劉為，鄧廣君，應(yīng)明雄，劉峰，段亮

中海石油(中國)有限公司 湛江分公司,廣東 湛江 524057

1 地質(zhì)背景

鶯歌海盆地位于印支地塊、華南地塊及太平洋板塊之間,是受印支地塊與華南地塊碰撞與南海擴(kuò)張等多重因素耦合控制形成的新生代大型走滑--伸展盆地，天然氣資源豐富[1--3]。鶯歌海盆地是中國南海油氣勘探的發(fā)源地，近60年勘探研究表明盆地具有雙快(沉降、沉積速率快)、雙高(高溫、高壓)、底辟發(fā)育等典型特征。構(gòu)造區(qū)劃上，盆地分為鶯西斜坡、中央坳陷帶、鶯東斜坡等3個(gè)一級構(gòu)造單元[4](圖1)。其中,中央坳陷帶新生代地層厚度達(dá)10 km，孕育出下中新世三亞組、中中新世梅山組厚層淺海相主力烴源巖層以及中中新世梅山組一段、上中新世黃流組、上新世鶯歌海組和第四系樂東組等多套儲(chǔ)蓋組合[5](圖2)。中央坳陷帶發(fā)育10多個(gè)泥--流體底辟，底辟活動(dòng)產(chǎn)生了密集的微裂隙，底辟周緣天然氣運(yùn)移活躍，在底辟頂部、翼部和核部都形成了多個(gè)天然氣田。

圖1 鶯歌海盆地構(gòu)造區(qū)劃圖

圖2 鶯歌海盆地地層序列圖

總體上，鶯歌海盆地勘探發(fā)現(xiàn)具有“由淺入深勘探”、“由常壓向高壓再往超高壓勘探”等階段性特點(diǎn)。20世紀(jì)90年代，在底辟構(gòu)造上部發(fā)現(xiàn)了DF1--1、LD22--1、LD15--1氣田等一批淺層常溫常壓構(gòu)造氣藏(圖1)，該類氣田埋深約2 000 m，壓力系數(shù)約1.0。在經(jīng)歷了長達(dá)近20年的艱難摸索歷程后，終于在2010年取得中深層高溫高壓氣田領(lǐng)域突破，發(fā)現(xiàn)了DF13--2、DF13--1氣田，探明千億m3儲(chǔ)量(圖1)[5--10]，該類氣田埋深約3 000 m，壓力系數(shù)約1.98。但隨著勘探程度不斷加深，近年勘探重點(diǎn)已進(jìn)入深層超高溫超高壓新領(lǐng)域(埋深>4 000 m，壓力系數(shù)>2.2)。該新領(lǐng)域天然氣圈閉資源量占整個(gè)盆地50%以上，是未來重點(diǎn)勘探對象。經(jīng)過近幾年勘探摸索，遇到了諸多新問題，即隨著埋深和壓力加大，勘探地質(zhì)、地球物理問題復(fù)雜化，勘探成功率降低，勘探成本明顯提高。筆者通過梳理近年鉆井取得的新資料，總結(jié)在勘探實(shí)踐中經(jīng)歷的教訓(xùn)，以期理清幾個(gè)普遍性的關(guān)鍵問題，并提出解決對策，為鶯歌海盆地深層超高溫超高壓勘探提供技術(shù)支撐。

2 深層超高溫超高壓勘探面臨的新問題

鶯歌海盆地深層超高溫超高壓領(lǐng)域的溫度、壓力在世界范圍內(nèi)都實(shí)屬罕見，鉆探難度大、成本高，因此勘探起步也較晚。從近幾年勘探實(shí)踐來看，該領(lǐng)域主要面臨甜點(diǎn)儲(chǔ)層預(yù)測、含氣性識別和低速泥巖甄別等綜合地震地質(zhì)關(guān)鍵問題。

2.1 高埋深、多物源背景下甜點(diǎn)儲(chǔ)層分布研究難度大

在4 000 m埋深條件下，儲(chǔ)層已進(jìn)入中--晚成巖階段，原生粒間孔在壓實(shí)作用下減少較快，粒間孔隙和喉道被伊利石、高嶺石、次生加大石英堵塞，導(dǎo)致滲透率減少[5]，尋找甜點(diǎn)儲(chǔ)層至關(guān)重要。鶯歌海盆地三面環(huán)山，物源體系眾多，包括北面的紅河、馬江水系，西面的藍(lán)江、宋河水系，東面的海南島昌化江、黎河、通天河、感恩河和望樓河等水系?？陀^上，鶯歌海盆地深層超高溫超高壓領(lǐng)域整體處于中央凹陷帶，離物源區(qū)較遠(yuǎn)，給尋找優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層帶來困難。同時(shí)，在地質(zhì)歷史時(shí)期，各水系的供砂能力難以恢復(fù)研究，因此大型富砂沉積體研究難度大。另外，盆地內(nèi)沉降中心附近是重力流沉積卸載區(qū)，也恰恰是多方向物源的交匯地，不同物源沉積體系相互交錯(cuò)疊置，源匯體系研究困難較大。

2.2 低速泥巖地震“亮點(diǎn)陷阱”

地震“亮點(diǎn)”技術(shù)理論上是儲(chǔ)層含氣后形成低阻抗異常體，地震剖面表現(xiàn)為波谷反射界面振幅增強(qiáng)特征。在20世紀(jì)80年代，在膠片地震剖面上表現(xiàn)為亮點(diǎn)，所以習(xí)慣上稱為地震“亮點(diǎn)”。地震“亮點(diǎn)”找氣在鶯歌海盆地淺層勘探中準(zhǔn)確率極高，在中深層?xùn)|方13--1/2氣田勘探評價(jià)過程中，盡管難以區(qū)分砂巖氣層、含氣水層和氣水同層，但依然適用于判識砂、泥巖。但在當(dāng)前深層超高溫超高壓條件下，多口井鉆探揭示地震“亮點(diǎn)”異常不是砂巖，而是泥巖，勘探上習(xí)慣稱為低速泥巖“亮點(diǎn)陷阱”。該亮點(diǎn)產(chǎn)生的巖石物理本質(zhì)是在正常泥巖背景下發(fā)育一套更低速度的泥巖而形成了低阻抗異常體，使其表現(xiàn)為“地震亮點(diǎn)”。按照以往勘探認(rèn)識鉆探，屢屢遭遇低速泥巖陷阱，導(dǎo)致勘探失利，如D4--A井，目的層波谷反射鉆探揭示為低速泥巖(圖3)。

圖3 鶯歌海盆地D4--A井巖石物理特征

2.3 地球物理儲(chǔ)層及含氣性評價(jià)技術(shù)面臨新挑戰(zhàn)

高埋深、多物源背景下甜點(diǎn)儲(chǔ)層分布研究難度大，欠壓實(shí)趨勢復(fù)雜，背景泥巖速度變化范圍大，導(dǎo)致該區(qū)儲(chǔ)層及含氣儲(chǔ)層地震巖石物理規(guī)律特征復(fù)雜多樣，既有低阻抗“亮點(diǎn)”型儲(chǔ)層，又有高阻抗的“亮點(diǎn)”型儲(chǔ)層，還有阻抗與圍巖接近的“暗點(diǎn)”型儲(chǔ)層。以往習(xí)慣常用的低阻抗砂巖巖石物理認(rèn)識、疊前參數(shù)規(guī)律認(rèn)識、疊前AVO模板已經(jīng)無法滿足目標(biāo)評價(jià)的需要，地球物理評價(jià)技術(shù)面臨新的挑戰(zhàn)。

3 近年深層超高溫超高壓天然氣勘探啟示

2015—2019年，針對深層超高溫超高壓領(lǐng)域鉆探了多口井，其中獲得LD10氣藏發(fā)現(xiàn)[11]。LD10氣藏位于鶯歌海盆地凹陷斜坡帶南段，為大型鼻狀構(gòu)造背景下軸向峽谷水道沉積，氣藏埋深約4 000～4 300 m，壓力系數(shù)超過2.2，最高達(dá)2.28，儲(chǔ)層孔隙度主要為5%～10%，滲透率主要為(0.1～1)×10-3μm2，呈特低孔特低滲特征，局部物性相對較好，如LD10--G井氣層厚度19.7 m，平均測井孔隙度11.6%，測井解釋滲透率3.7×10-3μm2，DST測試7.14 mm三級固定油嘴日產(chǎn)天然氣35.5×104m3/d，產(chǎn)水40 m3/d，證實(shí)深層依然發(fā)育甜點(diǎn)儲(chǔ)層，并獲得可觀產(chǎn)能，證實(shí)在深層超高溫超高壓條件下，可大規(guī)模成藏，進(jìn)一步改變了成藏方面認(rèn)識，研究內(nèi)容應(yīng)聚焦于解決上述勘探重難點(diǎn)問題的對策。

4 應(yīng)對策略

整體思路上，鶯歌海盆地深層超高溫超高壓天然氣勘探需要遵循勘探領(lǐng)域目標(biāo)評價(jià)流程，即對照“地震解釋、沉積儲(chǔ)層評價(jià)、儲(chǔ)層及含氣性地球物理評價(jià)、井點(diǎn)設(shè)計(jì)”等關(guān)鍵環(huán)節(jié)遇到的問題，采用合適的技術(shù)一對一地解決問題，一步一步完成勘探評價(jià)過程。

4.1 預(yù)判砂巖阻抗類型及頂面地震反射類型

通過地震資料解釋落實(shí)砂巖巖性圈閉的前提條件是弄清砂巖頂界面對應(yīng)的地震反射界面是波峰還是波谷。經(jīng)過多年勘探實(shí)踐，中深層高溫高壓條件下砂巖為相對低阻抗，砂巖頂面一般以強(qiáng)振幅波谷反射為主[12]。然而，隨著勘探逐步走向深層超高溫超高壓(如LD10區(qū)，埋深超過4 000 m，壓力系數(shù)超2.2)，砂巖常表現(xiàn)為相對高阻抗，砂巖頂面變?yōu)閺?qiáng)振幅波峰反射。

鶯歌海盆地已鉆井揭示的砂巖、泥巖速度與埋深關(guān)系分析顯示，盆地內(nèi)砂巖速度與埋深基本呈正相關(guān)特征，無明顯反轉(zhuǎn)現(xiàn)象(圖4)，而背景泥巖速度卻存在不同程度反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

圖4 鶯歌海盆地泥巖、砂巖速度與埋深關(guān)系圖

因此，會(huì)出現(xiàn)以下3種情況：①當(dāng)小于某埋深時(shí)，砂巖速度低于背景泥巖速度，砂巖表現(xiàn)為相對低阻抗，砂巖頂面為波谷反射。如DF13--1/2氣田區(qū)埋深約3 000 m，壓力系數(shù)約1.9，砂巖速度大約3 200 m/s，砂巖阻抗750 000 g/cm2·s，泥巖速度3 450 m/s，泥巖阻抗860 000 g/cm2·s；②當(dāng)達(dá)到某埋深時(shí)，砂巖速度約等于背景泥巖速度，砂巖表現(xiàn)為暗點(diǎn)，如L30--A井，埋深4 700 m，壓力系數(shù)約2.0，砂體與泥巖速度接近2 500～2 800 m/s，密度相近(約2.56 g/cm3)，阻抗也相近(約640 000～716 800 g/cm2·s)；③當(dāng)大于某埋深時(shí)，砂巖速度會(huì)大于背景泥巖速度，砂巖表現(xiàn)為相對高阻抗，砂巖頂面為波峰反射，如LD10--1氣藏區(qū)埋深超過4 000 m，壓力系數(shù)超過2.2，砂巖速度約4 300 m/s，砂巖阻抗約1 000 000 g/cm2·s，泥巖速度約3 250 m/s，泥巖阻抗約850 000 g/cm2·s。

需要強(qiáng)調(diào)，由于不同區(qū)域背景泥巖速度開始出現(xiàn)反轉(zhuǎn)的深度不同，因此不同地區(qū)出現(xiàn)高阻抗砂巖的深度也不同。大致規(guī)律是越往凹陷中心出現(xiàn)反轉(zhuǎn)的深度越淺，這一埋深與超壓出現(xiàn)深度有一定相關(guān)性?？梢?，預(yù)判背景泥巖速度反轉(zhuǎn)的深度至關(guān)重要。結(jié)合區(qū)域速度體和已鉆井資料進(jìn)行預(yù)判是一條可行之路。盆地級別速度體精細(xì)分析表明，鶯歌海盆地普遍存在背景泥巖速度反轉(zhuǎn)現(xiàn)象(圖5)。樂東10區(qū)普遍發(fā)育的高阻抗儲(chǔ)層與該區(qū)背景速度反轉(zhuǎn)密切相關(guān)，而東方11區(qū)、東方30區(qū)同樣發(fā)育類似背景泥巖速度反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，預(yù)判該區(qū)砂巖儲(chǔ)層應(yīng)表現(xiàn)為高縱波阻抗特征，砂巖頂面應(yīng)是波峰反射。

圖5 鶯歌海盆地區(qū)域速度特征(剖面位置見圖1)

4.2 地震沉積學(xué)方法建立海底扇源匯系統(tǒng)

從沉積角度開展源匯體系分析，結(jié)合地震沉積學(xué)方法落實(shí)有利沉積相帶。東方區(qū)深層超高溫超高壓領(lǐng)域梅山組一段發(fā)育西部昆嵩隆起物源和東部海南隆起物源沉積體系，表現(xiàn)為“東西物源、坡折控扇、低洼匯聚”沉積模式(圖6)。

東部物源三角洲面積達(dá)1 833 km2、厚度130 m，地震上前積特征明顯，L35--A、H29--A、H29--B井證實(shí)砂巖發(fā)育，以細(xì)砂巖為主，砂巖厚度穩(wěn)定(92～104 m)，表明三角洲砂質(zhì)供應(yīng)充足；受下伏隱伏斷裂控制發(fā)育了撓曲坡折帶，對隱伏斷裂帶微弱活動(dòng)起到了調(diào)節(jié)作用，在斷裂帶兩側(cè)沉降速率存在差異導(dǎo)致地層傾角差異，形成撓曲坡折帶，該處地層厚度突變，古地形變陡，易于誘發(fā)重力流形成；海底扇規(guī)模大，繼承性發(fā)育，西物源海底扇面積950 km2，東物源海底扇面積506 km2，海底扇內(nèi)部發(fā)育水道優(yōu)勢相帶。

1.海底扇邊界;2.水道發(fā)育邊界;3.斷裂坡折帶;4.撓曲坡折帶;5.三角洲邊界;6.鉆井。

4.3 選擇適合于砂巖阻抗類型的儲(chǔ)層含氣性評價(jià)方法

低阻抗砂巖和高阻抗砂巖具有不同的地球物理含氣性評價(jià)方法。以東方13區(qū)為例，低阻抗砂巖儲(chǔ)層含氣后表現(xiàn)為明顯的低縱波速度、低密度、低縱波阻抗、低縱橫波速比“四低”的特征[12]，含氣儲(chǔ)層疊前AVO特征表現(xiàn)為Ⅲ～Ⅳ類AVO異常，異常偏離背景泥巖。以樂東10區(qū)為例，高阻抗砂巖儲(chǔ)層含氣后表現(xiàn)為高縱波速度、低密度、高縱波阻抗、低縱橫波速比特征，含氣儲(chǔ)層則表現(xiàn)為Ⅰ～Ⅱ類AVO特征(圖7)。

圖7 鶯歌海盆地AVO類型

4.4 甄別低速泥巖“亮點(diǎn)陷阱”

鶯歌海盆地10余口低速泥巖測井資料統(tǒng)計(jì)表明，絕大部分“亮點(diǎn)”型低速泥巖相對于圍巖表現(xiàn)為高伽瑪、密度接近、低縱波速度、低縱波阻抗、高縱橫波速比特征，如D4--A井(圖3)，疊前AVO顯示低速泥巖為Ⅳ類AVO特征，無明顯偏離背景趨勢異常(圖7)。

4.5 深層超高溫超高壓勘探技術(shù)流程

整體思路上，鶯歌海盆地深層超高溫超高壓勘探應(yīng)遵循以下技術(shù)流程(圖8)：利用區(qū)域速度體資料，并結(jié)合周緣已鉆井，大致判斷某一研究區(qū)某一埋深下背景泥巖速度是否發(fā)生反轉(zhuǎn)，分析砂巖是應(yīng)該表現(xiàn)為高阻抗(波峰反射)還是低阻抗(波谷反射)，奠定地震解釋工作基礎(chǔ)。精細(xì)落實(shí)源匯體系各要素，地震沉積學(xué)技術(shù)刻畫有利儲(chǔ)集相帶，選擇適合于高阻抗砂巖/低阻抗砂巖的地球物理評價(jià)技術(shù)，預(yù)測甜點(diǎn)儲(chǔ)層分布及含氣性。還需采用低速泥巖的“縱波阻抗、高縱橫波速比、Ⅳ類AVO”特征識別標(biāo)志，預(yù)測出探井可能鉆遇的低速泥巖層。

圖8 鶯歌海盆地深層超高溫超高壓勘探技術(shù)流程

5 結(jié)論

(1)基于地震、鉆井資料的精細(xì)地震沉積學(xué)研究，細(xì)化源坡扇沉積體系，刻畫海底扇內(nèi)部研究可提高甜點(diǎn)儲(chǔ)層預(yù)測精度。

(2)高阻抗砂巖和低阻抗砂巖含氣后具有不同的巖石物理特征。高阻抗含氣砂巖為高縱波速度、低密度、高縱波阻抗、低縱橫波速比及Ⅰ～Ⅱ類AVO特征，低阻抗砂巖含氣后為低縱波速度、低密度、低縱波阻抗、低縱橫波速比“四低”的特征。

(3)多數(shù)低速泥巖表現(xiàn)為相對高伽瑪、密度接近、低縱波速度、低縱波阻抗、高縱橫波速比及Ⅳ類AVO特征，無明顯偏離背景趨勢異常，一定程度上，可據(jù)此特征甄別低速泥巖“亮點(diǎn)陷阱”。