莺歌海盆地乐东区高温高压中深层暗点型气藏预测技术*

刘仕友 李洋森 沈利霞 闫安菊

(中海石油(中国)有限公司湛江分公司 广东湛江 524000)

莺歌海盆地的勘探储量发现集中于盆地中央凹陷带，尤其在东方区中深层获得了重大突破，先后发现了东方13-1、东方13-2两个整装大气田，彻底消除了中深层高温高压条件下天然气不能大规模成藏的顾虑[1-2]。而乐东区中深层与东方区具有类似的成藏条件，主要存在中央峡谷-水道和三角洲前缘-海底扇两大储集体系[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，且产能差异极大，目的层段砂岩整体表现为低孔—特低渗特征[4]，优质甜点储层预测是当前乐东区高温高压中深层勘探开发面临的主要难题。

前人针对低孔低渗甜点地球物理评价技术作了大量研究。在储层预测方面，开展了叠前反演方法研究，挖掘可以有效识别储层物性的横波信息，形成了以相控约束叠前同时反演[5]、扩展弹性阻抗反演[6]以及基于马尔可夫链地质统计学反演[7]等为代表的技术方法。但对于储层孔隙度预测，常通过建立波阻抗与孔隙度的线性关系进行转换，很难得到反映储层纵横向空间物性变化的准确岩石物理模型，导致由地震波阻抗转换得到的孔隙度预测精度不高，甜点储层的预测精度也较低。在AVO烃类检测方面，Ostrander[8]发现了含气砂岩反射振幅随偏移距增加而增大，含水砂岩反射振幅随偏移距增加而减小的现象，首先提出利用反射系数随入射角的变化识别亮点型含气砂岩。但受区域地质条件、埋深等因素限制，含气储层在深层低孔低渗环境中往往会表现为暗点特征，而并非亮点特征，直接利用AVO分析识别储层的含气性往往存在一定的不确定性，为此针对暗点型油气藏需要建立更为可靠的流体检测方法，有效降低钻前AVO烃类检测多解性的风险[9]。而暗点在地震剖面上以弱振幅形式隐含在干扰背景中，在识别技术上存在一定难度。这也是莺歌海盆地乐东区中深层未获重大突破的重要原因之一。

目前乐东区高温高压中深层黄流组和梅山组是天然气增储上产的主要层段，其优质储层预测一直是本区勘探探索研究的关键，寻找有利潜在目标是该区勘探开发的首要目标[10]。本文从区域岩石物理特征出发，揭示了乐东区暗点型油气藏的形成原因，明确了暗点型油气藏AVO的影响因素，并创新建立了II类AVO地球物理评价技术，在实际应用中取得了良好效果。

1 暗点型气藏形成原因

莺歌海盆地乐东区中深层为高温、异常高压地层，具有独特的地震速度特征(图1)。该区已钻井速度、密度测井曲线统计表明，莺歌海组就开始出现欠压实低速泥岩，并且不同的沉降速率存在不同的欠压实趋势线[10-11]，黄流组一段低速泥岩中砂质含量的增加导致低速泥岩速度向正常压实趋势线靠近，黄流组二段低速泥岩速度随着砂质含量的减少而又迅速降低，低速泥岩速度多为2 500～3 500 m/s，凹陷内部低至1 900 m/s。而乐东区水道主力目的层位于黄流组二段，砂岩速度分布较为稳定,为4 000～4 500 m/s，由于砂岩相对泥岩表现为低密度特征，因此乐东区深层黄流组二段含气砂岩多表现为阻抗叠置或高阻抗特征，具备形成暗点气藏的基本岩石物理条件。

图1 莺歌海盆地乐东区已钻井岩石物理特征分析Fig.1 Characteristics analysis of rock physics for drilled wells in Ledong area of Yinggehai basin

2 暗点型气藏AVO影响因素

由于乐东区低速泥岩速度变化范围大，在利用AVO技术对暗点进行分析时，必须明确不同泥岩速度对AVO类型的影响。选择乐东区已钻井进行不同孔隙度、不同泥岩背景条件下含气砂岩的AVO正演模拟，具体参数如表1所示。从AVO正演模拟结果上看(图2)，不同盖层泥岩速度对AVO特征影响较大，当上覆高速泥岩或正常泥岩时，含气储层若表现为II类AVO时，极性反转时孔隙度约为10%左右；而当上覆欠压实低速泥岩时，含气储层若表现为II类AVO时，极性反转时孔隙度约为14%左右。

表1 不同泥岩背景条件下AVO正演模拟参数Table 1 AVO modeling parameters under different mudstone background conditions

图2 不同泥岩背景条件下AVO正演模拟结果Fig.2 Simulation results of AVO modeling under different mudstone background conditions

为了进一步定量分析AVO变化规律，建立了乐东区不同泥岩速度条件下的含气砂岩AVO-孔隙度量版(图3)。可以看出，不同上覆泥岩速度下，同一类AVO特征代表的储层孔隙度不同，上覆泥岩速度越低，同一类AVO代表的储层孔隙度越高；当上覆泥岩速度不变时，随着孔隙度的增加，含气砂岩AVO类型逐渐从I类向II类变化。因此，相同AVO类型孔隙度大小受上覆泥岩背景的影响，通过分析高温高压含气储层上覆泥岩速度的大小可以较为准确地应用AVO类型判断含气砂岩孔隙度的相对大小。所以，在低速泥岩背景下，寻找II类AVO特征的潜在目标可以帮助该区实现勘探突破。

图3 乐东区AVO-孔隙度量版Fig.3 AVO-porosity template in Ledong area

3 暗点型气藏预测技术

开展乐东区暗点型气藏预测具有重要的现实意义，其难点主要体现在2个方面，一是在全叠加剖面上多为弱振幅、弱连续的反射特征，无明显的地质体外观形态，难以识别和精细落实；二是由于截距较小，用指示亮点的AVO乘积显然已不适应弱振幅II类AVO异常分析。因此，需要提出不同的方法来刻画II类AVO暗点响应特征。

3.1 技术原理

Rutherford和Williams[12]将暗点归类为声阻抗差趋于零的砂体，其AVO类型细分为2种类型：一种存在相位反转(IIa类AVO)，即对于较小的入射角，其反射波振幅是减小的，随着角度的增大，相位发生反转，反射波振幅相应增加；另一种没有相位反转(IIb类AVO)，具有较小的负法向入射反射系数，其振幅随着入射角的增加而增加。

首先，对于存在相位反转的IIa类AVO，为了有效刻画乐东区甜点储层的II类AVO特征，本文采用Fstack项来描述II类AVO属性(图4)：利用远近炮检距的振幅差异来描述，用远炮检距叠加振幅减去近炮检距叠加振幅，在I类、III类、IV类AVO叠加响应被减弱的同时，II类AVO含气响应则被加强，即

(1)

式(1)中：an和af分别为近道、远道振幅的叠加；θn、θf和θmax分别为限定的近角孔径、远角孔径以及最大有效角度孔径，其界限值主要取决于该区储层响应特征；c1为由响应类别所确定的常数(当为IIa类AVO含气砂岩，则c1=1;当为IIb类AVO含气砂岩，由于近道叠加振幅较低，常常可忽略，则c1=0)。

图4 II类AVO曲线示意图Fig.4 Diagram of II class AVO curve

其次，对于没有相位反转的IIb类AVO含气砂岩，Fstack属性虽然也具有指示意义，但较第IIa类AVO含气砂岩的Fstack属性异常稍弱。由于截距接近零值，传统的AVO处理方法(如P×G属性)显然得不到油气异常显示，即使出现所谓的第II类异常也不是油气的真实反映。在P-G反射坐标系中，亮点型低阻含气砂岩P×G属性为强正值,位于第三象限内；亮点型高阻含气砂岩P×G属性为强负值，位于第一象限内；而暗点则位于第二、三象限内，即有相位反转和没有相位反转的II类AVO暗点型含气砂岩都基本在G轴附近。为了能够用P×G属性刻画II类AVO暗点型油气藏，可以利用坐标旋转(图5)将II类AVO的暗点型油气藏旋转至第三象限内，即由坐标系统P-G转换至坐标系统P′-G′，这时就可以借助常规亮点型P′×G′属性来解释暗点型油气藏。

图5 AVO分析坐标旋转示意图Fig.5 Diagram of coordinate rotation in AVO analysis

根据Zoeppritz方程简化出截距和梯度项的反射系数公式，即Shuey公式为

Rpp=P+Gsin2θ

(2)

式(2)中：P为截距；G为梯度；θ为入射角。

坐标旋转后变换公式可以表示为

P′=Pcosα+Gsinα

(3)

G′=Gcosα-Psinα

(4)

式(3)、(4)中：α为旋转角度。

利用乐东区已钻井的含气砂岩AVO关系可求得该旋转角度，当旋转角度为35°～40°时，可将坐标系统P-G系统下II类AVO的响应特征旋转至坐标系统P′-G′下的III类AVO响应特征，利用旋转后P′×G′属性可以有效评价暗点型油气藏是否真实可靠，有效剔除假的Fstack属性异常。

为进一步验证Fstack属性、旋转P′×G′属性分析的可靠性，分别设计I、IIa、IIb、III、IV类AVO含气砂岩模型(表2)，提取不同属性进行对比分析(图6)。在旋转前P×G属性可以较好地识别I、III、IV类AVO含气砂岩，对IIa、IIb类AVO含气砂岩，由于截距值较小，其P×G属性也基本接近于零，对暗点型气藏识别基本无效；而旋转后的P′×G′属性、Fstack属性均对IIa、IIb类AVO含气砂岩较为敏感，可以明显地反映出暗点型II类AVO含气砂岩的特征，为暗点型气藏评价提供新的技术评价途径。

表2 不同AVO类型模型参数及AVO属性Table 2 Model parameters and attributes of different AVO types

图6 不同AVO类型正演模拟及其属性对比Fig.6 Forward simulation of different AVO types and comparison of their attributes

3.2 应用效果

在实际勘探应用过程中，往往需要借助属性切片技术通过对部分叠加体提取Fstack属性沿层切片进行分析，在乐东区黄流组二段发现了一套具有Fstack属性异常的暗点型潜在有利目标(图7)。过该属性异常剖面发现，该砂体具有与NW—SE向轴向海底扇水道体系相似特征(图8a)，在目的层段砂体顶面表现为明显的II类AVO特征，在远偏移距出现明显的极性反转现象(图8b)，进一步说明衍生Fstack属性能够指示II类AVO属性异常的分布。另外,叠前反演结果表明该暗点型目标具有明显的低Vp/Vs异常(图8c)，砂体尖灭清晰，且处于“泥包砂”的背景，具有较好的生、储、盖条件。在烃类检测方面，通过截距-梯度坐标旋转后，P′×G′属性由II类AVO暗点特征变换为III类AVO亮点特征(图9)，可以较好地反映该套有利目标砂体的含气概率，为乐东区甜点储层预测提供了有效技术支撑。2017年11月在该区实施LD1X-2-1井钻探，在构造边缘部位钻遇到气层8 m，孔隙度为9.3%，新增探明储量34.6×108m3。该套气层的发现，进一步证实了本文预测技术的有效性，展现了乐东区深层暗点型油气藏的巨大勘探潜力。

图7 莺歌海盆地乐东区黄流组二段Fstack属性切片Fig.7 Fstack attribute slice of the 2nd Member of Huangliu Formation in Ledong area of Yinggehai basin

图8 过LD1X-2-1井纯波地震剖面、Fstack属性剖面及反演剖面对比(剖面位置见图7)Fig.8 Comparison of raw seismic profile,Fstack attribute profile and inversion result of Well LD1X-2-1(see Fig.7 for location)

图9 莺歌海盆地乐东区黄流组二段坐标旋转前后P×G 属性平面图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 结论

1) 岩石物理特征分析表明，莺歌海盆地乐东区深层低速泥岩快速沉降，导致泥岩速度特别低，砂泥岩阻抗叠置或砂岩呈高阻抗特征，具备形成暗点型油气藏的条件。

2) 不同地层条件下砂岩AVO-孔隙度量版显示，受上覆泥岩背景速度影响，泥岩速度越低，II类AVO含气砂岩代表的孔隙度越高，物性越好，因此含气优质储层应表现为II类AVO异常。

3) 借助近远道叠加道集关系建立了II类AVO暗点型气藏识别技术，通过提取Fstack属性可以有效识别乐东区中深层有利潜在目标。钻井结果证实本文预测技术的有效性和可靠性，进一步拓展了II类AVO流体指示因子在烃类检测中的应用。