刘为，邓广君，应明雄，刘峰，段亮

中海石油(中国)有限公司 湛江分公司,广东 湛江 524057

1 地质背景

莺歌海盆地位于印支地块、华南地块及太平洋板块之间,是受印支地块与华南地块碰撞与南海扩张等多重因素耦合控制形成的新生代大型走滑--伸展盆地，天然气资源丰富[1--3]。莺歌海盆地是中国南海油气勘探的发源地，近60年勘探研究表明盆地具有双快(沉降、沉积速率快)、双高(高温、高压)、底辟发育等典型特征。构造区划上，盆地分为莺西斜坡、中央坳陷带、莺东斜坡等3个一级构造单元[4](图1)。其中,中央坳陷带新生代地层厚度达10 km，孕育出下中新世三亚组、中中新世梅山组厚层浅海相主力烃源岩层以及中中新世梅山组一段、上中新世黄流组、上新世莺歌海组和第四系乐东组等多套储盖组合[5](图2)。中央坳陷带发育10多个泥--流体底辟，底辟活动产生了密集的微裂隙，底辟周缘天然气运移活跃，在底辟顶部、翼部和核部都形成了多个天然气田。

图1 莺歌海盆地构造区划图

图2 莺歌海盆地地层序列图

总体上，莺歌海盆地勘探发现具有“由浅入深勘探”、“由常压向高压再往超高压勘探”等阶段性特点。20世纪90年代，在底辟构造上部发现了DF1--1、LD22--1、LD15--1气田等一批浅层常温常压构造气藏(图1)，该类气田埋深约2 000 m，压力系数约1.0。在经历了长达近20年的艰难摸索历程后，终于在2010年取得中深层高温高压气田领域突破，发现了DF13--2、DF13--1气田，探明千亿m3储量(图1)[5--10]，该类气田埋深约3 000 m，压力系数约1.98。但随着勘探程度不断加深，近年勘探重点已进入深层超高温超高压新领域(埋深>4 000 m，压力系数>2.2)。该新领域天然气圈闭资源量占整个盆地50%以上，是未来重点勘探对象。经过近几年勘探摸索，遇到了诸多新问题，即随着埋深和压力加大，勘探地质、地球物理问题复杂化，勘探成功率降低，勘探成本明显提高。笔者通过梳理近年钻井取得的新资料，总结在勘探实践中经历的教训，以期理清几个普遍性的关键问题，并提出解决对策，为莺歌海盆地深层超高温超高压勘探提供技术支撑。

2 深层超高温超高压勘探面临的新问题

莺歌海盆地深层超高温超高压领域的温度、压力在世界范围内都实属罕见，钻探难度大、成本高，因此勘探起步也较晚。从近几年勘探实践来看，该领域主要面临甜点储层预测、含气性识别和低速泥岩甄别等综合地震地质关键问题。

2.1 高埋深、多物源背景下甜点储层分布研究难度大

在4 000 m埋深条件下，储层已进入中--晚成岩阶段，原生粒间孔在压实作用下减少较快，粒间孔隙和喉道被伊利石、高岭石、次生加大石英堵塞，导致渗透率减少[5]，寻找甜点储层至关重要。莺歌海盆地三面环山，物源体系众多，包括北面的红河、马江水系，西面的蓝江、宋河水系，东面的海南岛昌化江、黎河、通天河、感恩河和望楼河等水系。客观上，莺歌海盆地深层超高温超高压领域整体处于中央凹陷带，离物源区较远，给寻找优质储层带来困难。同时，在地质历史时期，各水系的供砂能力难以恢复研究，因此大型富砂沉积体研究难度大。另外，盆地内沉降中心附近是重力流沉积卸载区，也恰恰是多方向物源的交汇地，不同物源沉积体系相互交错叠置，源汇体系研究困难较大。

2.2 低速泥岩地震“亮点陷阱”

地震“亮点”技术理论上是储层含气后形成低阻抗异常体，地震剖面表现为波谷反射界面振幅增强特征。在20世纪80年代，在胶片地震剖面上表现为亮点，所以习惯上称为地震“亮点”。地震“亮点”找气在莺歌海盆地浅层勘探中准确率极高，在中深层东方13--1/2气田勘探评价过程中，尽管难以区分砂岩气层、含气水层和气水同层，但依然适用于判识砂、泥岩。但在当前深层超高温超高压条件下，多口井钻探揭示地震“亮点”异常不是砂岩，而是泥岩，勘探上习惯称为低速泥岩“亮点陷阱”。该亮点产生的岩石物理本质是在正常泥岩背景下发育一套更低速度的泥岩而形成了低阻抗异常体，使其表现为“地震亮点”。按照以往勘探认识钻探，屡屡遭遇低速泥岩陷阱，导致勘探失利，如D4--A井，目的层波谷反射钻探揭示为低速泥岩(图3)。

图3 莺歌海盆地D4--A井岩石物理特征

2.3 地球物理储层及含气性评价技术面临新挑战

高埋深、多物源背景下甜点储层分布研究难度大，欠压实趋势复杂，背景泥岩速度变化范围大，导致该区储层及含气储层地震岩石物理规律特征复杂多样，既有低阻抗“亮点”型储层，又有高阻抗的“亮点”型储层，还有阻抗与围岩接近的“暗点”型储层。以往习惯常用的低阻抗砂岩岩石物理认识、叠前参数规律认识、叠前AVO模板已经无法满足目标评价的需要，地球物理评价技术面临新的挑战。

3 近年深层超高温超高压天然气勘探启示

2015—2019年，针对深层超高温超高压领域钻探了多口井，其中获得LD10气藏发现[11]。LD10气藏位于莺歌海盆地凹陷斜坡带南段，为大型鼻状构造背景下轴向峡谷水道沉积，气藏埋深约4 000～4 300 m，压力系数超过2.2，最高达2.28，储层孔隙度主要为5%～10%，渗透率主要为(0.1～1)×10-3μm2，呈特低孔特低渗特征，局部物性相对较好，如LD10--G井气层厚度19.7 m，平均测井孔隙度11.6%，测井解释渗透率3.7×10-3μm2，DST测试7.14 mm三级固定油嘴日产天然气35.5×104m3/d，产水40 m3/d，证实深层依然发育甜点储层，并获得可观产能，证实在深层超高温超高压条件下，可大规模成藏，进一步改变了成藏方面认识，研究内容应聚焦于解决上述勘探重难点问题的对策。

4 应对策略

整体思路上，莺歌海盆地深层超高温超高压天然气勘探需要遵循勘探领域目标评价流程，即对照“地震解释、沉积储层评价、储层及含气性地球物理评价、井点设计”等关键环节遇到的问题，采用合适的技术一对一地解决问题，一步一步完成勘探评价过程。

4.1 预判砂岩阻抗类型及顶面地震反射类型

通过地震资料解释落实砂岩岩性圈闭的前提条件是弄清砂岩顶界面对应的地震反射界面是波峰还是波谷。经过多年勘探实践，中深层高温高压条件下砂岩为相对低阻抗，砂岩顶面一般以强振幅波谷反射为主[12]。然而，随着勘探逐步走向深层超高温超高压(如LD10区，埋深超过4 000 m，压力系数超2.2)，砂岩常表现为相对高阻抗，砂岩顶面变为强振幅波峰反射。

莺歌海盆地已钻井揭示的砂岩、泥岩速度与埋深关系分析显示，盆地内砂岩速度与埋深基本呈正相关特征，无明显反转现象(图4)，而背景泥岩速度却存在不同程度反转现象。

图4 莺歌海盆地泥岩、砂岩速度与埋深关系图

因此，会出现以下3种情况：①当小于某埋深时，砂岩速度低于背景泥岩速度，砂岩表现为相对低阻抗，砂岩顶面为波谷反射。如DF13--1/2气田区埋深约3 000 m，压力系数约1.9，砂岩速度大约3 200 m/s，砂岩阻抗750 000 g/cm2·s，泥岩速度3 450 m/s，泥岩阻抗860 000 g/cm2·s；②当达到某埋深时，砂岩速度约等于背景泥岩速度，砂岩表现为暗点，如L30--A井，埋深4 700 m，压力系数约2.0，砂体与泥岩速度接近2 500～2 800 m/s，密度相近(约2.56 g/cm3)，阻抗也相近(约640 000～716 800 g/cm2·s)；③当大于某埋深时，砂岩速度会大于背景泥岩速度，砂岩表现为相对高阻抗，砂岩顶面为波峰反射，如LD10--1气藏区埋深超过4 000 m，压力系数超过2.2，砂岩速度约4 300 m/s，砂岩阻抗约1 000 000 g/cm2·s，泥岩速度约3 250 m/s，泥岩阻抗约850 000 g/cm2·s。

需要强调，由于不同区域背景泥岩速度开始出现反转的深度不同，因此不同地区出现高阻抗砂岩的深度也不同。大致规律是越往凹陷中心出现反转的深度越浅，这一埋深与超压出现深度有一定相关性。可见，预判背景泥岩速度反转的深度至关重要。结合区域速度体和已钻井资料进行预判是一条可行之路。盆地级别速度体精细分析表明，莺歌海盆地普遍存在背景泥岩速度反转现象(图5)。乐东10区普遍发育的高阻抗储层与该区背景速度反转密切相关，而东方11区、东方30区同样发育类似背景泥岩速度反转现象，预判该区砂岩储层应表现为高纵波阻抗特征，砂岩顶面应是波峰反射。

图5 莺歌海盆地区域速度特征(剖面位置见图1)

4.2 地震沉积学方法建立海底扇源汇系统

从沉积角度开展源汇体系分析，结合地震沉积学方法落实有利沉积相带。东方区深层超高温超高压领域梅山组一段发育西部昆嵩隆起物源和东部海南隆起物源沉积体系，表现为“东西物源、坡折控扇、低洼汇聚”沉积模式(图6)。

东部物源三角洲面积达1 833 km2、厚度130 m，地震上前积特征明显，L35--A、H29--A、H29--B井证实砂岩发育，以细砂岩为主，砂岩厚度稳定(92～104 m)，表明三角洲砂质供应充足；受下伏隐伏断裂控制发育了挠曲坡折带，对隐伏断裂带微弱活动起到了调节作用，在断裂带两侧沉降速率存在差异导致地层倾角差异，形成挠曲坡折带，该处地层厚度突变，古地形变陡，易于诱发重力流形成；海底扇规模大，继承性发育，西物源海底扇面积950 km2，东物源海底扇面积506 km2，海底扇内部发育水道优势相带。

1.海底扇边界;2.水道发育边界;3.断裂坡折带;4.挠曲坡折带;5.三角洲边界;6.钻井。

4.3 选择适合于砂岩阻抗类型的储层含气性评价方法

低阻抗砂岩和高阻抗砂岩具有不同的地球物理含气性评价方法。以东方13区为例，低阻抗砂岩储层含气后表现为明显的低纵波速度、低密度、低纵波阻抗、低纵横波速比“四低”的特征[12]，含气储层叠前AVO特征表现为Ⅲ～Ⅳ类AVO异常，异常偏离背景泥岩。以乐东10区为例，高阻抗砂岩储层含气后表现为高纵波速度、低密度、高纵波阻抗、低纵横波速比特征，含气储层则表现为Ⅰ～Ⅱ类AVO特征(图7)。

图7 莺歌海盆地AVO类型

4.4 甄别低速泥岩“亮点陷阱”

莺歌海盆地10余口低速泥岩测井资料统计表明，绝大部分“亮点”型低速泥岩相对于围岩表现为高伽玛、密度接近、低纵波速度、低纵波阻抗、高纵横波速比特征，如D4--A井(图3)，叠前AVO显示低速泥岩为Ⅳ类AVO特征，无明显偏离背景趋势异常(图7)。

4.5 深层超高温超高压勘探技术流程

整体思路上，莺歌海盆地深层超高温超高压勘探应遵循以下技术流程(图8)：利用区域速度体资料，并结合周缘已钻井，大致判断某一研究区某一埋深下背景泥岩速度是否发生反转，分析砂岩是应该表现为高阻抗(波峰反射)还是低阻抗(波谷反射)，奠定地震解释工作基础。精细落实源汇体系各要素，地震沉积学技术刻画有利储集相带，选择适合于高阻抗砂岩/低阻抗砂岩的地球物理评价技术，预测甜点储层分布及含气性。还需采用低速泥岩的“纵波阻抗、高纵横波速比、Ⅳ类AVO”特征识别标志，预测出探井可能钻遇的低速泥岩层。

图8 莺歌海盆地深层超高温超高压勘探技术流程

5 结论

(1)基于地震、钻井资料的精细地震沉积学研究，细化源坡扇沉积体系，刻画海底扇内部研究可提高甜点储层预测精度。

(2)高阻抗砂岩和低阻抗砂岩含气后具有不同的岩石物理特征。高阻抗含气砂岩为高纵波速度、低密度、高纵波阻抗、低纵横波速比及Ⅰ～Ⅱ类AVO特征，低阻抗砂岩含气后为低纵波速度、低密度、低纵波阻抗、低纵横波速比“四低”的特征。

(3)多数低速泥岩表现为相对高伽玛、密度接近、低纵波速度、低纵波阻抗、高纵横波速比及Ⅳ类AVO特征，无明显偏离背景趋势异常，一定程度上，可据此特征甄别低速泥岩“亮点陷阱”。