莺琼盆地特殊岩性识别方法研究及应用

郭伟

中海石油（中国）有限公司湛江分公司 广东 湛江 524000

莺-琼盆地位于印支半岛与南海北部大陆架交接区，在板块构造位置上位于欧亚板块、印支板块和太平洋板块的交汇处。莺歌海盆地形态呈NNW 走向的长条形，由东南部的莺歌海凹陷和西北部的河内凹陷组成，两凹陷间被临高凸起所分隔[1]。莺琼盆地是南海西部最重要的天然气勘探战场。近年来随着二维、三维资料的覆盖及连续的钻探，发现该盆地存在较多的特殊岩性。在莺歌海盆地，钻探的主要特殊岩性为低速泥岩，诸多的低速泥岩在地震特征上均有“亮点”强振幅特征，因此给勘探目标搜寻及评价带来了巨大的挑战。

从莺歌海及琼东南盆地已钻井出发，主要研究低速泥岩识别。首先，理清了各区岩石物理规律，总结了低速泥岩形成机理，形成了一套识别低速泥岩的方法[2-3]，排除了特殊岩性对目标的影响，确定了莺琼盆地有利目标特征，为南海西部天然气钻探奠定了基础。

传统 “低频强振幅亮点”反射特征的地震异常体通常认为是含气砂岩的响应，而莺歌海盆地钻探结果表明，该种特征泥岩广泛发育。经过统计发现盆地中此类泥岩多呈现低速度特征[4]。其中乐东区钻遇低速泥岩井十余口，而东方区则达到二十余口。因此了解低速泥岩形成机理，准确识别泥岩，确定砂岩储层，降低勘探风险十分关键。

1 泥岩速度影响因素

地质、地球物理、测井等资料综合研究发现地层压力、泥质含量、有机质丰度均会对泥岩的纵波速度产生影响。压力一定时，泥质含量超过25%时，泥质含量越高，纵波速度越低。这也代表泥岩越纯，纵波速度越低。当泥质含量相差不大时，有效压力（上覆压力减去孔隙压力）的减小时，泥岩速度也随之变小。在泥质含量、孔隙压力等差异较小时，泥岩的有机质增加，即干酪根含量增大，泥岩的纵波速度减小。带着上述认识，从本区已钻井出发，来剖析三种影响泥岩速度的因素。

由于地层孔隙压力大导致了泥岩中的微裂缝增加了孔隙流体间的相互联系，造成泥岩低电阻率和含水导致的地震波声传播异常低速[5]。而实际中，莺歌海盆地在黄流组二段普遍发育异常超压地层，甚至部分在黄流组一段亦存在高压。虽然它们的成因较为复杂。但无论是欠压实、构造成因还是热成因的超压地层，在地震速度上均表现为低速度特征。统计表明，泥岩速度与地层压力有很好的对应关系。LD11X钻遇的底部泥岩地层中，地层压力系数明显增大，且大于其他地层，实测压力系数最大达到了2.1，泥岩速度剧烈降低，成为低速泥岩。

此外，基于Passy公式计算的有机质含量（TOC）与声波速度的交会表明，随着TOC的增大，纵波速度逐渐减小，这也证实了有机质的确能引起泥岩速度的变化。同时，在DF1-6X井钻探过程中也有低速泥岩，通过泥质含量与速度的分析得到：随着泥质含量的变大，泥岩速度呈现明显的变小趋势。

综上所述，由于莺歌海盆地高温超压的复杂性，低速泥岩与地层超压、有机质丰度及泥质含量变化等多种因素相关。而具体到单井，成因可能并不单一，大多是两种或者三种成因的综合作用。其中地层超压是形成低速泥岩的普遍原因，几乎所有的低速泥岩均位于超高压地层中。有机质丰度和泥质含量变化在局部地层中引起泥岩速度的剧烈变化。这种变化便在地震上产生强振幅特征。

2 低速泥岩岩石物理特征

对已钻井的不同低速泥岩进行岩石物理特征研究得到，低速泥岩的纵波阻抗低于正常泥岩的阻抗，且纵波阻抗的值域范围与气层阻抗值域基本一致。这种规律也决定了低速泥岩在地震上表现为含气储层一样的强波谷亮点反射特征。高泥质含量、高压力型低速泥岩具有明显的高纵横波速度比特征，这类特征与气层的低纵横波速度比完全相反；而高有机质类低速泥岩具有与气层类似的低纵横波速度比特征。通过叠前的地震正演及对不同类型的低速泥岩振幅随偏移距变化而变化（AVO）统计得到，高泥质型的低速泥岩为IV类AVO特征，且与背景趋势一致，而大部分气层为III类AVO，且偏离背景趋势，呈现异常特征。底部存在有机质的低速泥岩为III类AVO，偏离背景趋势，顶底均有有机质型的泥岩为IV类AVO，亦偏离背景趋势，因此高有机质型低速泥岩与气层从AVO上难以区分。

总结上述特征，高泥质型及部分高压力型低速泥岩具有低阻抗、高纵横波速度比、IV类AVO无异常特征，而有机质型泥岩特征与含气储层特征完全一致，无法有效识别。针对以上的特征对目标进行整体的评价，排除低速泥岩的可能，指出有利砂岩区域。

3 低速泥岩识别实例

东方4A目标位于东方北区，离东方13-1/2气田约30km，主要目的层为黄二段海底扇主水道A、B两套砂体。钻前地质分析认为目的层两套强波谷特征异常体为砂岩概率大。随后利用叠前反演及AVO分析等相关的地球物理手段进行了评价。如图1所示，目标异常体为低纵波阻抗、高纵横波速度比特征。分析其波谷AVO为明显的IV类特征，且处于背景线内，推测异常体为低速泥岩概率较大，砂岩概率小。而上波峰强振幅高阻抗、低纵横波速度比，可能发育孔隙物性较差的砂岩。钻探过程中目的层段压力系数高达1.8，且强波谷为泥岩，速度低至2600m/s，上部强波峰为泥质砂岩，孔隙物性为10%，测井解释为干层，速度达到3600m/s，与钻前的预测基本一致。证实利用低阻抗、高纵横波速度比、IV类AVO特征，采用叠前反演及AVO分析方法对高泥质型、高压力型低速泥岩识别有效可靠。同样，在东方29区钻遇了低速泥岩，采用类似的识别方法，成功刻画了低速泥岩的边界（钻前认为实线为砂体边界），回避了后续钻探过程的风险，为勘探目标打下了坚实的基础。

图1 YL1X叠前反演及AVO分析

4 结束语

1）莺歌海盆地低速泥岩形成主要与压力、有机质丰度及泥质含量有关。其中地层超压是低速泥岩存在普遍的重要原因。通过弹性参数及AVO特征研究，能有效区分高泥质及部分高压力型的低速泥岩，但有机质丰度高的低速泥岩与含气储层特征相似，依然无法识别。

2）莺琼盆地特殊岩性众多。有效区分特殊岩性的基础是它们在形态、弹性等方面有所差异。若在各方面与含油气储层特征几乎一样，依然难以识别。因此岩石物理规律研究、形态特征分析必不可少。叠前同时反演及AVO技术仍然是判别储层与非储层的关键手段。