琼东南盆地深水勘探成熟区目标搜索技术体系研究及应用成效*

2020-06-30杨希冰李安琪王真真李凤霞李夏露

中国海上油气 2020年3期

陈奎杨希冰胡林李明李安琪王真真李凤霞李夏露

(中海石油(中国)有限公司湛江分公司广东湛江 524057)

琼东南盆地深水区是南海西部海域深水油气勘探的重要战略区和油气发现区[1-2],经历了区域调查勘探、对外合作勘探、自营勘探等3个阶段[2-3]。20世纪90年代至2004年为区域调查勘探阶段，该阶段勘探投入和工作量较少。对外合作勘探阶段为2004年至2012年，该阶段加大勘探投入，采集了近1×104km2三维地震资料，提升了地震资料品质和研究精度，针对陵南低凸起、松南低凸起古近系部署的LS33-1-1井、YL2-1-1井和YL19-1-1井均钻探失利[4]，而针对中央峡谷新近系中新统黄流组钻探的LS22-1-1井发现商业气藏[5]，将深水勘探重点转向中央峡谷新近系。2013年以来，深水勘探进入自营勘探阶段，取得了重大突破，针对中央峡谷新近系先后发现了陵水17-2千亿方大气田[6]及陵水25-1气田、陵水18-1气田、陵水18-2气田等多个气田[7]，中央峡谷成为深水勘探成熟区。2018年至2019年，深水勘探重点再次回归深层系，围绕松南低凸起古近系崖城组和中生界花岗岩基底潜山开展研究，先后发现了永乐8-1气田和永乐8-3气田，有望实现深水区第2个千亿方大气田[8]。

琼东南盆地深水区中央峡谷作为勘探成熟区，多个气田均在部署气田总体开发方案，但深水区气田开发存在经济门槛高、部分气田储量动用难度大的问题[9]。为推动深水区气田开发，本文借鉴在北部湾盆地涠西南凹陷油田区应用成熟的海上勘探开发一体化目标搜索技术[10]，结合深水勘探现状及条件，建立了深水勘探成熟区目标搜索技术体系，围绕中央峡谷勘探成熟区已发现气田内部及周边开展潜力目标搜索。与海上勘探开发一体化目标搜索技术相比，琼东南盆地深水勘探成熟区目标搜索技术体系同样包括区带潜力目标搜索、随钻跟踪过程目标搜索、评价过程目标搜索等3项技术。其中，随钻跟踪过程目标搜索、评价过程目标搜索技术借鉴了海上勘探开发一体化目标搜索技术成熟经验，而区带潜力目标搜索技术在对地质成藏条件分析的基础上增加了地球物理预测技术应用研究，从而更加完善了目标搜索技术。

1 区域地质概况

琼东南盆地基底包括前震旦系、震旦系—下古生界变质岩，少部分区域钻遇上古生界灰岩，中生界三叠系、侏罗系、白垩系花岗岩[11-12]。

琼东南盆地是新生代大陆边缘断陷盆地，其形成演化受印支-欧亚板块碰撞、华南陆缘裂谷、南海扩张等多种区域构造作用影响[1]。先后经历了古近纪断陷期和新近纪拗陷期，纵向上形成“下断-上坳”地层结构[12]。始新世时期，受神狐运动影响，琼东南盆地发育初始裂陷，断裂走向以NNE-NE向展布为主。渐新世早期，印支-欧亚板块强烈碰撞，青藏高原隆升，红河断裂走滑活动，形成挤出拉张效应，琼东南盆地沉降加剧，断裂以近NEE-EW向为主。渐新世晚期，断裂活动逐渐减弱，以NW向为主。新近纪拗陷期，盆地整体沉降，晚中新世(10.5 Ma)开始，2号控凹断裂又加速活动，促成深水陆坡的发育，形成典型的陆架-陆坡沉积体系。

琼东南盆地平面上包括北部坳陷带、中央坳陷带和南部隆起区3个一级构造单元[13](图1)。深水区主要位于琼东南盆地中央坳陷带和南部隆起区，自西向东主要包括乐东凹陷、陵水凹陷、北礁凹陷、松南凹陷、宝岛凹陷、长昌凹陷等六大凹陷和陵南低凸起、松南低凸起两个低凸起[14]。

纵向上，琼东南盆地新生代沉积地层包括古近系始新统、下渐新统崖城组、上渐新统陵水组，新近系下中新统三亚组、中中新统梅山组、上中新统黄流组、上新统莺歌海组，第四系更新统乐东组[6]，深水中央峡谷成熟区含气层系主要为黄流组和莺歌海组。

上中新统黄流组沉积期发育中央峡谷水道沉积[15-16]。中央峡谷形成与充填演化可分为两期，乐东凹陷东部-陵水凹陷西部段为早期、晚期峡谷侵蚀充填叠置区，自陵水凹陷中部段向东为晚期峡谷侵蚀充填区。该时期海平面呈上升趋势，岩性为灰色细砂岩、粉砂岩与灰色泥岩不等厚互层。

上新统莺歌海组沉积期发育深水浊积扇、海底扇[17]。该时期海平面呈下降趋势，总体上砂岩不发育，上部岩性为灰绿色、灰色泥岩夹薄层细砂岩、粉砂岩，下部岩性为灰色、绿灰色泥岩与灰色砂岩不等厚互层。

图1 琼东南盆地区域构造及深水气田分布Fig .1 Regional tectonics and deep water gas field distribution of the Qiongdongnan basin

2 深水勘探成熟区目标搜索技术体系

深水勘探初期目标搜索重点为成藏条件优越的大型圈闭，以寻找大型天然气藏为目标，随着勘探程度的深入，大型优质圈闭的搜索难度越来越大。在新的研究区域开展大型圈闭目标搜索的同时，围绕气田内部及周边开展成熟区目标搜索，对于推动气田开发及后续可持续开采至关重要。结合近几年工作实际，建立了琼东南盆地深水勘探成熟区目标搜索技术体系，包括区带潜力目标搜索、随钻跟踪过程目标搜索和评价过程目标搜索等3项技术。

2.1 区带潜力目标搜索技术

2.1.1 地质成藏条件分析

烃源条件分析。深水中央峡谷成熟区油气来源于邻近的乐东-陵水富生烃凹陷，崖城组主体以近岸浅海相泥岩沉积为主，凹陷边缘及近凹凸起带发育海陆过渡相沉积，多见含煤或含高等植物有机质泥岩，TOC达15%～20%，为重要的烃源岩[18-19]。崖城组烃源岩现今大多处于过成熟阶段(Ro>2%)，中央坳陷带整体以生气为主，莺歌海组二段天然气甲烷碳同位素值(δ13C1)分布范围为-43.64‰～-36.93‰，黄流组δ13C1分布范围为-41‰～-38‰，均为典型煤型气。陵水—三亚期、黄流组—现今为两期天然气生排烃高峰，有利于天然气对晚期形成的圈闭进行充注。

储盖条件分析。深水中央峡谷成熟区黄流组浊积水道砂岩发育(图2)。平面上，黄流组浊积水道砂岩从乐东凹陷向东至宝岛凹陷均发育，延伸达160 km，是气田主要含气层；纵向上，3～4期黄流组浊积水道砂体叠置发育，厚度达200 m，储层物性好，测井解释孔隙度介于20.3%～34.5%，渗透率36.2～2 000 mD[20-21]；黄流组上覆200～500 m莺歌海组厚层海相泥岩，形成了非常好的储盖组合。莺歌海组海底扇砂岩是另外一套优质储层。平面上，该海底扇为陵水18-1气田含气层，并在陵水25-1气田至陵水18-2气田等多个气田广泛分布；纵向上，该套储层以粉—细砂岩为主，厚度最大超过200 m，物性总体较好，孔隙度大于20%，平均渗透率101 mD；该储层与上部发育的50～500 m莺歌海组一段厚层海相泥岩组成较好的储盖组合。

圈闭有效性分析。黄流组浊积水道砂多以峡谷壁为边界侧封形成岩性圈闭，峡谷壁另一侧对接黄流组弱振幅响应泥岩[16,21](图3)，部分水道砂体在向峡谷中部一侧遭受晚期泥质水道侵蚀形成侧封，圈闭有效性好。莺歌海组海底扇主要为上倾岩性尖灭形成的圈闭，规模一般较小，周边被莺歌海组泥岩包裹，形成很好的圈闭有效性。

油气运移条件分析。乐东-陵水凹陷崖城组煤系烃源岩层普遍存在地层超压，是油气运移的重要动力。垂向上，深部压力促使凹陷和斜坡区压力过渡带地层上拱产生张性断裂/裂隙，形成底辟构造，为油气垂向运聚提供主要运移通道[3,6,19](图2)。横向上，深水中央峡谷成熟区黄流组和莺歌海组砂岩广布，多期砂体叠合连通连片，有利于油气侧向远距离输导[19](图2)。

图2 陵水17-2气田气藏模式Fig .2 Gas reservoir pattern of the LS17-2 gas field

图3 陵水17-2气田典型地震剖面(剖面位置见图1)Fig .3 Typical seismic profile of the LS17-2 gas field(see Fig.1 for location)

2.1.2 地球物理预测技术应用

振幅强弱判别油气水。深水中央峡谷成熟区已钻井含气储层具有显著的强振幅亮点特征，但是，水层同样也可以表现出亮点特征。研究发现，在相同泥岩盖层情况下，气层顶面反射系数大于水层顶面反射系数，气层顶面反射振幅能量强于水层。为了突出气层亮点特征，弱化水层亮点，统计研究区周边已钻井相同层位振幅值，建立含流体储层与振幅间定量关系。研究发现，当振幅由120减小至40时，气层仍表现为亮点特征，而水层则转变为暗点特征，从而有效区分气水层。通过该定量关系对地震剖面振幅定量化调整，从而识别出真正的含气亮点，提高目标搜索精度(图4)。

图4 陵水17-2气田块1振幅定量化调整前后剖面振幅对比(剖面位置见图1)Fig .4 Comparison of seismic profiles amplitude before and after amplitude quantitative adjustment of the block 1,LS17-2 gas field(see Fig.1 for location)

“平点反射”预测气水界面。“平点反射”是指由气水接触面所产生的地震反射，特别是当岩层倾斜并且厚度较大时，由于气层、水层的波阻抗差异较大，通常会在倾斜反射同相轴间出现能量较强的局部水平反射同相轴，通常认为该同相轴是气水分界面(图5)。利用“平点反射”特征一定程度上能够预测气藏及含气规模，对于目标搜索具有一定指示意义。

逆向剥层时深转换技术。深水区坡折带处海底崎岖，同时坡度突然变陡，导致地震采集时无法接收到较多的有效信号，难以达到较高的覆盖次数，造成不同位置速度谱变化规律不明显，表现出一种跳跃性，不满足速度的正常变化规律，常规的剥层时深转换技术无法满足圈闭落实，制约勘探进程。逆向剥层时深转换技术是在沉积模式与井控速度趋势指导下，建立高精度深度偏移速度体(图6)，利用地震波形变化技术、正演模拟技术、平点技术校正速度体，由深层往浅层逆向剥层时深转换，以达到提高深度预测精度的目的。将其应用于陵水25-1气田，常规剥层时深转换技术校正速度体LS25-1-1井区>LS25-1-2井区>LS25-1-5井区，与三口井实钻声波速度数据不一致(图6)。利用逆向剥层时深转换技术校正速度体LS25-1-1井区>LS25-1-5井区>LS25-1-2井区，与钻井声波速度数据一致(图6)。

图5 陵水18-1气田气水界面平点反射正演剖面 (剖面位置见图1)Fig .5 Gas-water interface flat point reflection forward profile of the LS18-1 gas field(see Fig.1 for location)

图6 陵水25-1气田井控速度趋势校正时深关系Fig .6 Depth-time correction relation through well controlled velocity trend of the LS25-1 gas field

2.2 随钻跟踪过程目标搜索技术

针对深水中央峡谷成熟区，随钻跟踪过程目标搜索是对即将钻探或钻探中的开发井进行钻前、随钻及钻后结合[10]。

钻前结合是指对即将开发井区周边潜力目标进行梳理，将其与开发井兼探实施，或将其与气田难动用储量结合实施，在促进储量动用的前提下，落实潜力目标成藏层系、储量规模，并实现快速建产。

随钻及钻后结合是通过开发井新落实气层、油气显示，在区带地质成藏条件分析、地球物理预测技术指导下，在周边落实潜力目标，后续通过部署评价井或通过调整井兼探的方式落实其含气性及储量规模。

陵水17-2气田存在控制地质储量未动用的问题，在“随钻跟踪目标搜索技术”指导下，优选与LS17-2-3井区黄流组Ⅲ气组控制地质储量叠合性好的块4(图7)。块4目的层莺歌海组二段E砂体、黄流组Ⅳ气组纵向上圈闭叠合性好，构造高部位为强振幅响应，与圈闭形态契合度较好，预测资源量102×108m3。通过部署评价

图7 陵水17-2气田潜力目标分布Fig .7 The potential target distribution of the LS17-2 gas field

井在评价莺二段E砂体、黄流组Ⅳ气组的基础上，兼探黄流组Ⅲ气组控制地质储量，或通过调整井实施黄流组Ⅲ气组控制地质储量的同时，加深兼探黄流组Ⅳ气组，降低成本，实现快速建产。

2.3 评价过程目标搜索技术

深水中央峡谷成熟区评价过程目标搜索是在目标评价过程中，通过对周边已钻探井、评价井、开发井开展老井复查，牢记“勘探开发无空井”理念，并在区带地质成藏条件分析、地球物理预测技术指导下，按照“气层上下找气层”“气层邻块找气层”“显示高处有气层”“干层旁边有气层”“薄层旁边有厚层”等思路，在深水中央峡谷成熟区开展潜力目标搜索[10]。

在“评价过程目标搜索”指导下，搜索与已成藏的LS17-2-7、LS17-2-8井邻近的块1(图7)，块1目的层黄流组Ⅰ下气组、Ⅲ气组、Ⅳ气组及Ⅴ气组地震剖面为强振幅响应特征，对其进行振幅定量化调整，黄流组Ⅰ下气组、Ⅴ气组仍为强振幅响应，与已钻气层类比，具有很好的含气响应特征(图4)。黄流组Ⅰ下气组、Ⅴ气组纵向上具有较好的叠合性，预测资源量170×108m3，远大于陵水17-2气田50×108m3单井经济下限，建议后续部署评价井落实其含气性及储量规模。

3 应用成效

陵水25-1气田已进入气田总体开发方案阶段，面临无经济性的困境，主要存在以下问题：①在地震强弱振幅响应特征及井距等因素约束下，将探明地质储量划分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类，仅Ⅰ类探明地质储量可动用，Ⅱ类、Ⅲ类探明地质储量均不可动用；②气层强振幅属性规律导致砂体含气范围大幅减小，使探明地质储量大幅减少；③陵水25-1气田邻近深水坡折带，地震资料品质差，常规剥层时深转换技术无法满足圈闭落实，影响圈闭刻画的精确性。为了促进陵水25-1气田开发，在“深水勘探成熟区目标搜索技术”指导下，围绕气田内部及周边开展潜力目标搜索。

利用“区带潜力目标搜索”技术，总结陵水25-1气田地质成藏条件和地球物理预测成果。在地质成藏条件方面，陵水25-1气田邻近乐东成熟生烃凹陷，油气通过底辟构造垂向运移至主要含气层系黄流组峡谷水道。峡谷水道分为早期浊积水道和晚期浊积水道，早期浊积水道水动力较强，岩性较粗，以细砂岩、粉—细砂岩为主，晚期水道将早期水道切割，岩性较细，以粉砂岩为主。浊积砂体通过中央峡谷水道壁与泥岩对接，形成较好的圈闭有效性，黄流组地质成藏条件优越。西科一井岩心分析发现，梅山组沉积期存在三期海平面下降事件，对应三期海底扇沉积，形成T40A、T40B、T40C砂体。LS25-1S-1井、LS25-4-1井进一步证实中央峡谷水道壁外侧梅山组海底扇砂岩发育、粒度粗、物性好，两口井均钻遇近百米含气水层，证实了本区具有成藏潜力。在地球物理预测成果方面，陵水25-1气田邻近深水区坡折带，利用逆向剥层时深转换技术对黄流组主要目的层进行钻前精细速度研究，大大提升时深预测精度。地震剖面振幅定量化调整显示，黄流组峡谷水道及梅山组目的层均为强振幅亮点特征，预测含气概率高。

在“区带潜力目标搜索”技术研究基础上，结合“随钻跟踪潜力目标搜索”“评价过程潜力目标搜索”技术，在LS25-1-1井区周边搜索落实陵水25-1W构造，在HL_Ⅱ下气组(Ⅲ类探明地质储量)上、下落实了HL_Ⅱ上气组、HL_Ⅲ气组潜力层。针对中央峡谷水道壁外侧梅山组海底扇搜索了陵水25-5构造，目的层为T40A砂体(图8)。

图8 陵水25-1气田潜力目标分布Fig .8 The potential target distribution of the LS25-1 gas field

优选成藏条件更为优越的陵水25-1W构造，设计LS25-1W-1井落实HL_Ⅱ上气组、HL_Ⅲ气组潜力层含气性的同时，兼顾将HL_Ⅱ下气组升级为Ⅰ类可动用探明地质储量。

LS25-1W-1井实钻效果好。首先，“逆向剥层时深转换技术”应用效果好，HL_Ⅱ下气组实钻与预测深度误差仅2 m，圈闭整体抬升近20 m，HL_Ⅱ下气组钻遇气层，Ⅲ类探明地质储量升级为Ⅰ类可动用探明地质储量，并增加了近60×108m3探明储量。同时，LS25-1W-1井在HL_Ⅱ上气组、HL_Ⅲ气组潜力层均钻遇气层(图9)，一方面证实了本区纵向上多层系成藏，另一方面，HL_Ⅱ上气组气层证实了本区弱振幅响应同样为气层，从而将陵水25-1气田近80×108m3弱振幅Ⅲ类探明地质储量升级为Ⅰ类可动用探明地质储量。LS25-1W-1井实施成功是勘探开发一体化多学科、多技术综合应用的典型案例，该井评价成功有效推动了陵水25-1气田开发进程。