鶯瓊盆地特殊巖性識別方法研究及應用

郭偉

中海石油（中國）有限公司湛江分公司 廣東 湛江 524000

鶯-瓊盆地位于印支半島與南海北部大陸架交接區，在板塊構造位置上位于歐亞板塊、印支板塊和太平洋板塊的交匯處。鶯歌海盆地形態呈NNW 走向的長條形，由東南部的鶯歌海凹陷和西北部的河內凹陷組成，兩凹陷間被臨高凸起所分隔[1]。鶯瓊盆地是南海西部最重要的天然氣勘探戰場。近年來隨著二維、三維資料的覆蓋及連續的鉆探，發現該盆地存在較多的特殊巖性。在鶯歌海盆地，鉆探的主要特殊巖性為低速泥巖，諸多的低速泥巖在地震特征上均有“亮點”強振幅特征，因此給勘探目標搜尋及評價帶來了巨大的挑戰。

從鶯歌海及瓊東南盆地已鉆井出發，主要研究低速泥巖識別。首先，理清了各區巖石物理規律，總結了低速泥巖形成機理，形成了一套識別低速泥巖的方法[2-3]，排除了特殊巖性對目標的影響，確定了鶯瓊盆地有利目標特征，為南海西部天然氣鉆探奠定了基礎。

傳統 “低頻強振幅亮點”反射特征的地震異常體通常認為是含氣砂巖的響應，而鶯歌海盆地鉆探結果表明，該種特征泥巖廣泛發育。經過統計發現盆地中此類泥巖多呈現低速度特征[4]。其中樂東區鉆遇低速泥巖井十余口，而東方區則達到二十余口。因此了解低速泥巖形成機理，準確識別泥巖，確定砂巖儲層，降低勘探風險十分關鍵。

1 泥巖速度影響因素

地質、地球物理、測井等資料綜合研究發現地層壓力、泥質含量、有機質豐度均會對泥巖的縱波速度產生影響。壓力一定時，泥質含量超過25%時，泥質含量越高，縱波速度越低。這也代表泥巖越純，縱波速度越低。當泥質含量相差不大時，有效壓力（上覆壓力減去孔隙壓力）的減小時，泥巖速度也隨之變小。在泥質含量、孔隙壓力等差異較小時，泥巖的有機質增加，即干酪根含量增大，泥巖的縱波速度減小。帶著上述認識，從本區已鉆井出發，來剖析三種影響泥巖速度的因素。

由于地層孔隙壓力大導致了泥巖中的微裂縫增加了孔隙流體間的相互聯系，造成泥巖低電阻率和含水導致的地震波聲傳播異常低速[5]。而實際中，鶯歌海盆地在黃流組二段普遍發育異常超壓地層，甚至部分在黃流組一段亦存在高壓。雖然它們的成因較為復雜。但無論是欠壓實、構造成因還是熱成因的超壓地層，在地震速度上均表現為低速度特征。統計表明，泥巖速度與地層壓力有很好的對應關系。LD11X鉆遇的底部泥巖地層中，地層壓力系數明顯增大，且大于其他地層，實測壓力系數最大達到了2.1，泥巖速度劇烈降低，成為低速泥巖。

此外，基于Passy公式計算的有機質含量（TOC）與聲波速度的交會表明，隨著TOC的增大，縱波速度逐漸減小，這也證實了有機質的確能引起泥巖速度的變化。同時，在DF1-6X井鉆探過程中也有低速泥巖，通過泥質含量與速度的分析得到：隨著泥質含量的變大，泥巖速度呈現明顯的變小趨勢。

綜上所述，由于鶯歌海盆地高溫超壓的復雜性，低速泥巖與地層超壓、有機質豐度及泥質含量變化等多種因素相關。而具體到單井，成因可能并不單一，大多是兩種或者三種成因的綜合作用。其中地層超壓是形成低速泥巖的普遍原因，幾乎所有的低速泥巖均位于超高壓地層中。有機質豐度和泥質含量變化在局部地層中引起泥巖速度的劇烈變化。這種變化便在地震上產生強振幅特征。

2 低速泥巖巖石物理特征

對已鉆井的不同低速泥巖進行巖石物理特征研究得到，低速泥巖的縱波阻抗低于正常泥巖的阻抗，且縱波阻抗的值域范圍與氣層阻抗值域基本一致。這種規律也決定了低速泥巖在地震上表現為含氣儲層一樣的強波谷亮點反射特征。高泥質含量、高壓力型低速泥巖具有明顯的高縱橫波速度比特征，這類特征與氣層的低縱橫波速度比完全相反；而高有機質類低速泥巖具有與氣層類似的低縱橫波速度比特征。通過疊前的地震正演及對不同類型的低速泥巖振幅隨偏移距變化而變化（AVO）統計得到，高泥質型的低速泥巖為IV類AVO特征，且與背景趨勢一致，而大部分氣層為III類AVO，且偏離背景趨勢，呈現異常特征。底部存在有機質的低速泥巖為III類AVO，偏離背景趨勢，頂底均有有機質型的泥巖為IV類AVO，亦偏離背景趨勢，因此高有機質型低速泥巖與氣層從AVO上難以區分。

總結上述特征，高泥質型及部分高壓力型低速泥巖具有低阻抗、高縱橫波速度比、IV類AVO無異常特征，而有機質型泥巖特征與含氣儲層特征完全一致，無法有效識別。針對以上的特征對目標進行整體的評價，排除低速泥巖的可能，指出有利砂巖區域。

3 低速泥巖識別實例

東方4A目標位于東方北區，離東方13-1/2氣田約30km，主要目的層為黃二段海底扇主水道A、B兩套砂體。鉆前地質分析認為目的層兩套強波谷特征異常體為砂巖概率大。隨后利用疊前反演及AVO分析等相關的地球物理手段進行了評價。如圖1所示，目標異常體為低縱波阻抗、高縱橫波速度比特征。分析其波谷AVO為明顯的IV類特征，且處于背景線內，推測異常體為低速泥巖概率較大，砂巖概率小。而上波峰強振幅高阻抗、低縱橫波速度比，可能發育孔隙物性較差的砂巖。鉆探過程中目的層段壓力系數高達1.8，且強波谷為泥巖，速度低至2600m/s，上部強波峰為泥質砂巖，孔隙物性為10%，測井解釋為干層，速度達到3600m/s，與鉆前的預測基本一致。證實利用低阻抗、高縱橫波速度比、IV類AVO特征，采用疊前反演及AVO分析方法對高泥質型、高壓力型低速泥巖識別有效可靠。同樣，在東方29區鉆遇了低速泥巖，采用類似的識別方法，成功刻畫了低速泥巖的邊界（鉆前認為實線為砂體邊界），回避了后續鉆探過程的風險，為勘探目標打下了堅實的基礎。

圖1 YL1X疊前反演及AVO分析

4 結束語

1）鶯歌海盆地低速泥巖形成主要與壓力、有機質豐度及泥質含量有關。其中地層超壓是低速泥巖存在普遍的重要原因。通過彈性參數及AVO特征研究，能有效區分高泥質及部分高壓力型的低速泥巖，但有機質豐度高的低速泥巖與含氣儲層特征相似，依然無法識別。

2）鶯瓊盆地特殊巖性眾多。有效區分特殊巖性的基礎是它們在形態、彈性等方面有所差異。若在各方面與含油氣儲層特征幾乎一樣，依然難以識別。因此巖石物理規律研究、形態特征分析必不可少。疊前同時反演及AVO技術仍然是判別儲層與非儲層的關鍵手段。