背斜由非地壳切割相反断

  层来竖直交叉；

m)确定所选择的层位中的区域，其中，背斜不被任何断层交叉，

  其中，在由相反断层交叉的区域内，S_H的大小相对于S_V更大。

  该确定大小的方法还可包括：

o)确定在所选择层位中地震线上的区域，其中背斜不被任何断层

  交叉，

p)在选择的层位正常断层或走向滑动断层中的地震线上确定区

  域，在该处背斜由正常断层或走向滑动断层基本纵向交叉，

q)在所选择的层位区域中的地震线上确定没有背斜的区域，

其中，从步骤m确定的区域到步骤p确定的区域中，S_H的大小相对于S_V是逐步减少的。

该方法最好包括：对于在压缩脉冲时期产生的多个层位，重复该确定相对大小的方法，还包括外推在层位之间获得的结果。

本发明具有多种应用和优点，其中一些在下面予以明确。

正确地指导钻井是很重要的，以便使作用在井孔上应力的效果基本地降到最小。希望在钻井之前能够确定S_H的方向，以及S_H相对于S_V的大小，以增大使作用在井孔上应力相等的可能性，因而，通过使用最有效的钻井流体密度，来提高井孔壁的稳定性。

如果S_H的方向在矿藏区域中是变化的，并且，如果存在应力各向异性如S_V大于(＞)S_H，和/或S_H＞S_h，则穿过井孔的应力差将根据井孔的方向和倾斜变化。因此，对于平面图倾斜或水平开采的井孔，如延伸到通常具有几公里副水平到水平分量的井孔，希望对S_H的方向进行评价。

井孔不稳定的问题可能引起在一定时间内井孔在各种深度上重新开始或侧钻，来计划侧钻的井孔。由于在矿藏内任何钻凿之前总是采集地震数据，所以在决定昂贵侧钻之前，希望进行S_H方向的地震确定。

侧钻井的一种特殊情况是多边井，在其中，将从原生开采的井孔中钻凿一个或多个开采井。如果知道了应力状态，就会最好地实现多边井的设计以及带有原生开采井孔的多边接合的机械稳定性。

石油和和天然气可能从储备中向上泄漏到透水断层，一个扩展到密封层的断层(dislocation)，但是，已经注意到当S_H基本垂直于该断层时石油和和天然不会泄漏，以及当S_H基本平行于该断层时石油和和天然将会泄漏。在勘探过程中，能够确定哪些断层将会泄漏以及哪些断层将不泄漏而不必钻过矿藏内的储备将是很有优势的。

与S_H基本地平行的活动泄漏断层使得来自较深储备并处于高压下的流体将应力提高到较浅层位正常值，并且如果钻凿流体密度太低，将在这样的层位上引发井孔危险。如果井孔轨道平行于带有断层线的子平行，并且井孔在活动断层附近与断口区域交叉，那么，断口的材料可能塌陷并陷入井孔中，引起钻凿管刺穿。如果垂直于断层钻凿井孔，这种塌陷问题就可会相当地降低，从而表示钻井前能够预测S_H的方向，因此，预测在其它不透水封闭层中的活动的或泄漏的断层。

在较低透水储备内的断口表现得如很小断层，并且依赖于储备内的应力会打开或关闭。石油和天然气可能优先流过储备中打开的断口，并且，在钻凿之前希望预测流量可能最大的方向。相似地，通过将储备内的流体应力增加到某个点，即储备的岩石将平行于而S_H断裂的点，为了预测所计划的断口方向，希望在钻井前知道这个方向，这就可以增加储备的有效透水性。

通过注水法，碳氢化合物的二次回收处理要求知道打开的断口的方向，以及泄漏断层的方向，还有作为注水法结果而形成的可能断层，所有这些可以利用由本发明方法提供的从开采井应力分析而得到的S_H方向以及S_H相对大小的本领域的广泛知识而确定出来。

在海上开采钻井处理过程中，钻井切割物和流体废物的处置，是利用一种与S_H平行的断口形成的处理，通过将这种材料注射到消耗碳氢化合物的储备中来实现的。在石油工业中为了不干扰正在从事的开采，准确地了解S_H方向的分布，因而了解废物断口的方向是需要预处理的，并且在其它可能的处理工程中，如二氧化碳回收，为了不干扰地下水资源，也需要预处理。

应该理解的是，在压缩应力下，在地壳上层已经产生来创造向斜和背斜的地方，主要水平压缩应力分量S_H在那时已经是基本地垂直于这些向斜和背斜。假定地壳正经历一个压缩脉冲S_H，将会相似地指导目前，因为控制向斜和背斜方向的地壳切割断层方向没有改变。

当确定S_H用作确定那些会泄漏的断层以及那些会密封的断层时，该方法最好包括在至少两条地震反射线上确定该断层，包括在平面上映射该断层，其中当S_H基本垂直于该断层时该断层将会密封，而S_H与断层有一个角度而不是垂直时该断层将会泄漏。最好该方法包括确定该断层是否切割整个地壳上层，因为这会表示该断层可能垂直于S_H，因而不会泄漏。应该理解的是，相反的情况表示该断层将会泄漏。利用这种信息，勘探地质学者和地球物理学者可以做出关于从储备中可能泄漏石油和天然气的更有根据的判断，因而，在那个矿藏上有潜在的钻凿石油和天然气的赢利性。

以下通过参考便于理解本发明方法的附图，对本发明作详细的说明将是很方便的。附图的特殊性和相关的说明不应理解为是对附属权利要求书中给定的本发明的一般性的限制。

图1列表表示全球同步脉冲的时期和位置。

图2表示地震线的一个例子。

图3a表示解释的地震线，确定三叠纪早期的特性。

图3b表示部分根据图3a所示的地震线，三叠纪早期的映射平面图。

图4a表示解释的地震线，确定凡蓝今阶时期的特性。

图4b表示部分根据图4a所示的地震线，凡蓝今阶的映射平面图。

图5a表示解释的地震线，确定上新世的特性。

图5b表示部分根据图5a所示的地震线，上新世的映射平面图。

图6a表示在缓和压缩的盆地中解释的地震线的例子。

图6b表示比图6a更轻压缩的盆地中解释的地震线的例子。

图7a非常详细地表示了图6a中的一部分地震线。

图7b非常详细地表示了图6b中的一部分地震线。

勘探和开采碳氢化合物涉及从一个储备成功提取任何石油或天然气之前，对矿藏作基本研究。一般地，地震线反射数据是为矿藏而获得的，从该数据将估计任何储备的大致位置和规模。地震线的例子如图2所示。获得一个地震反射线数据的方法应该是业界的人员非常了解的。因此，获得地震数据的方法并不构成本发明的一部分。相反，本发明涉及解释和分析这些数据。在这方面，为了能充分解释和能够计划该矿藏，要求至少两条反射线，并且最好是覆盖该矿藏的多个地震反射线。特别地，利用以基本最大倾角方向穿过该矿藏的至少两条地震反射线，以及沿矿藏纵轴的至少再一个地震线将会极清晰地表示该矿藏。为了便于解释，只提供了一个线。

图2所示的地震反射线是一种典型的地震反射线，其中提供了较小形状的雾团，它们表示各种物质的特性。解释这种雾团，以确定在特定时间形成的各种通常是水平方向的层位。各层位均被分配了一个地质年代。通常，通过在矿藏内钻凿一个测量孔以提取记录深度上样品，并对从井孔提取的样品进行古生物学分析实现上述过程。利用在记录深度上确定的样品的年代，这个信息就可以与地震线上相应深度关联起来。当必须为层位分配地质年代，而不用矿藏内测量的井孔数据时，就可能从矿藏外推断数据。

参考图2，我们可以解释由各种断层切割的层位。还可以解释地震线以表示背斜3和向斜3a，相反断层4，正常断层5，基本竖直地壳切割断层6，顶部上层大陆地壳8和基点上层大陆地壳9。连同任意井孔11一起，可以增加碳氢化合物储备10的可能位置。应该注意钻凿的钻探设备可能不总是直接位于储备上方，以及仅作为示例提供了所表示的竖直井孔。

根据本发明的方法包括在地震线上确定至少一个在压缩脉冲时期产生的层位。而这些时期已经列表于图1中了，一个这样的层位由图2中的数字2来识别。该层位位于上新世年代的基点上。地球经历了压缩脉冲时期，可以在地震线上被确定为已经被叠加的层位。当这层位被映射在平面中时，平行于地壳切割断层的叠加表示作为压缩应力结果而形成的叠加。这表示一个压缩脉冲时期。将在该说明书的后面谈论在平面上所选择的层位上作映射。

应该理解，并不是所有的叠加都有必要由全球同步压缩事件形成。如果非压缩脉冲叠加不平行于在全球压缩脉冲时期中形成的叠加，则可以检测它们。更具体地说，该非压缩脉冲叠加基本地不平行于地壳切割断层6，因而脉冲之间不是平行的，一般不会叠加，并且其大小从一个脉冲到另一个脉冲不是加成的。从本发明目的出发，应该忽略这样的叠加。

以辨认压缩脉冲的方式来解释地震反射数据对本方法来说是很重要的。再参考图2，图2地震线中心附近5.0秒下记录的三叠纪晚期解释层位2(在黑圈内的LTr)可以被解释成一个基本的层位面，在沉积盆地中，在三叠纪晚期压缩性脉冲时期中形成的叠加的侵蚀之后。在图2中和在相同解释地震线的图3a中，在上层大陆地壳9的基点下方，在低层地壳之内，扩展的应力引起LTr层位下沉。这就形成了在LTr层位和侏罗纪早期层位(在黑圈内的EJ)之间的沉积的(depositional)最厚部分。在EJ解释层位的年代，沉积的(depositional)最厚部分开始上升，引起EJ沉积的最厚部分迁移到上升轴的左边。EJ解释层位的相对背斜的上升标记侏罗纪早期压缩脉冲(在黑圈内的EJ)。沉积盆地继续下沉。在卡洛夫阶(CI)、启莫里奇阶(Km)、波特兰阶(Po)、凡蓝今阶(Va)、维克特阶(Ap)、阿尔必阶(AI)、坎佩尼阶(Cm)和上新世(PI)脉冲时期，上述过程重复。图2表示Ap解释层位变形为背斜3，凡蓝今阶解释层位变形为向斜3a。应该注意到Etr、EJ、CI和Po解释层位期间形成的背斜和向斜已经被丢失，这是由于沉积盆地后来向海或向左倾斜所引起的背斜的向陆或右边翼的扁平化。在上层大陆地壳9基点的下面，延性的下层大陆地壳的扩展变薄，在上层大陆地壳8和9顶部和基点之间的易碎上层地壳内，创造了地壳切割断层6。这些断层中的许多可能已是正常的断层5，在断层5内，倾斜的断层表面的上层面的岩石，相对于倾斜的断层表面的下层面上的相同的岩石单元，做向下移动。一些正常的断层5在这些压缩脉冲时期中被压缩，并且变成相反断层4，在其中，断层的上层面相对于下层面上的相同单元作向上的移动。在上层地壳内部S_H的压缩效果，由LTr解释层位上的相反断层4来证明，并且，在从三叠纪后期(LTr)层位2直到侏罗纪(EJ)早期层位2的时间中得到放松，这是因为利用这种插入地震单元变厚而表示沉积的缘故。在压缩脉冲时期中，相反断层4的重复的再活化一般与背斜3和向斜3a的形成相一致，并且相反断层4常常发现在背斜3的核心，并平行于背斜3。连续的压缩脉冲继续到上新世(PI)压缩脉冲时期，这个时期目前还是活动的，象图2的左上方在现在的海床1中由进展背斜3所表示的那样。

图3a，4a和5a每个将图2的地震反射雾团去除掉，以有助于观看子表面形成。在这个例子中，已经选择了由压缩脉冲形成的图2中的三条层位，但是，应该理解的是可以选择任何数量。第一个选择的是在早期三叠纪时期(Etr，大约两亿四千万年前)，并表示在图3a中，映射在图3b中。第二个选择的是在是在凡蓝今阶时期(Va，大约一亿三千万年前)，并表示在图4a中和4b中。第三选择的是上新世时期(PI，大约五百万年前)到最近，并表示在图5a中和5b中。应该理解的是可以被选择在一段压缩脉冲时期产生的任何层位来确定S_H的方向以及适于用在该矿藏上的解释层位的数量，这一般依赖于将要钻凿的深度，以及在其中可能产生钻凿问题的层位的数量。在这方面，应该注意到，在这个例子中，预计碳氢化合物可能位于早期三叠纪时期，因此解释层位应该至少包括这个时期。

如图3所示，选择了在Etr层位上确定压缩脉冲之后，然后本发明要求确定地震线上的结构和地壳切割断层6，并将这些映射到图3b所示的平面图中。注意在图3a的点A和B之间的结构包括4个标记为T.3.1、T.3.2、T.3.3和T.3.5的背斜，1个标记为T.3.4的向斜，10个标记为T.4.1到T.4.10的相反断层。应该理解的是背斜3是叠加的峰值，并且，映射作为叠加的槽的向斜3a也是适合的，虽然在这个例子中没有什么实用性，因为相反断层4会在背斜轴中形成，并且一起包括S_H的方向和大小的关键指示符。利用适当数量的地震线来产生如前讨论的平面图映射，该时期的平面图如图3b那样产生。该结构用粗线标记，但是在图3b的A和B之间表示有太多又太靠近在一起的线。相似的结构已从周围的区域中导出来了，并且在比A和B之间显示的要低的结构密度中表示。

假定定地壳切割断层6的平面图映射方向没有随时间而改变，而且，靠着地壳开切割断层6或在地壳切割断层6上，由Etr时期主要水平压缩应力产生这些叠加，并假定层位8和9之间的地球刚性的上层地壳现在正经历一个相似的水平压缩应力，就可能确定S_H目前是垂直于背斜3的，并且相反断层4是在三叠纪早期压缩脉冲过程中形成，如图3b所示。

如在图3a中可以看到的那样，在地壳切割断层6.7和6.8附近及在其上形成的背斜T.3.2和T.3.4在图3b上是曲线，并且不是准确单向的。在这个例子中，它们的平均方向可以采用在目前映射的A-B区域上方的S_H的指示。背斜T.3.13、T.3.14和T.3.15每个均是分别副平行(sub parallel)于它们附近的地壳切割断层6.13、6.14和6.15的，并且由于这些背斜离开背斜的北一南方向和A-B上的相反断层很远，所以它们正表示出在映射区域上的S_H方向的变化。已经观察到大约两公里水平长度的地壳切割断层6能够引起背斜与它们平行，因而引起在S_H方向上的变化。

确定了S_H的方向后，也可能确定在所选择层位上相对于其它应力分量的相对大小。在图3a的左下方，一个圆形的点线轮廊已经变形为椭圆，另称为变形的椭圆。该椭圆的短轴基本地排列成平行于S_H，并且该椭圆已经在S_V方向上竖直伸长了。这表示S_H是远远大于(＞＞)S_V的。该椭圆表示利用延性叠加来压缩以及背斜如T.3.5形成，还表示相反断层如T.4.9和T.4.10的易碎形成。这些断层状态是位于点线圆圈内的邻近竖直线和较近的点线之间，分别依赖于下伏的地壳切割断层6.10和6.12的原点。图3a中的椭圆是一个椭球体的竖直截面。图3b中水平截面椭球体作用到线A-B的中间区域上，并且表示相同缩短的平行于S_H的短轴。平行于S_H而不会变形，这表示S_H＞S_h。当结合图3a的椭圆时这些结果表示为S_H＞S_h＞S_V。在每个相同S_H方向上的每个区域中，背斜和相反断层并没有基本地旋转，并且它们的生长本质上竖直于横着切割这些背斜的非正常断层，因而没有在S_H方向上沿背斜轴延长，这就表示是纯切变相反断裂，也就是，即S_H＞S_h＞S_V，虽然S_H方向可变，但这样的应力状态覆盖图3b整个映射区域。

下面参考图4a，在Va解释层位上选择了压缩脉冲之后，本发明再次需要确定结构和地壳切割断层6。在图4a上的结构包括两个标记为V.3.1和V.3.3的背斜，一个标记为V.3a.2的向斜，三个标记为V.4.1到V.4.3的相反断层以及一个标记V.5.1的正常断层5，从平面图观点看它是一个走向滑动断层7，因此标注V.5(7).1。再产生一个映射平面图需要一些适当的地震线，图4b是这样的例子。象图3b那样，在凡蓝今阶中以及在包括目前在内的其它压缩脉冲时期中，都可能确定S_H是垂直于背斜3和相反断层4的。

在图4a的左中部，点线圆圈已经变形为椭圆，该椭圆的短轴平行于S_H，但是，在S_H方向上并没有运动，因而S_H＞S_V。该椭圆表示利用延性叠加的压缩，以及背斜如V.3.1和向斜如V.3a.2的形成，并且因为正常断层5如V.5(7).1，同时遭受易碎扩展的断裂。图4a中的椭圆是一个椭球的竖直截面。在图4b中水平截面椭球表示平行于S_H的相同的缩短，以及平行于S_h的延伸。这表示了S_H＞＞S_h。当这个信息结合了图3a的S_H＞S_V时，这表示出S_H＞S_V＞S_h。

背斜V.3.1和V.3.3，虽然不是准确单向的，它们平均方向可以利用S_H的方向表示，即在凡蓝今阶和目前，在Va层位2深度上大约东西方向。

应该注意还没有背斜是平行于地壳切割断层6.15而形成的。这表示在较早沉积截面中S_H正变得更加单向，并离6.15更远，不象图3b中在较深的三叠纪早期那样，响应地壳切割断层6.15的西北趋向，其中背斜T.3.15平行于地壳切割断层6.15形成。

利用结合了带有切变线的正常断层5的变形的椭圆，或利用常常是非地壳切割如V.5(7).1以及V.7.3的走向滑动断层7，还可以限制S_H总的方向。在映射图4b中，走向滑动断层7相对于穿过每个断层的水平位移具有相反的箭头，走向滑动断层7将会确定一个扇形，即确定S_H界限的近似平分线。两个这样的部分由带有V.7.2的走向滑动断层V.5(7).1形成，走向滑动断层V.5(7).1的平分线近似为东西方向。在表示纯切变走向滑动断裂的水平面上，该部分正表示平行于轻微旋转的背斜轴的延长线。这表示S_H＞S_V＞S_h，覆盖在截面A-B和背斜V.3.4附近的映射区域。为了检查在映射区域上方水平和竖直方向上S_H方向的一致性或变化，对于每个压缩脉冲时期，可以复制这种方法。这就在矿藏钻井的各种深度上，给钻凿工程师提供了目前S_H方向的一种指示。应该注意对于纯切变相反断裂S_H＞＞S_V，而对于纯切变走向滑动断裂S_H.＞S_V，这正指示S_H.到S_V的相对大小正向着沉积盆地的表面方向而减少，这将结合S_H.大小讨论。

参考图5a，在选择了上新世直到最近确定为解释层位海床1(黑圈内的PI)压缩脉冲之后，本发明需要确定图5a中数量达到一个背斜1.3.1的结构。这种结构利用合适的地震线被映射到平面图中，如图5b所示。在图5a左下方，圆圈形的点线轮廓相似地已变形为与图3a相似的图形，并带有延性叠加以及背斜1.3.1的形成，但是没有由缺少相反断层而证明的易碎变形。在图5b左上方的椭球的水平截面在纯切变叠加的较低应力水平上发生相似的变形，其中，S_H＞S_h＞S_V。在图5a的右上方，点线圆圈轮廓变形成椭圆，并由于S_V而竖直缩短，且水平延长，这表示S_V＞S_H。没有可以察觉的叠加或断层，在图5b右上方的椭球水平面已经从点线的圆圈变形为大圆圈，表示S_H＝S_h。这就是载荷的应力状态，在该状态中，重力的作用使得S_V＞S_H＝S_h。

在图5a和5b中，背斜1.3.1表示S_H的方向，即在截面A-B附近的表面上近似东西的方向。缺少相反断层4切割背斜1.3.1，表示应力分量差值是较低的，并且应力状态是在延性沉积中的一个纯切变叠加，而不是在更刚性沉积中的纯切变相反断裂。

在图3a、4a和5a中确定的应力状态表示在竖直平面的图6a中，在该面中，应力边界1和2(SB1和SB2)将纯切变相反断裂和叠加从纯走向滑动中分开，而纯走向滑动从载荷中分开。在沉积盆地中，刚性上层地壳中的S_H大小竖直地从层位到层位散开或减少。在水平面上，S_H可以在映射的层位内变化。虽然图3b表示整个映射区在Etr层位2上正经历纯相反断裂，但是，在图4b中，SB1位于覆盖的Va解释层位2的右边或东边，并且接近线A-B的末端的左边和右边。图5b表示SB1和SB2已经远远移到了覆盖PI地平面的右边，并且该层位主要在载荷之下。在SB1的下面，S_H＞＞＞S_V，在SB1和SB2的中间S_H＞S_V，在SB2的上面S_H＜S_V。这样，S_H相对于S_V大小从沉积盆地较深部分向上减少到海床1。

图6a是图2在向地幔深度上的扩展，图6a作为图7a中的插入物，位于大陆地壳变薄扩展的或拉开的边界上，其中图7a表示地震线的区域设置。图7b表示在内板块中，与图7a相似水平比例设置的的盆地。图7b的插入物表示成如图6b那样的解释地震线。图6a和6b的比较，确定出背斜是很多的，并且在内部板块例子中，在相等深度上具有较大的数量，而图7a和图7b的比较表示出在后面，所有切割解释水层位8和9的断层以及上层大陆地壳都是相反断层4，其中切割图6中层位的很多断层都具有正常的位移。如果纯切变相反断裂的值增加了，那么，在图6插入物的下面，在图7b左中部附近，基本竖直地壳开切割层可能使断层右边的上层地壳覆盖左边相同的单元，这样右边解释的层位9将以较低的角度向左滑动，因而逆掩解释线8。这就会使得地壳切割断层变得基本地水平。这就产生了根据本发明并且没有应用的方法。

从上述说明中可以清楚地看到，本发明提供了一种在所选择的矿藏上确定S_H方向和相对大小的方法，这种方法在碳氢化合物勘探和开采工业中具有一个清楚的应用。

不脱离权利要求书定义的本发明的精神或在本发明范围内，对于上述部分的结构和方案可以做各种改造、修改和/或增添。