中国近海基岩油气藏分布特征及其控制因素

王建强， 梁杰*， 陈建文， 赵青芳， 张银国， 董贺平

(1. 中国地质调查局青岛海洋地质研究所， 青岛 266071； 2.青岛海洋科学与技术国家试点实验室海洋矿产资源评价与探测功能实验室， 青岛 266071)

基岩油气藏是含油气盆地重要的勘探领域，目前已在全球30多个盆地中发现数百个工业性基岩油气藏[1-4]。基岩油气藏单体规模大，具有较大的地质储量，如越南白虎、中国渤中19-6都是地质储量超亿吨大油气田[5-8]。中国海域油气勘探从1957年在海南岛西南莺歌海盆地调查油气苗持续至今，主要集中在渤海盆地、南黄海盆地、东海陆架盆地、莺歌海盆地、北部湾盆地、琼东南盆地等近海盆地，已发现250余个油气田，是中国重要的油气生产基地和勘探领域。截至2018年底，近海含油气盆地石油探明地质储量43.22亿t，探明程度为18%，近海含油气盆地天然气探明地质储量1.1万亿m3，探明程度为5.3%[9]。勘探成果证实中国海域油气资源丰富，但是油气资源分布不均、探明程度较低[10]。近年，随着渤中19-6凝析气藏、永乐8-3-1潜山气藏等取得重大发现，突破了富油型盆地难以寻找大气田的认识，拓展了天然气勘探领域，证实中国海域深部基岩油气藏具有巨大勘探潜力[11-14]。因此，基岩油气藏是未来海域油气增储上产的重要方向，已成为盆地油气勘探重要的接替领域，引起了对海域基岩油气藏勘探极大的关注。通过梳理总结中国近海基岩油气藏空间上的分布规律，进而分析烃源岩特征、构造活动、输导体系、储盖特征等对油气成藏的控制作用，剖析近海基岩油气藏形成条件，探讨油气藏形成的主控因素，以期为海域基岩油气下一步勘探提供一定借鉴依据。

1 基岩油气藏基本特征

基岩油气藏是一类特殊的油气藏，凡是在结晶基底或盆地成盆前沉积地层中形成的油气藏都可称为基岩油气藏[15-17]，主要发育在板块构造活动强烈的区域[15,18-21]，分布在裂陷盆地、走滑盆地和前陆盆地中。原因在于基岩块体受到不同应力的影响，遭受强烈的挤压、碰撞等地质作用，导致基岩块体的相对隆升或下降，使基岩与年轻的生油岩系直接接触，紧邻富烃凹陷，为油气成藏提高充足的油源条件，从而形成凹陷环绕、隆洼相间格局，具备良好的空间匹配关系。此外，基岩长时间隆升，遭受剥蚀、风化、淋滤等作用，顶部发育不整合面和风化壳，内幕发育网格状裂缝，为油气成藏提供良好储集条件和运移通道；油源断层沟通源岩与储层，为基岩成藏提供最重要的纵向运移体系；断层差异升降、水平挤压等作用形成背斜、断背斜、断鼻和断块等构造，为基岩成藏提供有利圈闭条件。

基岩油气藏具有“新生古储”的特点，储层类型多样，其储集层包括火山岩、花岗岩、变质岩、碎屑岩、碳酸盐岩等多种类型，其中花岗岩基岩油气藏最多(表1)。从全球来看, 基岩油气田在太古至古近系均有分布，最重要的产油气层系为寒武纪，占总数的35%。

表1 全球主要基岩油气藏分布特征[4-5]

2 中国近海基岩油气藏分布特征

自1975年427古生界基岩潜山油气藏发现至今，已在渤海盆地、北部湾盆地、琼东南盆地、珠江口盆地发现多个潜山带，于古生界、中生界、元古界和太古界中均发现了高产油气流，主要分布在凸起或凸起的倾没端，其类型以基底高的残丘为主[22]。勘探实践表明近海基底潜山地层发育齐全，从太古界到中生界皆有发育[22-25]，主要发育4套储层，即前寒武系变质岩和混合花岗岩、古生代碳酸盐岩、中生代火山岩以及花岗岩侵入体、中生代碎屑岩，尤其以前寒武系变质岩和中生代花岗岩侵入体为主(表2)。如锦州25-1S前寒武系混合花岗岩和蓬莱9-1中生代花岗岩两个大型基岩油气藏其探明储量占渤海基岩总探明储量的3/4[22]。

表2 中国海域基岩油气藏统计[5,26-28]

2.1 太古宇基岩油气藏分布

太古宇基岩油气藏主要为变质岩油气藏，是渤海盆地重要的基岩油气藏类型，在渤中凹陷、辽西低凸起等地区均有发现(图1)。渤海盆地基底属于华北地台一部分，在漫长的地质演化过程，受加里东、印支、燕山等多期构造运动的影响，经历挤压抬升、拉分走滑以及长期的风化淋滤等作用，潜山地层遭受长期暴露剥蚀，造成古潜山裂缝、溶蚀孔、洞的发育，导致储层物性变化大、非均质性强[29-31]。因此，太古宇基岩油气藏储层主要受岩石成分、构造活动、风化淋滤等多种因素控制作用，形成了表层风化带和潜山内部缝洞的储集空间。根据前人对锦州南太古宇基岩油气藏7口钻井岩心薄片鉴定的结果统计分析，表明渤海海域太古宇变质岩主要以浅灰色片麻岩及其形成的碎裂岩为主，岩性比较均一，岩石矿物颗粒较粗，含有较低含量的暗色矿物，同时由于受到不同方向应力作用的叠加，导致岩石碎裂程度较高，这些不同方面的因素为储层发育提供了良好的物质基础[32]。太古宇基岩油气藏是典型的“新生古储”型油气藏，主要分布在古近系不整合面以下，储集空间主要以后期溶蚀孔隙、张性裂缝为主，烃源岩主要来自上覆的始新统沙河街组半深湖-深湖相泥岩，盖层为渐新统东下段及始新统沙一段的湖相泥岩。如锦州25-1S油气田主力含油气层段集中分布在风化破碎带中[33]。

图1 渤海海域基岩油气藏分布

2.2 古生代基岩油气藏分布

古生代基岩油气藏主要为碳酸盐岩油气藏，主要分布在渤海盆地的渤中凹陷、渤南凸起、石臼坨凸起、沙垒田凸起以及北部湾盆地涠西南凹陷[34-36]。渤海盆地碳酸盐岩基岩油气藏地层主要由寒武系、奥陶系组成，缺失上古生界和中生界，上覆不整合接触于古近系及新近系[37-38]，如BZ28-1油气田储集层岩性主要以白云岩为主，其次为灰岩和白云质灰岩或灰质白云岩，脆性较大，受构造作用的影响易形成大量的裂缝，同时又经长期风化淋滤、溶蚀作用，溶蚀现象普遍，造成原生孔隙消失殆尽，次生孔隙大量发育，形成大量次生溶蚀孔、洞、缝，从而改善了碳酸盐岩储层的储集性能。整体上，表层风化带和水平潜流带物性要好，深部缓流带白云岩的发育改善了储层物性，相对较好[39](图2)。

图2 渤中凹陷21/22构造区不同岩溶相带储层模式图[39]

涠西南凹陷是南海西部北部湾盆地已证实的最富烃凹陷[40-41]。自20世纪80年代，中海油先后在北部湾盆地涠西南凹陷钻探涠6-1、涠10-3N、涠10-4等碳酸盐岩古潜山构造，均获得高产油流。目前，已被证实的涠洲A、B、C、D等多个潜山油田及含油构造主要围绕在涠西南凹陷一号断裂带至二号断裂带附近分布(图3)，如涠洲A油田，储层厚度达250 m，单井产量高，日产原油超过1 000 m3[42]。涠西南凹陷所发现的潜山地层为石炭系，钻井揭示该套地层厚度大，岩性主要以灰岩、白云岩、白云质灰岩为主。根据岩性、古生物、地层等资料对比研究认为，在一号断裂带所钻遇的潜山地层主要为上石炭统黄龙组；在二号断裂带所钻遇的潜山地层主要为下石炭统大塘组下段石磴子段[43]。该地区碳酸盐岩潜山在地质演化过程中，遭受长期的风化剥蚀和再埋藏改造等影响，顶部风化带经历了长期的风化淋滤、溶蚀等作用，造成储集空间类型复杂、多样，储层空间主要由孔隙、裂缝、溶洞等共同组成，为裂缝-孔洞型储层[42-43]。

图3 涠西南凹陷碳酸盐岩基岩油气藏分布[42]

2.3 中生代基岩油气藏分布

中生代基岩油气藏主要为火山岩及花岗岩油气藏，在渤海盆地、珠江口盆地、琼东南盆地均有发现，此外在渤海盆地存在部分碎屑岩油气藏[44-46]。中生代火山岩储层油气藏主要分布在侏罗系的中基性火成岩中，岩性以安山岩、玄武岩、凝灰岩为主，如埕北低凸起北坡、428西构造，易形成小型油气藏。中生代花岗岩油气藏储层为不同蚀变程度的花岗岩，在构造应力、风化岩溶等作用下，储集空间包括基质孔和裂缝两类，有利的储层段分布在基岩中上部的砂质带、碎裂-裂缝带，横向连通性好，裂缝和次生溶蚀共同发育的层段是花岗岩基岩油气藏寻找的目标，也是目前主要的含油气层段(图4)。如渤海盆地PL9-1花岗岩油气藏是中国目前已发现的规模最大的中生界花岗岩潜山油田[47]。

图4 花岗岩基岩分带及储层发育模式

近年来随着南海北部花岗岩基岩潜山油气藏突破，花岗岩古潜山成为南海北部新的勘探方向之一。如惠州26-6含油气构造的勘探成功是首次在南海东部海域古潜山新领域勘探获商业高产油气流，标志着在珠江口盆地古近系和古潜山复式油气藏勘探取得了重大突破，展示出该领域巨大的勘探前景[27]。琼东南盆地深水区松南低凸起中生界花岗岩潜山喜获工业气流，日产天然气超百万立方米，测试产能创中国海域潜山气藏新纪录，实现琼东南盆地中生界潜山商业发现零的突破[28]。

此外，渤海盆地中生界潜山碎屑岩含油气层位为中生界侏罗系，岩性主要为各类砂岩和砂砾岩，储集空间以原生粒间孔和粒间溶蚀孔为主，较少见构造裂缝[48]。优质碎屑岩潜山储层的形成和分布受到岩性、沉积环境和成岩作用的共同控制。已有勘探成果表明，碎屑岩油气藏有利区主要分布在歧口凹陷及石臼坨凸起周边区域。如岐口17-9油田，储集空间以残余原生粒间孔、次生溶孔、晶间孔为主，孔隙度一般大于10%，渗透率较低，一般小于1 mD，属中孔低渗储层[46,49]。

3 基岩油气藏形成的主控因素

3.1 烃源岩条件是基岩油气藏形成的物质基础

基岩地层不具备生烃能力或生烃能力很差，油气源供给条件是基岩油气藏形成的前提条件，基岩中的油气主要来源于上覆年轻烃源岩、基岩旁侧的烃源岩。中国近海含油气盆地主要发育三种烃源岩，第一类为裂陷早期的陆相深湖和半深湖相泥岩，主要分布在南海北部湾、珠江口盆地及渤海的盆地，以Ⅱ型干酪根为主，处于成熟阶段；第二类为裂陷晚期浅湖或湖沼相泥岩和煤层，主要分布在珠江口盆地、莺-琼盆地、东海盆地，以Ⅲ型干酪根为主，处于成熟-过成熟阶段。第三类是深海-浅海相和滨岸相的泥页岩，主要分布在东海丽水凹陷、西湖凹陷，莺歌海盆地，为Ⅲ型干酪根, 以生气为主[50-52]。截至2021年底，中国海域油气的勘探开发主要集中在渤海海域、东海、珠江口、琼东南、莺歌海、北部湾等6个盆地，超过90%的石油储量分布在渤中、黄河口、惠州、涠西南和文昌等8个的富油凹陷；75%左右的天然气储量主要分布在崖南、莺中和白云3个富气凹陷，这些富烃凹陷发育的烃源岩具有层系多、厚度大的特点，为基岩油气藏的形成奠定了丰富的油气来源基础。以渤中凹陷为例，渤中凹陷是渤海内发育最大的生烃凹陷，古近系湖相优质烃源岩发育，并且以渤中凹陷为中心发育多个断裂潜山构造带，紧邻着主力生烃凹陷发育的基岩圈闭均具有形成基岩油气藏的物质条件[53-55]。目前已有多个圈闭获得大、中基岩油气藏的发现(图5)。

图5 渤中地区基岩油气藏有利构造带分布示意图

3.2 多期次的构造作用决定了基岩油气藏的富集程度

中国近海盆地的形成经历了复杂的地质演化过程，受了多期次的挤压隆升、块断翘倾、走滑拉分等构造作用的影响[56-57]，尤其是燕山期和喜山期，控制着海域基岩油气的分布，决定着基岩油气藏的富集程度，主要表现为：①受构造运动的影响，导致基岩块体差异性沉降，形成“凹中隆”，在正向地形上形成古潜山地貌，同时在负向地形中形成沉降中心，形成古近系的生烃凹陷，为基岩油气藏聚集成藏提供良好的烃源条件。②断裂作为油气运移的输导体系，长期发育特征决定了油气的保存状况。早期的断裂活动有利于油气的聚集，而晚期的断裂活动会断穿过基岩潜山进入基岩内部，导致油气向上运移散失，成为“过路油”而难以聚集。海域盆地多数圈闭是在古近系早期形成，而且基本定型，晚期断裂活动对其影响较小，使潜山具有良好的保存条件。③构造运动会产生大量的构造裂缝，从而使基岩的储集性能得到改善，为油气的运移提供通道，同时也提供有利的储集空间，有利于油气的聚集成藏。

3.3 储层多样性决定了基岩油气藏分布的广布性

由于基岩地层时代老，在地质演化过程中，经历了漫长风化剥蚀、溶蚀以及强烈的构造作用，使基岩的顶部和内幕均会发育有利的储集层，但是碳酸盐岩内幕储层主要以溶蚀孔洞、缝为主，其发育程度受控于泥质含量多少；变质岩内幕储层主要以裂缝为主，发育程度受控于岩性和构造应力[18]。大型的基岩可以在不同的位置上形成不同类型的圈闭，基岩顶部圈闭由顶部风化壳和上覆地层组成，基岩内部圈闭是由内幕裂缝和内幕隔层组成，会在不同部位、不同空间可以发育大量圈闭，从而增加了基岩油气藏分布的广布性，即广度上延伸到坳陷中基岩块体所形成的圈闭范围，纵向上可以拓展到基岩块体内幕。综上认为，基岩储集空间分布主要受到岩性和断裂的控制，受多期构造运动和风化溶蚀作用的影响，储层均会发育多期次、多方向的构造裂缝和溶蚀孔洞缝，导致储集空间类型多样性。比如基岩中不同部位发育裂缝程度会存在一定的差异性，储层中多期的裂缝带呈不均匀分布，表现出“藕断丝连”的空间展布特点，但是整体上连通性好，组成网络状裂缝系统(图6)。

图6 裂缝型基岩油气藏储层发育模式

3.4 源储接触关系控制了油气运聚成藏规模

基岩油气具有外来性特点，这种自身特点决定了基岩与烃源岩为相互独立的岩体。因此，基岩中油气聚集的效率由基岩和烃源岩之间的接触关系和供烃窗口大小决定[18,58]。外来油气能够高效快速地进入基岩中聚集成藏，其中大型基岩与源岩的直接接触关系和大面积供烃窗口起到了关键作用[59-60]。源储直接接触关系是指烃源岩与基岩不需要通过断层和不整合面相连接，而是两者直接接触，烃源岩产生的油气可以直接进入基岩储层中聚集。供烃窗口指烃源岩产生的油气可进入基岩的垂向高度。源储接触关系和有效烃源岩的厚度决定了供烃窗口的大小。假如烃源岩与基岩直接接触的面积大、厚度大，从而供烃窗口大，聚集到基岩的油气就多；反之，则聚集的油气少。如渤中19-6构造位于渤中凹陷西南部中央隆起带周缘，为一近南北向的构造脊，东西两侧分别发育渤中南次凹和渤中西南次凹，具有凹中隆的构造特征[6]。渤中凹陷烃源岩厚度大、分布广，现今镜质体反射率(Ro)大于2%，可达2.5%[10]，巨厚的优质烃源岩为大型油气田的形成提供了充足的油气来源，并且基岩两侧烃源岩直接与储层接触，供烃窗口可达上千米，同时变质岩内幕也可作为油气的运移通道，从而形成了这种大型的整装的凝析气田(图7)。

图7 渤中19-6凝析气田油藏成藏模式[6]

3.5 良好的封盖条件是基岩成藏的关键

基岩储集体一般呈厚层块状，良好的盖层条件是油气聚集成藏的关键因素，尤其是横向分布稳定的泥岩直接覆盖在基岩顶部，方能有效封盖住油气。中国东部大-中型基岩油气田之上都有平面分布稳定、厚度大(50～300 m)的纯泥岩盖层，这种泥岩形成于中-深湖环境[61]。渤海盆地古近系沙河街组-东营组为湖相沉积，泥岩厚、分布稳定，如锦州20-2、曹妃甸18-2、渤中26-2、渤中28-1等大-中型潜山油气藏盖层均是古近系湖相泥岩。在这些生油洼陷当中，生油岩和盖层为一体，巨厚的泥岩环围着整个基岩潜山带，封盖条件良好, 使基岩潜山具有先天成藏的优势。

4 结论

(1)中国海域基岩油气藏分布具有平面广，主要分布在凸起或凸起的倾没端，其类型以基底高的残丘为主；纵向层系多，从太古界到中生界皆有发育，地层发育齐全。太古宇基岩油气藏主要为变质岩油气藏，是渤海盆地重要的基岩油气藏类型；古生代基岩油气藏主要为碳酸盐岩油气藏，主要分布在渤海盆地的渤中凹陷、渤南凸起、石臼坨凸起、沙垒田凸起以及北部湾盆地涠西南凹陷；中生代火山岩及花岗岩油气藏主要分布在渤海盆地、珠江口盆地、琼东南盆地，碎屑岩油气藏主要分布在渤海盆地歧口凹陷及石臼坨凸起周边区域。

(2)基岩油气藏是一种特殊类型的油气藏，具有外来油气源特点，与“不整合面”的油气运聚作用关系密切。其控制因素主要为：烃源岩条件、多期次的构造作用、储层条件、源储接触以及封盖条件等5大因素。