0 引言
莺歌海盆地勘探发现东方X-1、东方X-2等高温高压气田后，近年来在乐东区的底辟及周缘，以莺歌海组—黄流组地层轴向水道为目标，又新发现了乐东X-1、乐东X-2、乐东X-3等地层温度高达200 ℃，压力系数达2.28的超高温超高压气田，揭示了该区巨大的勘探潜力和开发前景。但目的层储层低孔低渗，碳酸盐矿物广泛分布，局部次生孔隙发育［1］，提高储层孔隙结构评价精度成为亟需解决的问题。核磁测井仪器由于耐温问题在该区无法测量，考虑到声波在地层传播中遵循费马原理，主要受骨架矿物和原生孔隙度的影响，而中子和密度放射性测井则是原生孔隙和次生孔隙的综合响应［2］。如能准确获取声波孔隙度和中子、密度孔隙度并进行差值分析，则次生孔隙度、原生孔隙度的评价问题迎刃而解，因此高温高压含气地层的单声波孔隙度评价成为重要研究内容。研究区主要为重力流水道快速沉积，地层声波时差在泥岩和砂岩段表现出不同的响应特征［3］，需要针对这2种不同岩性地层的声波时差响应特征分别开展研究。
1 高温超压地层泥岩声波时差响应特征与影响因素
从莺歌海、琼东南盆地多井泥岩段声波时差（DT sh）与埋深、压力系数的关系图（图1）可以发现在埋深小于2 000 m时，泥岩声波时差随埋深增加而变小。当埋深大于2 000 m时，随着埋深的增大泥岩声波时差的变化趋势呈现分异的特征。左边红线为正常压实的泥岩声波时差随埋深变化趋势线，右边黑线为高压地层泥岩声波时差随埋深变化的趋势线，高压地层泥岩声波时差偏大、欠压实特征明显，但从LDX-3-A井4 100 m层段附近出现局部泥岩声波时差偏大非常明显，可能存在高压以外的因素影响。
2 高温超压地层砂岩声波时差响应特征与影响因素
从砂岩段声波时差（DT）与埋深、地层压力系数及含气性关系图（图3）可以发现随着埋深的增大砂岩储层段声波时差整体呈现变小的趋势，左边红线为正常压实的砂岩声波时差随埋深变化的趋势线，右边黑线为高压地层砂岩声波时差随埋深变化的趋势线，从而可以看出地层压力对声波时差有明显的影响，相同埋深高压地层的声波时差较常压地层明显偏大。而且从DFX-2-B井可以看出当地层含气性越高时声波时差也越大，从LDX-3-A井3 800 m附近层段又发现随着岩石骨架中方解石含量的增加，该段储层的声波时差较正常压实储层偏小。因此可以发现砂岩地层的声波时差影响因素明显较泥岩地层多，需要考察的因素也更多。
影响砂岩速度的主要因素［6-10］：地层有效压力（上覆地层压力与孔隙压力之差）、温度、含气饱和度、孔隙度等。针对高温高压环境对砂岩段声波时差可能产生的影响，开展了相关的岩石物理声波实验研究。实验设计围压达70 MPa，孔隙压力达50 MPa，温度达150 ℃，岩心样品孔隙度在13%~20%之间。相同岩心不同温压条件下的声波速度实验表明砂岩纵波速度随孔隙压力的增加而减小，随温度的升高也减小，而且孔隙压力对纵波速度的影响程度相对温度更大，具体见图4（a）。相同温压条件下不同岩心的声波速度实验表明砂岩纵波速度随孔隙度的增大而减小，随岩心样品含气饱和度的升高也减小，二者对纵波速度的影响均较大且岩心含气和不含气（纯水）状态测得的声波时差也相差较大，具体见图4（b）。不同孔隙压力条件下不同岩心的纵波速度随着孔隙压力的增大而减小，随着孔隙度的增大也减小，且可以看出孔隙度越大，岩心纵波速度对孔隙压力的变化越敏感。实际测井资料也反映出砂岩段声波时差受地层物性和流体性质的影响明显，这也是利用声波资料进行储层孔隙度评价和流体识别的基础。
总体来看，高温高压地层泥岩和砂岩的声波时差响应规律比较复杂，受多重因素的共同影响。对较纯净的泥岩来说，泥岩声波时差受到地层有效压力和有机质的影响较明显，但由于本区主要目的层段上覆泥岩有机质的含量比较少，因此本研究重点考察有效压力对纯泥岩的声波时差影响情况，尤其是地层有效压力影响较大；对具体某一气田的主要目的层砂岩来说地层有效压力、地层流体性质和地层孔隙度是影响其声波时差的主要因素。这是后续开展相关影响因素与砂岩、泥岩的声波时差响应规律研究的基础。
3 高温超压气层声波测井孔隙度评价
常规的单声波资料评价储层物性采用较多的是经典Wyllie时间平均公式，最关键的就是地层压实系数和泥质校正参数的确定问题。
式中：DT为测井纵波时差值，μs/m；DT sh为泥岩纵波时差值，μs/m；DT ma为砂岩骨架纵波时差值，μs/m；DT mf为地层流体纵波时差值，μs/m； 为声波时差校正系数，无量纲。
3.1 声波时差校正系数C p的确定
由前述高温超压储层砂岩纵波速度影响因素分析可知，砂岩纵波速度主要受地层有效压力、含气饱和度、孔隙度等因素影响，需要对纵波速度进行地层有效压力和含气饱和度校正来提高纵波速度评价孔隙度结果的精度。利用同区域高温超压气田探井声波孔隙度与中子—密度孔隙度或岩心孔隙度关系确定单声波孔隙度校正系数，结合测压获得的地层孔隙压力系数，测井评价的地层含气饱和度等资料，统计分析三者之间的对应关系。为减少有效压力和含气饱和度单位不同造成的统计误差，方便对比分析，对地层孔隙压力系数进行归一化处理。选取研究区最高、最低地层孔隙压力系数，采用离差标准化法使地层孔隙压力系数映射到0~1区间内。图6是归一化后的地层孔隙压力系数与含气饱和度的乘积（声波时差影响因子Fs）和声波时差孔隙度校正系数的关系图版，图版明确指示了该高温超压气田群单声波孔隙度校正系数与地层孔隙压力、含气饱和度的定量关系。
综上所述，在厘清高温超压气田超压演化史的基础上，可以对具有相近超压演化史的高温高压区域气田进行大数据统计分析，建立区域高温高压气田声波时差校正系数与归一化地层压力系数和含气饱和度的关系，进而可以确定相关气田在不同含气饱和度、不同压力系数条件下的准确声波孔隙度压实校正系数。同时，由于图6中确定的压力、含气饱和度、压实校正系数三者之间的相关性较好，当储层覆压孔隙度、原始声波孔隙度和压力系数已知时，可以利用上述模型进行储层含气饱和度的估算，该方法在钻井取心等电阻率失真层段尤其具有应用价值。
3.2 泥质校正声波时差DT sh确定
由时间平均公式可以看到泥质校正声波时差也对声波孔隙度有一定影响，实际应用过程中一般采用砂岩储层段邻近上覆泥岩的声波时差来代替储层段泥质校正的声波时差。而在莺歌海盆地高温超压地层中泥岩容易出现欠压实的情况，且泥岩声波时差还可能受到黏土矿物含量和有机质含量等因素的影响，由此确定的泥质校正声波时差可能造成最终评价的声波孔隙度误差较大，如图5（b）。
4 实例验证与效果分析
在高温超高压的乐东X区结合超压演化史和岩心、壁心化验分析数据确定图10中储层的声波时差校正系数在1.1~1.35之间，泥质校正声波时差按正常压实趋势线确定，计算得到超高温高压低孔气层的单声波孔隙度，结合中子、密度评价的总孔隙度，实现该区复杂孔隙结构储层原生孔隙度、次生孔隙度的定量评价，结果显示4 250 m以浅储层次生孔隙不发育，而4 250 m以深储层次生孔隙较发育。在4 258.5 m和4 275.1 m深度测压有效，流度分别为5.3 mD/cP 和6.4 mD/cP，显示地层流动性较好，整体物性好于上部储层段。图11为该井段壁心薄片资料，显示下部层段碳酸盐溶蚀孔隙发育，上部气层段则不发育次生孔隙。
5 结论
（1） 莺歌海盆地中深层高温超压地层泥岩和砂岩声波时差响应特征比较复杂。泥岩声波时差除受到较为常见的地层有效压力和泥质纯度影响外，局部还可能受到有机质的影响；砂岩声波时差除了受到上覆地层压实作用影响外，也受到地层超压、含气程度、孔隙度大小的影响。
（2）在碎屑岩地层，利用单声波资料评价高温超压气田储层物性时对声波时差校正系数和泥质校正值的选取首先需要厘清气田超压演化史。在此基础上利用类似演化史的气田区域声波时差校正系数图版和泥质声波时差趋势线获取准确的声波时差校正系数和泥质校正值，可实现高温超压气藏声波孔隙度的精确评价。
（3）文中方法在莺歌海盆地相关高温超压探井储层评价中取得了较好应用效果，为储层次生孔隙识别和评价、储层分类精细研究等工作奠定基础，具有一定推广应用价值。
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