鶯歌海盆地樂東區高溫高壓中深層暗點型氣藏預測技術*

劉仕友 李洋森 沈利霞 閆安菊

(中海石油(中國)有限公司湛江分公司 廣東湛江 524000)

鶯歌海盆地的勘探儲量發現集中于盆地中央凹陷帶，尤其在東方區中深層獲得了重大突破，先后發現了東方13-1、東方13-2兩個整裝大氣田，徹底消除了中深層高溫高壓條件下天然氣不能大規模成藏的顧慮[1-2]。而樂東區中深層與東方區具有類似的成藏條件，主要存在中央峽谷-水道和三角洲前緣-海底扇兩大儲集體系[3]，但其后在同一水道上部署的LD1X-1-1、LD1X-1-2等多口深井效果并不理想，且產能差異極大，目的層段砂巖整體表現為低孔—特低滲特征[4]，優質甜點儲層預測是當前樂東區高溫高壓中深層勘探開發面臨的主要難題。

前人針對低孔低滲甜點地球物理評價技術作了大量研究。在儲層預測方面，開展了疊前反演方法研究，挖掘可以有效識別儲層物性的橫波信息，形成了以相控約束疊前同時反演[5]、擴展彈性阻抗反演[6]以及基于馬爾可夫鏈地質統計學反演[7]等為代表的技術方法。但對于儲層孔隙度預測，常通過建立波阻抗與孔隙度的線性關系進行轉換，很難得到反映儲層縱橫向空間物性變化的準確巖石物理模型，導致由地震波阻抗轉換得到的孔隙度預測精度不高，甜點儲層的預測精度也較低。在AVO烴類檢測方面，Ostrander[8]發現了含氣砂巖反射振幅隨偏移距增加而增大，含水砂巖反射振幅隨偏移距增加而減小的現象，首先提出利用反射系數隨入射角的變化識別亮點型含氣砂巖。但受區域地質條件、埋深等因素限制，含氣儲層在深層低孔低滲環境中往往會表現為暗點特征，而并非亮點特征，直接利用AVO分析識別儲層的含氣性往往存在一定的不確定性，為此針對暗點型油氣藏需要建立更為可靠的流體檢測方法，有效降低鉆前AVO烴類檢測多解性的風險[9]。而暗點在地震剖面上以弱振幅形式隱含在干擾背景中，在識別技術上存在一定難度。這也是鶯歌海盆地樂東區中深層未獲重大突破的重要原因之一。

目前樂東區高溫高壓中深層黃流組和梅山組是天然氣增儲上產的主要層段，其優質儲層預測一直是本區勘探探索研究的關鍵，尋找有利潛在目標是該區勘探開發的首要目標[10]。本文從區域巖石物理特征出發，揭示了樂東區暗點型油氣藏的形成原因，明確了暗點型油氣藏AVO的影響因素，并創新建立了II類AVO地球物理評價技術，在實際應用中取得了良好效果。

1 暗點型氣藏形成原因

鶯歌海盆地樂東區中深層為高溫、異常高壓地層，具有獨特的地震速度特征(圖1)。該區已鉆井速度、密度測井曲線統計表明，鶯歌海組就開始出現欠壓實低速泥巖，并且不同的沉降速率存在不同的欠壓實趨勢線[10-11]，黃流組一段低速泥巖中砂質含量的增加導致低速泥巖速度向正常壓實趨勢線靠近，黃流組二段低速泥巖速度隨著砂質含量的減少而又迅速降低，低速泥巖速度多為2 500～3 500 m/s，凹陷內部低至1 900 m/s。而樂東區水道主力目的層位于黃流組二段，砂巖速度分布較為穩定,為4 000～4 500 m/s，由于砂巖相對泥巖表現為低密度特征，因此樂東區深層黃流組二段含氣砂巖多表現為阻抗疊置或高阻抗特征，具備形成暗點氣藏的基本巖石物理條件。

圖1 鶯歌海盆地樂東區已鉆井巖石物理特征分析Fig.1 Characteristics analysis of rock physics for drilled wells in Ledong area of Yinggehai basin

2 暗點型氣藏AVO影響因素

由于樂東區低速泥巖速度變化范圍大，在利用AVO技術對暗點進行分析時，必須明確不同泥巖速度對AVO類型的影響。選擇樂東區已鉆井進行不同孔隙度、不同泥巖背景條件下含氣砂巖的AVO正演模擬，具體參數如表1所示。從AVO正演模擬結果上看(圖2)，不同蓋層泥巖速度對AVO特征影響較大，當上覆高速泥巖或正常泥巖時，含氣儲層若表現為II類AVO時，極性反轉時孔隙度約為10%左右；而當上覆欠壓實低速泥巖時，含氣儲層若表現為II類AVO時，極性反轉時孔隙度約為14%左右。

表1 不同泥巖背景條件下AVO正演模擬參數Table 1 AVO modeling parameters under different mudstone background conditions

圖2 不同泥巖背景條件下AVO正演模擬結果Fig.2 Simulation results of AVO modeling under different mudstone background conditions

為了進一步定量分析AVO變化規律，建立了樂東區不同泥巖速度條件下的含氣砂巖AVO-孔隙度量版(圖3)。可以看出，不同上覆泥巖速度下，同一類AVO特征代表的儲層孔隙度不同，上覆泥巖速度越低，同一類AVO代表的儲層孔隙度越高；當上覆泥巖速度不變時，隨著孔隙度的增加，含氣砂巖AVO類型逐漸從I類向II類變化。因此，相同AVO類型孔隙度大小受上覆泥巖背景的影響，通過分析高溫高壓含氣儲層上覆泥巖速度的大小可以較為準確地應用AVO類型判斷含氣砂巖孔隙度的相對大小。所以，在低速泥巖背景下，尋找II類AVO特征的潛在目標可以幫助該區實現勘探突破。

圖3 樂東區AVO-孔隙度量版Fig.3 AVO-porosity template in Ledong area

3 暗點型氣藏預測技術

開展樂東區暗點型氣藏預測具有重要的現實意義，其難點主要體現在2個方面，一是在全疊加剖面上多為弱振幅、弱連續的反射特征，無明顯的地質體外觀形態，難以識別和精細落實；二是由于截距較小，用指示亮點的AVO乘積顯然已不適應弱振幅II類AVO異常分析。因此，需要提出不同的方法來刻畫II類AVO暗點響應特征。

3.1 技術原理

Rutherford和Williams[12]將暗點歸類為聲阻抗差趨于零的砂體，其AVO類型細分為2種類型：一種存在相位反轉(IIa類AVO)，即對于較小的入射角，其反射波振幅是減小的，隨著角度的增大，相位發生反轉，反射波振幅相應增加；另一種沒有相位反轉(IIb類AVO)，具有較小的負法向入射反射系數，其振幅隨著入射角的增加而增加。

首先，對于存在相位反轉的IIa類AVO，為了有效刻畫樂東區甜點儲層的II類AVO特征，本文采用Fstack項來描述II類AVO屬性(圖4)：利用遠近炮檢距的振幅差異來描述，用遠炮檢距疊加振幅減去近炮檢距疊加振幅，在I類、III類、IV類AVO疊加響應被減弱的同時，II類AVO含氣響應則被加強，即

(1)

式(1)中：an和af分別為近道、遠道振幅的疊加；θn、θf和θmax分別為限定的近角孔徑、遠角孔徑以及最大有效角度孔徑，其界限值主要取決于該區儲層響應特征；c1為由響應類別所確定的常數(當為IIa類AVO含氣砂巖，則c1=1;當為IIb類AVO含氣砂巖，由于近道疊加振幅較低，常常可忽略，則c1=0)。

圖4 II類AVO曲線示意圖Fig.4 Diagram of II class AVO curve

其次，對于沒有相位反轉的IIb類AVO含氣砂巖，Fstack屬性雖然也具有指示意義，但較第IIa類AVO含氣砂巖的Fstack屬性異常稍弱。由于截距接近零值，傳統的AVO處理方法(如P×G屬性)顯然得不到油氣異常顯示，即使出現所謂的第II類異常也不是油氣的真實反映。在P-G反射坐標系中，亮點型低阻含氣砂巖P×G屬性為強正值,位于第三象限內；亮點型高阻含氣砂巖P×G屬性為強負值，位于第一象限內；而暗點則位于第二、三象限內，即有相位反轉和沒有相位反轉的II類AVO暗點型含氣砂巖都基本在G軸附近。為了能夠用P×G屬性刻畫II類AVO暗點型油氣藏，可以利用坐標旋轉(圖5)將II類AVO的暗點型油氣藏旋轉至第三象限內，即由坐標系統P-G轉換至坐標系統P′-G′，這時就可以借助常規亮點型P′×G′屬性來解釋暗點型油氣藏。

圖5 AVO分析坐標旋轉示意圖Fig.5 Diagram of coordinate rotation in AVO analysis

根據Zoeppritz方程簡化出截距和梯度項的反射系數公式，即Shuey公式為

Rpp=P+Gsin2θ

(2)

式(2)中：P為截距；G為梯度；θ為入射角。

坐標旋轉后變換公式可以表示為

P′=Pcosα+Gsinα

(3)

G′=Gcosα-Psinα

(4)

式(3)、(4)中：α為旋轉角度。

利用樂東區已鉆井的含氣砂巖AVO關系可求得該旋轉角度，當旋轉角度為35°～40°時，可將坐標系統P-G系統下II類AVO的響應特征旋轉至坐標系統P′-G′下的III類AVO響應特征，利用旋轉后P′×G′屬性可以有效評價暗點型油氣藏是否真實可靠，有效剔除假的Fstack屬性異常。

為進一步驗證Fstack屬性、旋轉P′×G′屬性分析的可靠性，分別設計I、IIa、IIb、III、IV類AVO含氣砂巖模型(表2)，提取不同屬性進行對比分析(圖6)。在旋轉前P×G屬性可以較好地識別I、III、IV類AVO含氣砂巖，對IIa、IIb類AVO含氣砂巖，由于截距值較小，其P×G屬性也基本接近于零，對暗點型氣藏識別基本無效；而旋轉后的P′×G′屬性、Fstack屬性均對IIa、IIb類AVO含氣砂巖較為敏感，可以明顯地反映出暗點型II類AVO含氣砂巖的特征，為暗點型氣藏評價提供新的技術評價途徑。

表2 不同AVO類型模型參數及AVO屬性Table 2 Model parameters and attributes of different AVO types

圖6 不同AVO類型正演模擬及其屬性對比Fig.6 Forward simulation of different AVO types and comparison of their attributes

3.2 應用效果

在實際勘探應用過程中，往往需要借助屬性切片技術通過對部分疊加體提取Fstack屬性沿層切片進行分析，在樂東區黃流組二段發現了一套具有Fstack屬性異常的暗點型潛在有利目標(圖7)。過該屬性異常剖面發現，該砂體具有與NW—SE向軸向海底扇水道體系相似特征(圖8a)，在目的層段砂體頂面表現為明顯的II類AVO特征，在遠偏移距出現明顯的極性反轉現象(圖8b)，進一步說明衍生Fstack屬性能夠指示II類AVO屬性異常的分布。另外,疊前反演結果表明該暗點型目標具有明顯的低Vp/Vs異常(圖8c)，砂體尖滅清晰，且處于“泥包砂”的背景，具有較好的生、儲、蓋條件。在烴類檢測方面，通過截距-梯度坐標旋轉后，P′×G′屬性由II類AVO暗點特征變換為III類AVO亮點特征(圖9)，可以較好地反映該套有利目標砂體的含氣概率，為樂東區甜點儲層預測提供了有效技術支撐。2017年11月在該區實施LD1X-2-1井鉆探，在構造邊緣部位鉆遇到氣層8 m，孔隙度為9.3%，新增探明儲量34.6×108m3。該套氣層的發現，進一步證實了本文預測技術的有效性，展現了樂東區深層暗點型油氣藏的巨大勘探潛力。

圖7 鶯歌海盆地樂東區黃流組二段Fstack屬性切片Fig.7 Fstack attribute slice of the 2nd Member of Huangliu Formation in Ledong area of Yinggehai basin

圖8 過LD1X-2-1井純波地震剖面、Fstack屬性剖面及反演剖面對比(剖面位置見圖7)Fig.8 Comparison of raw seismic profile,Fstack attribute profile and inversion result of Well LD1X-2-1(see Fig.7 for location)

圖9 鶯歌海盆地樂東區黃流組二段坐標旋轉前后P×G 屬性平面圖Fig.9 Plane diagram of P×G attribute before and after coordinate rotation of the 2nd Member of Huangliu Formation in Ledong area of Yinggehai baasin

4 結論

1) 巖石物理特征分析表明，鶯歌海盆地樂東區深層低速泥巖快速沉降，導致泥巖速度特別低，砂泥巖阻抗疊置或砂巖呈高阻抗特征，具備形成暗點型油氣藏的條件。

2) 不同地層條件下砂巖AVO-孔隙度量版顯示，受上覆泥巖背景速度影響，泥巖速度越低，II類AVO含氣砂巖代表的孔隙度越高，物性越好，因此含氣優質儲層應表現為II類AVO異常。

3) 借助近遠道疊加道集關系建立了II類AVO暗點型氣藏識別技術，通過提取Fstack屬性可以有效識別樂東區中深層有利潛在目標。鉆井結果證實本文預測技術的有效性和可靠性，進一步拓展了II類AVO流體指示因子在烴類檢測中的應用。