中國近海基巖油氣藏分布特征及其控制因素

王建強， 梁杰*， 陳建文， 趙青芳， 張銀國， 董賀平

(1. 中國地質調查局青島海洋地質研究所， 青島 266071； 2.青島海洋科學與技術國家試點實驗室海洋礦產資源評價與探測功能實驗室， 青島 266071)

基巖油氣藏是含油氣盆地重要的勘探領域，目前已在全球30多個盆地中發現數百個工業性基巖油氣藏[1-4]。基巖油氣藏單體規模大，具有較大的地質儲量，如越南白虎、中國渤中19-6都是地質儲量超億噸大油氣田[5-8]。中國海域油氣勘探從1957年在海南島西南鶯歌海盆地調查油氣苗持續至今，主要集中在渤海盆地、南黃海盆地、東海陸架盆地、鶯歌海盆地、北部灣盆地、瓊東南盆地等近海盆地，已發現250余個油氣田，是中國重要的油氣生產基地和勘探領域。截至2018年底，近海含油氣盆地石油探明地質儲量43.22億t，探明程度為18%，近海含油氣盆地天然氣探明地質儲量1.1萬億m3，探明程度為5.3%[9]。勘探成果證實中國海域油氣資源豐富，但是油氣資源分布不均、探明程度較低[10]。近年，隨著渤中19-6凝析氣藏、永樂8-3-1潛山氣藏等取得重大發現，突破了富油型盆地難以尋找大氣田的認識，拓展了天然氣勘探領域，證實中國海域深部基巖油氣藏具有巨大勘探潛力[11-14]。因此，基巖油氣藏是未來海域油氣增儲上產的重要方向，已成為盆地油氣勘探重要的接替領域，引起了對海域基巖油氣藏勘探極大的關注。通過梳理總結中國近海基巖油氣藏空間上的分布規律，進而分析烴源巖特征、構造活動、輸導體系、儲蓋特征等對油氣成藏的控制作用，剖析近海基巖油氣藏形成條件，探討油氣藏形成的主控因素，以期為海域基巖油氣下一步勘探提供一定借鑒依據。

1 基巖油氣藏基本特征

基巖油氣藏是一類特殊的油氣藏，凡是在結晶基底或盆地成盆前沉積地層中形成的油氣藏都可稱為基巖油氣藏[15-17]，主要發育在板塊構造活動強烈的區域[15,18-21]，分布在裂陷盆地、走滑盆地和前陸盆地中。原因在于基巖塊體受到不同應力的影響，遭受強烈的擠壓、碰撞等地質作用，導致基巖塊體的相對隆升或下降，使基巖與年輕的生油巖系直接接觸，緊鄰富烴凹陷，為油氣成藏提高充足的油源條件，從而形成凹陷環繞、隆洼相間格局，具備良好的空間匹配關系。此外，基巖長時間隆升，遭受剝蝕、風化、淋濾等作用，頂部發育不整合面和風化殼，內幕發育網格狀裂縫，為油氣成藏提供良好儲集條件和運移通道；油源斷層溝通源巖與儲層，為基巖成藏提供最重要的縱向運移體系；斷層差異升降、水平擠壓等作用形成背斜、斷背斜、斷鼻和斷塊等構造，為基巖成藏提供有利圈閉條件。

基巖油氣藏具有“新生古儲”的特點，儲層類型多樣，其儲集層包括火山巖、花崗巖、變質巖、碎屑巖、碳酸鹽巖等多種類型，其中花崗巖基巖油氣藏最多(表1)。從全球來看, 基巖油氣田在太古至古近系均有分布，最重要的產油氣層系為寒武紀，占總數的35%。

表1 全球主要基巖油氣藏分布特征[4-5]

2 中國近海基巖油氣藏分布特征

自1975年427古生界基巖潛山油氣藏發現至今，已在渤海盆地、北部灣盆地、瓊東南盆地、珠江口盆地發現多個潛山帶，于古生界、中生界、元古界和太古界中均發現了高產油氣流，主要分布在凸起或凸起的傾沒端，其類型以基底高的殘丘為主[22]。勘探實踐表明近海基底潛山地層發育齊全，從太古界到中生界皆有發育[22-25]，主要發育4套儲層，即前寒武系變質巖和混合花崗巖、古生代碳酸鹽巖、中生代火山巖以及花崗巖侵入體、中生代碎屑巖，尤其以前寒武系變質巖和中生代花崗巖侵入體為主(表2)。如錦州25-1S前寒武系混合花崗巖和蓬萊9-1中生代花崗巖兩個大型基巖油氣藏其探明儲量占渤海基巖總探明儲量的3/4[22]。

表2 中國海域基巖油氣藏統計[5,26-28]

2.1 太古宇基巖油氣藏分布

太古宇基巖油氣藏主要為變質巖油氣藏，是渤海盆地重要的基巖油氣藏類型，在渤中凹陷、遼西低凸起等地區均有發現(圖1)。渤海盆地基底屬于華北地臺一部分，在漫長的地質演化過程，受加里東、印支、燕山等多期構造運動的影響，經歷擠壓抬升、拉分走滑以及長期的風化淋濾等作用，潛山地層遭受長期暴露剝蝕，造成古潛山裂縫、溶蝕孔、洞的發育，導致儲層物性變化大、非均質性強[29-31]。因此，太古宇基巖油氣藏儲層主要受巖石成分、構造活動、風化淋濾等多種因素控制作用，形成了表層風化帶和潛山內部縫洞的儲集空間。根據前人對錦州南太古宇基巖油氣藏7口鉆井巖心薄片鑒定的結果統計分析，表明渤海海域太古宇變質巖主要以淺灰色片麻巖及其形成的碎裂巖為主，巖性比較均一，巖石礦物顆粒較粗，含有較低含量的暗色礦物，同時由于受到不同方向應力作用的疊加，導致巖石碎裂程度較高，這些不同方面的因素為儲層發育提供了良好的物質基礎[32]。太古宇基巖油氣藏是典型的“新生古儲”型油氣藏，主要分布在古近系不整合面以下，儲集空間主要以后期溶蝕孔隙、張性裂縫為主，烴源巖主要來自上覆的始新統沙河街組半深湖-深湖相泥巖，蓋層為漸新統東下段及始新統沙一段的湖相泥巖。如錦州25-1S油氣田主力含油氣層段集中分布在風化破碎帶中[33]。

圖1 渤海海域基巖油氣藏分布

2.2 古生代基巖油氣藏分布

古生代基巖油氣藏主要為碳酸鹽巖油氣藏，主要分布在渤海盆地的渤中凹陷、渤南凸起、石臼坨凸起、沙壘田凸起以及北部灣盆地潿西南凹陷[34-36]。渤海盆地碳酸鹽巖基巖油氣藏地層主要由寒武系、奧陶系組成，缺失上古生界和中生界，上覆不整合接觸于古近系及新近系[37-38]，如BZ28-1油氣田儲集層巖性主要以白云巖為主，其次為灰巖和白云質灰巖或灰質白云巖，脆性較大，受構造作用的影響易形成大量的裂縫，同時又經長期風化淋濾、溶蝕作用，溶蝕現象普遍，造成原生孔隙消失殆盡，次生孔隙大量發育，形成大量次生溶蝕孔、洞、縫，從而改善了碳酸鹽巖儲層的儲集性能。整體上，表層風化帶和水平潛流帶物性要好，深部緩流帶白云巖的發育改善了儲層物性，相對較好[39](圖2)。

圖2 渤中凹陷21/22構造區不同巖溶相帶儲層模式圖[39]

潿西南凹陷是南海西部北部灣盆地已證實的最富烴凹陷[40-41]。自20世紀80年代，中海油先后在北部灣盆地潿西南凹陷鉆探潿6-1、潿10-3N、潿10-4等碳酸鹽巖古潛山構造，均獲得高產油流。目前，已被證實的潿洲A、B、C、D等多個潛山油田及含油構造主要圍繞在潿西南凹陷一號斷裂帶至二號斷裂帶附近分布(圖3)，如潿洲A油田，儲層厚度達250 m，單井產量高，日產原油超過1 000 m3[42]。潿西南凹陷所發現的潛山地層為石炭系，鉆井揭示該套地層厚度大，巖性主要以灰巖、白云巖、白云質灰巖為主。根據巖性、古生物、地層等資料對比研究認為，在一號斷裂帶所鉆遇的潛山地層主要為上石炭統黃龍組；在二號斷裂帶所鉆遇的潛山地層主要為下石炭統大塘組下段石磴子段[43]。該地區碳酸鹽巖潛山在地質演化過程中，遭受長期的風化剝蝕和再埋藏改造等影響，頂部風化帶經歷了長期的風化淋濾、溶蝕等作用，造成儲集空間類型復雜、多樣，儲層空間主要由孔隙、裂縫、溶洞等共同組成，為裂縫-孔洞型儲層[42-43]。

圖3 潿西南凹陷碳酸鹽巖基巖油氣藏分布[42]

2.3 中生代基巖油氣藏分布

中生代基巖油氣藏主要為火山巖及花崗巖油氣藏，在渤海盆地、珠江口盆地、瓊東南盆地均有發現，此外在渤海盆地存在部分碎屑巖油氣藏[44-46]。中生代火山巖儲層油氣藏主要分布在侏羅系的中基性火成巖中，巖性以安山巖、玄武巖、凝灰巖為主，如埕北低凸起北坡、428西構造，易形成小型油氣藏。中生代花崗巖油氣藏儲層為不同蝕變程度的花崗巖，在構造應力、風化巖溶等作用下，儲集空間包括基質孔和裂縫兩類，有利的儲層段分布在基巖中上部的砂質帶、碎裂-裂縫帶，橫向連通性好，裂縫和次生溶蝕共同發育的層段是花崗巖基巖油氣藏尋找的目標，也是目前主要的含油氣層段(圖4)。如渤海盆地PL9-1花崗巖油氣藏是中國目前已發現的規模最大的中生界花崗巖潛山油田[47]。

圖4 花崗巖基巖分帶及儲層發育模式

近年來隨著南海北部花崗巖基巖潛山油氣藏突破，花崗巖古潛山成為南海北部新的勘探方向之一。如惠州26-6含油氣構造的勘探成功是首次在南海東部海域古潛山新領域勘探獲商業高產油氣流，標志著在珠江口盆地古近系和古潛山復式油氣藏勘探取得了重大突破，展示出該領域巨大的勘探前景[27]。瓊東南盆地深水區松南低凸起中生界花崗巖潛山喜獲工業氣流，日產天然氣超百萬立方米，測試產能創中國海域潛山氣藏新紀錄，實現瓊東南盆地中生界潛山商業發現零的突破[28]。

此外，渤海盆地中生界潛山碎屑巖含油氣層位為中生界侏羅系，巖性主要為各類砂巖和砂礫巖，儲集空間以原生粒間孔和粒間溶蝕孔為主，較少見構造裂縫[48]。優質碎屑巖潛山儲層的形成和分布受到巖性、沉積環境和成巖作用的共同控制。已有勘探成果表明，碎屑巖油氣藏有利區主要分布在歧口凹陷及石臼坨凸起周邊區域。如岐口17-9油田，儲集空間以殘余原生粒間孔、次生溶孔、晶間孔為主，孔隙度一般大于10%，滲透率較低，一般小于1 mD，屬中孔低滲儲層[46,49]。

3 基巖油氣藏形成的主控因素

3.1 烴源巖條件是基巖油氣藏形成的物質基礎

基巖地層不具備生烴能力或生烴能力很差，油氣源供給條件是基巖油氣藏形成的前提條件，基巖中的油氣主要來源于上覆年輕烴源巖、基巖旁側的烴源巖。中國近海含油氣盆地主要發育三種烴源巖，第一類為裂陷早期的陸相深湖和半深湖相泥巖，主要分布在南海北部灣、珠江口盆地及渤海的盆地，以Ⅱ型干酪根為主，處于成熟階段；第二類為裂陷晚期淺湖或湖沼相泥巖和煤層，主要分布在珠江口盆地、鶯-瓊盆地、東海盆地，以Ⅲ型干酪根為主，處于成熟-過成熟階段。第三類是深海-淺海相和濱岸相的泥頁巖，主要分布在東海麗水凹陷、西湖凹陷，鶯歌海盆地，為Ⅲ型干酪根, 以生氣為主[50-52]。截至2021年底，中國海域油氣的勘探開發主要集中在渤海海域、東海、珠江口、瓊東南、鶯歌海、北部灣等6個盆地，超過90%的石油儲量分布在渤中、黃河口、惠州、潿西南和文昌等8個的富油凹陷；75%左右的天然氣儲量主要分布在崖南、鶯中和白云3個富氣凹陷，這些富烴凹陷發育的烴源巖具有層系多、厚度大的特點，為基巖油氣藏的形成奠定了豐富的油氣來源基礎。以渤中凹陷為例，渤中凹陷是渤海內發育最大的生烴凹陷，古近系湖相優質烴源巖發育，并且以渤中凹陷為中心發育多個斷裂潛山構造帶，緊鄰著主力生烴凹陷發育的基巖圈閉均具有形成基巖油氣藏的物質條件[53-55]。目前已有多個圈閉獲得大、中基巖油氣藏的發現(圖5)。

圖5 渤中地區基巖油氣藏有利構造帶分布示意圖

3.2 多期次的構造作用決定了基巖油氣藏的富集程度

中國近海盆地的形成經歷了復雜的地質演化過程，受了多期次的擠壓隆升、塊斷翹傾、走滑拉分等構造作用的影響[56-57]，尤其是燕山期和喜山期，控制著海域基巖油氣的分布，決定著基巖油氣藏的富集程度，主要表現為：①受構造運動的影響，導致基巖塊體差異性沉降，形成“凹中隆”，在正向地形上形成古潛山地貌，同時在負向地形中形成沉降中心，形成古近系的生烴凹陷，為基巖油氣藏聚集成藏提供良好的烴源條件。②斷裂作為油氣運移的輸導體系，長期發育特征決定了油氣的保存狀況。早期的斷裂活動有利于油氣的聚集，而晚期的斷裂活動會斷穿過基巖潛山進入基巖內部，導致油氣向上運移散失，成為“過路油”而難以聚集。海域盆地多數圈閉是在古近系早期形成，而且基本定型，晚期斷裂活動對其影響較小，使潛山具有良好的保存條件。③構造運動會產生大量的構造裂縫，從而使基巖的儲集性能得到改善，為油氣的運移提供通道，同時也提供有利的儲集空間，有利于油氣的聚集成藏。

3.3 儲層多樣性決定了基巖油氣藏分布的廣布性

由于基巖地層時代老，在地質演化過程中，經歷了漫長風化剝蝕、溶蝕以及強烈的構造作用，使基巖的頂部和內幕均會發育有利的儲集層，但是碳酸鹽巖內幕儲層主要以溶蝕孔洞、縫為主，其發育程度受控于泥質含量多少；變質巖內幕儲層主要以裂縫為主，發育程度受控于巖性和構造應力[18]。大型的基巖可以在不同的位置上形成不同類型的圈閉，基巖頂部圈閉由頂部風化殼和上覆地層組成，基巖內部圈閉是由內幕裂縫和內幕隔層組成，會在不同部位、不同空間可以發育大量圈閉，從而增加了基巖油氣藏分布的廣布性，即廣度上延伸到坳陷中基巖塊體所形成的圈閉范圍，縱向上可以拓展到基巖塊體內幕。綜上認為，基巖儲集空間分布主要受到巖性和斷裂的控制，受多期構造運動和風化溶蝕作用的影響，儲層均會發育多期次、多方向的構造裂縫和溶蝕孔洞縫，導致儲集空間類型多樣性。比如基巖中不同部位發育裂縫程度會存在一定的差異性，儲層中多期的裂縫帶呈不均勻分布，表現出“藕斷絲連”的空間展布特點，但是整體上連通性好，組成網絡狀裂縫系統(圖6)。

圖6 裂縫型基巖油氣藏儲層發育模式

3.4 源儲接觸關系控制了油氣運聚成藏規模

基巖油氣具有外來性特點，這種自身特點決定了基巖與烴源巖為相互獨立的巖體。因此，基巖中油氣聚集的效率由基巖和烴源巖之間的接觸關系和供烴窗口大小決定[18,58]。外來油氣能夠高效快速地進入基巖中聚集成藏，其中大型基巖與源巖的直接接觸關系和大面積供烴窗口起到了關鍵作用[59-60]。源儲直接接觸關系是指烴源巖與基巖不需要通過斷層和不整合面相連接，而是兩者直接接觸，烴源巖產生的油氣可以直接進入基巖儲層中聚集。供烴窗口指烴源巖產生的油氣可進入基巖的垂向高度。源儲接觸關系和有效烴源巖的厚度決定了供烴窗口的大小。假如烴源巖與基巖直接接觸的面積大、厚度大，從而供烴窗口大，聚集到基巖的油氣就多；反之，則聚集的油氣少。如渤中19-6構造位于渤中凹陷西南部中央隆起帶周緣，為一近南北向的構造脊，東西兩側分別發育渤中南次凹和渤中西南次凹，具有凹中隆的構造特征[6]。渤中凹陷烴源巖厚度大、分布廣，現今鏡質體反射率(Ro)大于2%，可達2.5%[10]，巨厚的優質烴源巖為大型油氣田的形成提供了充足的油氣來源，并且基巖兩側烴源巖直接與儲層接觸，供烴窗口可達上千米，同時變質巖內幕也可作為油氣的運移通道，從而形成了這種大型的整裝的凝析氣田(圖7)。

圖7 渤中19-6凝析氣田油藏成藏模式[6]

3.5 良好的封蓋條件是基巖成藏的關鍵

基巖儲集體一般呈厚層塊狀，良好的蓋層條件是油氣聚集成藏的關鍵因素，尤其是橫向分布穩定的泥巖直接覆蓋在基巖頂部，方能有效封蓋住油氣。中國東部大-中型基巖油氣田之上都有平面分布穩定、厚度大(50～300 m)的純泥巖蓋層，這種泥巖形成于中-深湖環境[61]。渤海盆地古近系沙河街組-東營組為湖相沉積，泥巖厚、分布穩定，如錦州20-2、曹妃甸18-2、渤中26-2、渤中28-1等大-中型潛山油氣藏蓋層均是古近系湖相泥巖。在這些生油洼陷當中，生油巖和蓋層為一體，巨厚的泥巖環圍著整個基巖潛山帶，封蓋條件良好, 使基巖潛山具有先天成藏的優勢。

4 結論

(1)中國海域基巖油氣藏分布具有平面廣，主要分布在凸起或凸起的傾沒端，其類型以基底高的殘丘為主；縱向層系多，從太古界到中生界皆有發育，地層發育齊全。太古宇基巖油氣藏主要為變質巖油氣藏，是渤海盆地重要的基巖油氣藏類型；古生代基巖油氣藏主要為碳酸鹽巖油氣藏，主要分布在渤海盆地的渤中凹陷、渤南凸起、石臼坨凸起、沙壘田凸起以及北部灣盆地潿西南凹陷；中生代火山巖及花崗巖油氣藏主要分布在渤海盆地、珠江口盆地、瓊東南盆地，碎屑巖油氣藏主要分布在渤海盆地歧口凹陷及石臼坨凸起周邊區域。

(2)基巖油氣藏是一種特殊類型的油氣藏，具有外來油氣源特點，與“不整合面”的油氣運聚作用關系密切。其控制因素主要為：烴源巖條件、多期次的構造作用、儲層條件、源儲接觸以及封蓋條件等5大因素。