鶯歌海盆地樂東區(qū)高溫高壓中深層暗點型氣藏預(yù)測技術(shù)*

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(fā)現(xiàn)集中于盆地中央凹陷帶，尤其在東方區(qū)中深層獲得了重大突破，先后發(fā)現(xiàn)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(guī)模成藏的顧慮[1-2]。而樂東區(qū)中深層與東方區(qū)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(chǎn)能差異極大，目的層段砂巖整體表現(xiàn)為低孔—特低滲特征[4]，優(yōu)質(zhì)甜點儲層預(yù)測是當前樂東區(qū)高溫高壓中深層勘探開發(fā)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(shù)作了大量研究。在儲層預(yù)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(zhì)統(tǒng)計學反演[7]等為代表的技術(shù)方法。但對于儲層孔隙度預(yù)測，常通過建立波阻抗與孔隙度的線性關(guān)系進行轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換得到的孔隙度預(yù)測精度不高，甜點儲層的預(yù)測精度也較低。在AVO烴類檢測方面，Ostrander[8]發(fā)現(xiàn)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(xiàn)象，首先提出利用反射系數(shù)隨入射角的變化識別亮點型含氣砂巖。但受區(qū)域地質(zhì)條件、埋深等因素限制，含氣儲層在深層低孔低滲環(huán)境中往往會表現(xiàn)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(shù)上存在一定難度。這也是鶯歌海盆地樂東區(qū)中深層未獲重大突破的重要原因之一。

目前樂東區(qū)高溫高壓中深層黃流組和梅山組是天然氣增儲上產(chǎn)的主要層段，其優(yōu)質(zhì)儲層預(yù)測一直是本區(qū)勘探探索研究的關(guān)鍵，尋找有利潛在目標是該區(qū)勘探開發(fā)的首要目標[10]。本文從區(qū)域巖石物理特征出發(fā)，揭示了樂東區(qū)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(chuàng)新建立了II類AVO地球物理評價技術(shù)，在實際應(yīng)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(qū)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(qū)已鉆井速度、密度測井曲線統(tǒng)計表明，鶯歌海組就開始出現(xiàn)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(zhì)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(zhì)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(nèi)部低至1 900 m/s。而樂東區(qū)水道主力目的層位于黃流組二段，砂巖速度分布較為穩(wěn)定,為4 000～4 500 m/s，由于砂巖相對泥巖表現(xiàn)為低密度特征，因此樂東區(qū)深層黃流組二段含氣砂巖多表現(xiàn)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(qū)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(qū)低速泥巖速度變化范圍大，在利用AVO技術(shù)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(qū)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(shù)如表1所示。從AVO正演模擬結(jié)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(xiàn)為II類AVO時，極性反轉(zhuǎn)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(xiàn)為II類AVO時，極性反轉(zhuǎn)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(shù)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(jié)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(guī)律，建立了樂東區(qū)不同泥巖速度條件下的含氣砂巖AVO-孔隙度量版(圖3)?？梢钥闯?，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(yīng)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(qū)實現(xiàn)勘探突破。

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

3 暗點型氣藏預(yù)測技術(shù)

開展樂東區(qū)暗點型氣藏預(yù)測具有重要的現(xiàn)實意義，其難點主要體現(xiàn)在2個方面，一是在全疊加剖面上多為弱振幅、弱連續(xù)的反射特征，無明顯的地質(zhì)體外觀形態(tài)，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(yīng)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(yīng)特征。

3.1 技術(shù)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(zhuǎn)(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(fā)生反轉(zhuǎn)，反射波振幅相應(yīng)增加；另一種沒有相位反轉(zhuǎn)(IIb類AVO)，具有較小的負法向入射反射系數(shù)，其振幅隨著入射角的增加而增加。

首先，對于存在相位反轉(zhuǎn)的IIa類AVO，為了有效刻畫樂東區(qū)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(yīng)被減弱的同時，II類AVO含氣響應(yīng)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(qū)儲層響應(yīng)特征；c1為由響應(yīng)類別所確定的常數(shù)(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?？珊雎?，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(zhuǎn)的IIb類AVO含氣砂巖，F(xiàn)stack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(tǒng)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(xiàn)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(nèi)；亮點型高阻含氣砂巖P×G屬性為強負值，位于第一象限內(nèi)；而暗點則位于第二、三象限內(nèi)，即有相位反轉(zhuǎn)和沒有相位反轉(zhuǎn)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(zhuǎn)(圖5)將II類AVO的暗點型油氣藏旋轉(zhuǎn)至第三象限內(nèi)，即由坐標系統(tǒng)P-G轉(zhuǎn)換至坐標系統(tǒng)P′-G′，這時就可以借助常規(guī)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(zhuǎn)示意圖Fig.5 Diagram of coordinate rotation in AVO analysis

根據(jù)Zoeppritz方程簡化出截距和梯度項的反射系數(shù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)角度。

利用樂東區(qū)已鉆井的含氣砂巖AVO關(guān)系可求得該旋轉(zhuǎn)角度，當旋轉(zhuǎn)角度為35°～40°時，可將坐標系統(tǒng)P-G系統(tǒng)下II類AVO的響應(yīng)特征旋轉(zhuǎn)至坐標系統(tǒng)P′-G′下的III類AVO響應(yīng)特征，利用旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)P′×G′屬性分析的可靠性，分別設(shè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shù)評價途徑。

表2 不同AVO類型模型參數(shù)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(yīng)用效果

在實際勘探應(yīng)用過程中，往往需要借助屬性切片技術(shù)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(qū)黃流組二段發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)，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(xiàn)為明顯的II類AVO特征，在遠偏移距出現(xiàn)明顯的極性反轉(zhuǎn)現(xiàn)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(jié)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(zhuǎn)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(qū)甜點儲層預(yù)測提供了有效技術(shù)支撐。2017年11月在該區(qū)實施LD1X-2-1井鉆探，在構(gòu)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(fā)現(xiàn)，進一步證實了本文預(yù)測技術(shù)的有效性，展現(xiàn)了樂東區(qū)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(qū)黃流組二段Fstack屬性切片F(xiàn)ig.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(qū)黃流組二段坐標旋轉(zhuǎn)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(jié)論

1) 巖石物理特征分析表明，鶯歌海盆地樂東區(qū)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(yōu)質(zhì)儲層應(yīng)表現(xiàn)為II類AVO異常。

3) 借助近遠道疊加道集關(guān)系建立了II類AVO暗點型氣藏識別技術(shù)，通過提取Fstack屬性可以有效識別樂東區(qū)中深層有利潛在目標。鉆井結(jié)果證實本文預(yù)測技術(shù)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(yīng)用。