低速泥巖識(shí)別技術(shù)在鶯歌海盆地區(qū)域勘探中的應(yīng)用

張明偉，高 凌，譚建財(cái)，潘光超，李文拓

(中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057)

鶯歌海盆地位于印支地塊與華南地塊之間，是受印藏陸-陸碰撞與南海海底擴(kuò)張等多重因素控制而形成的NW向新生代大型走滑-伸展盆地，天然氣資源豐富，是當(dāng)前南海西部天然氣勘探的主戰(zhàn)場(chǎng)之一[1-5]。亮點(diǎn)識(shí)別氣層技術(shù)方法在鶯歌海盆地鶯歌海組之上淺層目標(biāo)識(shí)別成功率高，在中深層受到干擾因素增多，除了含水儲(chǔ)層、含灰儲(chǔ)層外，低速泥巖形成亮點(diǎn)對(duì)含氣儲(chǔ)層識(shí)別難度最大，已經(jīng)成為了勘探干擾的主要因素之一。

亮點(diǎn)型低速泥巖地球物理特征表現(xiàn)為“兩紅夾一黑”，低頻、強(qiáng)振幅，有些具有明顯的水道下切特征，吸收分析具有含烴表現(xiàn)，AVO為三類，與含氣特征十分相似。筆者對(duì)近年來在鶯歌海盆地發(fā)現(xiàn)的低速泥巖通過地質(zhì)成因分析、地球物理正演分析等多種方法進(jìn)行研究歸納，發(fā)現(xiàn)低速泥巖的成因復(fù)雜，對(duì)勘探造成陷阱最大，如何在下步勘探中規(guī)避低速泥巖并用來指導(dǎo)勘探，首先必須對(duì)其成因和分布及特性進(jìn)行歸納總結(jié)研究。

1 低速泥巖的分布

鶯歌海盆地是一個(gè)典型的超壓盆地，快速沉降以及古近系-第四系的快速沉積是其超壓的基礎(chǔ)[1]。通過對(duì)鶯歌海盆地近年來鉆遇低速泥巖的11口井統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，其分布層系和范圍與盆地的壓力存在一定關(guān)系，地層孔壓越高，出現(xiàn)低速泥巖幾率越大。從淺層鶯歌海組到中深層黃流組，再到深層梅山組，在縱向上明顯呈現(xiàn)出淺層發(fā)育機(jī)率小、多為薄層、分布范圍有限的特征；深層由于地層壓力的增加，發(fā)育厚層低速泥巖層、分布范圍廣的特征。尤其在梅山組層序界面以下廣泛發(fā)育有低速泥巖的特點(diǎn)，在橫向上低速泥巖與底辟的關(guān)系十分密切，其中有10井分布于底辟周圍(圖1)。

圖1 低速泥巖在鶯歌海盆地的分布

2 低速泥巖的成因

通過對(duì)低速泥巖井的地質(zhì)、地球物理、測(cè)井、錄井及井壁芯資料綜合研究，將低速泥巖的成因分為欠壓實(shí)、含氣、裂縫三種成因。

2.1 欠壓實(shí)

鶯歌海盆地是一個(gè)快速沉降、快速沉積的盆地，受到超壓保護(hù)黃流組以下地層普遍存在欠壓實(shí)地層。在東方A區(qū)黃流組，由于梅山組至黃流組發(fā)育一定時(shí)期開啟過的微裂隙通道導(dǎo)致局部瀉壓，因此在無微裂隙位置黃流組鉆遇了DFA6、A7、A8少量低速泥巖井，而在深層的梅山組微裂隙通道關(guān)閉，壓力增大，欠壓實(shí)泥巖的發(fā)育更為普遍。以DFB1為例(圖2)，目的層位于梅山組一段，在該段地層速度出現(xiàn)明顯違背正常壓實(shí)曲線的現(xiàn)象，壓力系數(shù)達(dá)到1.9。同時(shí)測(cè)井曲線可以看到，低速泥巖層段，沙泥巖密度變化小，縱橫波速度明顯變小，Vp/Vs變小，這種橫波的改變證明欠壓實(shí)泥巖的存在。

圖2 DFB1井欠壓實(shí)成因

2.2 含氣性

除了欠壓實(shí)的原因，有些井還有另一種現(xiàn)象無法用欠壓實(shí)完全解釋。以LDF-A12井為例(圖3)，低速泥巖發(fā)育層系位于淺層鶯歌海組二段，靠近樂東23-A底辟，壓力系數(shù)1.1常溫常壓，處于非超壓段。低速泥巖段地層密度2.5 g/cm3，井壁芯非常致密，肉眼識(shí)別含砂量少，屬于質(zhì)純的泥巖。地球物理特征為低頻、強(qiáng)振幅反射，具有明顯“V”型水道下切特征。層速度只有1 950 m/s，正常泥巖速度為2 600 m/s，烴檢為三類AVO。巖電特征：高自然伽瑪，高電阻率、較背景存在氣測(cè)異常、低電阻率。

其形成原因受控于水道及底辟共同作用，前期水道經(jīng)過切割地層形成明顯水道下切特征，但水道砂過而未留，后期富泥水道或者底辟擠入的泥巖快速充填，泥巖內(nèi)部由于排水不暢流體無法排出，地層中微量的砂巖便形成了儲(chǔ)層，導(dǎo)致自身含微量氣，形成了含氣低速泥巖。

2.3 裂縫成因

對(duì)于DFA11井出現(xiàn)的大套泥巖，位于梅山組以下厚度達(dá)到108 m，測(cè)井顯示它具有低速2 344 m/s、較低的氣測(cè)異常、密度高達(dá)2.55 g/cm3。不含氣可以排除含氣原因造成的低速現(xiàn)象，同時(shí)2.55 g/cm3的高密度，也排除了欠壓實(shí)是低速泥巖的主要原因(圖4)。

由于該井深度較深，距離東方A底辟只有0.3 km，筆者懷疑其主要成因與底辟有更為直接的關(guān)系，通過將地震體與方差體疊合顯示，該井低速泥巖區(qū)受到底辟上拱，地層形成了大量裂縫，這些密集發(fā)育的構(gòu)造裂縫最終導(dǎo)致正常泥巖速度變低，形成了低于正常背景值的低速泥巖。

圖3 LDF-A12井低速泥巖含氣性分析

圖4 DFA11井低速泥巖構(gòu)造裂縫

綜上所述，由于鶯歌海盆地超壓高溫的復(fù)雜性，低速泥巖的成因在實(shí)際中主要受到欠壓實(shí)、含氣、構(gòu)造裂縫成因，但具體到單井，成因并不單一，大多是兩種或者三種成因的綜合作用所致。

3 低速泥巖的分類

鶯歌海盆地實(shí)際勘探中，呈現(xiàn)亮點(diǎn)特征的低速泥巖是導(dǎo)致亮點(diǎn)識(shí)別氣藏失效的最大的陷阱，但統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)鶯歌海盆地中的低速泥巖并不完全都是強(qiáng)振幅特征。根據(jù)其地球物理的地震響應(yīng)特征，將低速泥巖分為亮點(diǎn)型和非亮點(diǎn)型兩大類。在地震剖面呈現(xiàn)強(qiáng)振幅，平面振幅屬性強(qiáng)的定義為亮點(diǎn)型低速泥巖；對(duì)應(yīng)地震剖面振幅弱，地震屬性無異常低速泥巖定義為非亮點(diǎn)型低速泥巖。

亮點(diǎn)型低速泥巖，其形成亮點(diǎn)的主要原因是速度。DFB1井和LDF-A12井的正演合成記錄，證實(shí)低速泥巖段與上下圍巖的密度差異小，阻抗界面主要受速度制約，速度差異大，導(dǎo)致地震響應(yīng)呈亮點(diǎn)特征。實(shí)際地層中亮點(diǎn)型低速泥巖還受上、下圍巖不同巖性組合綜合影響。根據(jù)這些圍巖不同巖性組合又可以具體細(xì)分：第一類致密砂巖與低速泥巖組合形成亮點(diǎn)，中頻、強(qiáng)振幅、連續(xù)性中等、強(qiáng)波谷反射；第二類高速泥巖與低速泥巖組合形成亮點(diǎn)，低頻、強(qiáng)振幅[6-8]。

非亮點(diǎn)型低速泥巖在地震剖面表現(xiàn)弱振幅的原因是沒有形成明顯的阻抗差異，具體各井及不同圍巖巖性組合可以細(xì)分三類：第一類上高速泥巖與下低速泥巖漸變組合，低頻弱振幅空白反射，未形成亮點(diǎn)；第二類上低速泥巖與下高速泥巖組合，低頻弱振幅,連續(xù)性較好；第三類裂縫區(qū)發(fā)育低速泥巖，低頻空白反射(圖5)。

概括低速泥巖對(duì)地震反射的影響主要有兩個(gè)方面。第一方面是產(chǎn)生假亮點(diǎn)。有與差砂巖產(chǎn)生的假亮點(diǎn)，有自身產(chǎn)生的假亮點(diǎn)，有與下伏地層產(chǎn)生的假亮點(diǎn)。第二方面是使振幅變?nèi)酰衬鄮r不易區(qū)分，有在目的層上方的，有的呈厚層分布振幅變?nèi)醯?。根?jù)這些影響，對(duì)低速泥巖進(jìn)行了分類匯總。

4 低速泥巖與儲(chǔ)層識(shí)別

盡管低速泥巖的成因已清楚，但是勘探中如何規(guī)避假亮點(diǎn)陷阱風(fēng)險(xiǎn)仍然存在一定難度，必須解剖其形成亮點(diǎn)的主要原因進(jìn)行規(guī)避[4]。疊后資料識(shí)別主要難點(diǎn)是薄層不易識(shí)別，與圍巖速度差異小難以識(shí)別，厚度達(dá)到20 m以上的地層可以從速度譜尋找低速段與地層對(duì)比綜合分析。疊前資料勘探井少區(qū)難以識(shí)別，多井區(qū)可以通過疊前資料進(jìn)行區(qū)分低速泥巖陷阱和儲(chǔ)層。

4.1 疊后大套厚層低速泥巖識(shí)別

通過上文可知，低速泥巖無論與何種圍巖組合，要產(chǎn)生強(qiáng)振幅亮點(diǎn)特征必須有明顯的低縱波速度。在疊后地震資料中，厚度達(dá)到20 m以上地層，且速度較圍巖足夠低的低速泥巖段，在速度譜會(huì)有一定的顯示，可以結(jié)合地質(zhì)分析識(shí)別。但受到速度譜分辨率的限制，薄層的低速泥巖在疊后資料無法識(shí)別。分析LDF-A12井低速泥巖段，第一套厚度近20 m，鉆井實(shí)測(cè)層速度1 950 m/s，上部圍巖層速度速2 600 m/s，速度譜上對(duì)應(yīng)深度識(shí)別層速度1 936 m/s。對(duì)于第二套低速泥巖實(shí)測(cè)速度2 400 m/s，與圍巖速度差異小，速度譜仍難以識(shí)別(圖6)。

圖5 低速泥巖與圍巖組合的分類

圖6 LDF-A12井速度譜分析

4.2 疊前地球物理方法識(shí)別儲(chǔ)層

盡管疊后資料對(duì)低速泥巖和儲(chǔ)層識(shí)別有限制，但從疊前資料，仍然可以清楚識(shí)別出儲(chǔ)層。低速泥巖與儲(chǔ)層在彈性參數(shù)的表現(xiàn)上存在很大差異，多口井的分析顯示儲(chǔ)層與低速泥巖縱波阻抗存在重疊難以識(shí)別，但疊前彈性參數(shù)Vp/Vs、λρ、泊松比值可以區(qū)別儲(chǔ)層與低速泥巖，儲(chǔ)層明顯低于低速泥巖(圖7)。實(shí)際生產(chǎn)中可以在多口井區(qū)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，井少區(qū)對(duì)橫向分布范圍預(yù)測(cè)精度低。

5 低速泥巖的規(guī)避和應(yīng)用

對(duì)于亮點(diǎn)型低速泥巖，在實(shí)際勘探中應(yīng)結(jié)合地質(zhì)和地球物理識(shí)別的方法進(jìn)行規(guī)避，避免勘探陷阱，提高鉆探成功率[5]。鶯歌海盆地通過對(duì)低速泥巖的識(shí)別，有效地避免了假亮點(diǎn)陷阱，同時(shí)創(chuàng)新地落實(shí)了多個(gè)圈閉有效性。

5.1 低速泥巖確定圈閉有效性

研究低速泥巖的分布規(guī)律及特征，可提高對(duì)儲(chǔ)層封堵性評(píng)價(jià)工作的認(rèn)識(shí)。樂東D-A區(qū)塊是近年來發(fā)現(xiàn)的新區(qū)塊，位于鶯歌海盆地近凹陷斜坡帶，在梅山組發(fā)育有大量的水道砂儲(chǔ)層，下部緊鄰三亞組烴源巖，運(yùn)移通道暢通，資源量初步估算3 000萬t油當(dāng)量。其中突破該區(qū)的首選目標(biāo)定為了LDD-A1水道，水道內(nèi)部縱向上多套目標(biāo)疊置，水道長(zhǎng)度近200 km，平均寬度2～4 km，水道內(nèi)部充填沉積厚度150 m左右，由于坡度變化較大，不同區(qū)段充填的巖性差別較大，上游主要以過路沉積為主，在中下游部位水道濁流沖涮能力弱，以卸載沉積為主，來自水道復(fù)合體沉積為在此堆積，形成以強(qiáng)振幅充填為主的地震反射特征。除水道充填沉積外，發(fā)育于水道兩側(cè)的溢岸沉積也可作為優(yōu)質(zhì)油氣儲(chǔ)層。

但該區(qū)由于目的層水道底部直接與梅山組界面接觸，形成一套強(qiáng)振幅、連續(xù)性強(qiáng)的波谷反射同相軸，常規(guī)認(rèn)識(shí)這是一套梅山組發(fā)育的低位濁積砂，破壞了圈閉底部的封堵條件，致使儲(chǔ)層缺失底板，在高部位使得圈閉側(cè)封條件不能形成，破壞成藏[9-13]。但是筆者通過對(duì)整個(gè)鶯歌海盆地低速泥巖的研究，結(jié)合已鉆遇到梅山組的實(shí)際井的巖石物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)，在該區(qū)梅山組的層序界面發(fā)育不應(yīng)該是濁積砂巖，而是一套致密低速泥巖的界面，從而排除了該套目標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)性。經(jīng)鉆探證實(shí)該套目標(biāo)為高阻氣層，不存在側(cè)封風(fēng)險(xiǎn)，驗(yàn)證了低速泥巖對(duì)儲(chǔ)層的封堵性。

同樣在樂東E-B目標(biāo)，也存在側(cè)封風(fēng)險(xiǎn)性，但筆者研究認(rèn)為其高部位仍然是一套低速泥巖，有待進(jìn)一步鉆探證實(shí)(圖8)。

5.2 利用低速泥巖區(qū)分目標(biāo)

鶯歌海盆地東方C-A目標(biāo)，主力儲(chǔ)層層系位于梅山組，距離底辟較遠(yuǎn)，不存在底辟影響，但由于距離9 km的東方B1探井已在同層系鉆遇了亮點(diǎn)低速泥巖，致使儲(chǔ)層認(rèn)識(shí)上有專家認(rèn)為該目標(biāo)也為低速泥巖。為確定該主力層析的強(qiáng)亮點(diǎn)的目標(biāo)是否也是低速泥巖，根據(jù)低速泥巖是縱波速度突變?cè)驅(qū)е?，結(jié)合其他地球物理和地質(zhì)因素綜合分析進(jìn)行一系列的預(yù)測(cè)。

東方C-A是T40海侵晚期多期退積海底扇中的一期，具有高能的沉積環(huán)境，表現(xiàn)在明顯的水道下切特征， 振幅異常，方差體切片海底扇輪廓清晰， 厚度預(yù)測(cè)28 m以上，理論上可以通過速度譜層速度檢測(cè)該層系是否存在速度突變，實(shí)際在速度譜沒有發(fā)現(xiàn)低速段，因此發(fā)育低速泥巖可能性小。進(jìn)一步通過對(duì)目標(biāo)進(jìn)行烴檢及流體替換，分析得出了東方C-A目標(biāo)不僅不會(huì)是低速泥巖而且是孔隙度大的儲(chǔ)層，肯定了該主力層系的非低速泥巖及含氣性。

圖7 DFA1井巖石物理分析

圖8 樂東D-A區(qū)和樂東E-B區(qū)潛力目標(biāo)地震剖面圖

6 結(jié) 論

1) 低速泥巖成因主要可以分為三種：欠壓實(shí)、含氣、構(gòu)造裂縫，實(shí)際通常是兩種或者三種成因的綜合響應(yīng)結(jié)果。

2) 亮點(diǎn)型低速泥巖主要受到縱波速度明顯低于圍巖致使縱波阻抗明顯降低，密度對(duì)縱波阻抗的降低不能起到關(guān)鍵作用影響。

3) 厚度達(dá)20 m以上大套泥巖并且縱波速度與圍巖存在較大差異時(shí)可以從速度譜上利用層速度與儲(chǔ)層加以識(shí)別，薄層低速泥巖必須通過疊前參數(shù)才能有效區(qū)分低速泥巖和儲(chǔ)層。