中國近?；鶐r油氣藏分布特征及其控制因素

王建強(qiáng)， 梁杰*， 陳建文， 趙青芳， 張銀國， 董賀平

(1. 中國地質(zhì)調(diào)查局青島海洋地質(zhì)研究所， 青島 266071； 2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家試點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室海洋礦產(chǎn)資源評價(jià)與探測功能實(shí)驗(yàn)室， 青島 266071)

基巖油氣藏是含油氣盆地重要的勘探領(lǐng)域，目前已在全球30多個(gè)盆地中發(fā)現(xiàn)數(shù)百個(gè)工業(yè)性基巖油氣藏[1-4]?；鶐r油氣藏單體規(guī)模大，具有較大的地質(zhì)儲量，如越南白虎、中國渤中19-6都是地質(zhì)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(diào)查油氣苗持續(xù)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(fā)現(xiàn)250余個(gè)油氣田，是中國重要的油氣生產(chǎn)基地和勘探領(lǐng)域。截至2018年底，近海含油氣盆地石油探明地質(zhì)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(zhì)儲量1.1萬億m3，探明程度為5.3%[9]。勘探成果證實(shí)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(fā)現(xiàn)，突破了富油型盆地難以尋找大氣田的認(rèn)識，拓展了天然氣勘探領(lǐng)域，證實(shí)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(chǎn)的重要方向，已成為盆地油氣勘探重要的接替領(lǐng)域，引起了對海域基巖油氣藏勘探極大的關(guān)注。通過梳理總結(jié)中國近?；鶐r油氣藏空間上的分布規(guī)律，進(jìn)而分析烴源巖特征、構(gòu)造活動(dòng)、輸導(dǎo)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(jù)。

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(jié)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(fā)育在板塊構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈的區(qū)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(yīng)力的影響，遭受強(qiáng)烈的擠壓、碰撞等地質(zhì)作用，導(dǎo)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(huán)繞、隆洼相間格局，具備良好的空間匹配關(guān)系。此外，基巖長時(shí)間隆升，遭受剝蝕、風(fēng)化、淋濾等作用，頂部發(fā)育不整合面和風(fēng)化殼，內(nèi)幕發(fā)育網(wǎng)格狀裂縫，為油氣成藏提供良好儲集條件和運(yùn)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(yùn)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(gòu)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(diǎn)，儲層類型多樣，其儲集層包括火山巖、花崗巖、變質(zhì)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(chǎn)油氣層系為寒武紀(jì)，占總數(shù)的35%。

表1 全球主要基巖油氣藏分布特征[4-5]

2 中國近?；鶐r油氣藏分布特征

自1975年427古生界基巖潛山油氣藏發(fā)現(xiàn)至今，已在渤海盆地、北部灣盆地、瓊東南盆地、珠江口盆地發(fā)現(xiàn)多個(gè)潛山帶，于古生界、中生界、元古界和太古界中均發(fā)現(xiàn)了高產(chǎn)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]?？碧綄?shí)踐表明近?；诐撋降貙影l(fā)育齊全，從太古界到中生界皆有發(fā)育[22-25]，主要發(fā)育4套儲層，即前寒武系變質(zhì)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(zhì)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(gè)大型基巖油氣藏其探明儲量占渤?；鶐r總探明儲量的3/4[22]。

表2 中國海域基巖油氣藏統(tǒng)計(jì)[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(zhì)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(qū)均有發(fā)現(xiàn)(圖1)。渤海盆地基底屬于華北地臺一部分，在漫長的地質(zhì)演化過程，受加里東、印支、燕山等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，經(jīng)歷擠壓抬升、拉分走滑以及長期的風(fēng)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(fā)育，導(dǎo)致儲層物性變化大、非均質(zhì)性強(qiáng)[29-31]。因此，太古宇基巖油氣藏儲層主要受巖石成分、構(gòu)造活動(dòng)、風(fēng)化淋濾等多種因素控制作用，形成了表層風(fēng)化帶和潛山內(nèi)部縫洞的儲集空間。根據(jù)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(jié)果統(tǒng)計(jì)分析，表明渤海海域太古宇變質(zhì)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(shí)由于受到不同方向應(yīng)力作用的疊加，導(dǎo)致巖石碎裂程度較高，這些不同方面的因素為儲層發(fā)育提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)[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(tǒng)沙河街組半深湖-深湖相泥巖，蓋層為漸新統(tǒng)東下段及始新統(tǒng)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(fēng)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?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r或灰質(zhì)白云巖，脆性較大，受構(gòu)造作用的影響易形成大量的裂縫，同時(shí)又經(jīng)長期風(fēng)化淋濾、溶蝕作用，溶蝕現(xiàn)象普遍，造成原生孔隙消失殆盡，次生孔隙大量發(fā)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(fēng)化帶和水平潛流帶物性要好，深部緩流帶白云巖的發(fā)育改善了儲層物性，相對較好[39](圖2)。

圖2 渤中凹陷21/22構(gòu)造區(qū)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(shí)的最富烴凹陷[40-41]。自20世紀(jì)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(gòu)造，均獲得高產(chǎn)油流。目前，已被證實(shí)的潿洲A、B、C、D等多個(gè)潛山油田及含油構(gòu)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(dá)250 m，單井產(chǎn)量高，日產(chǎn)原油超過1 000 m3[42]。潿西南凹陷所發(fā)現(xiàn)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?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r為主。根據(jù)巖性、古生物、地層等資料對比研究認(rèn)為，在一號斷裂帶所鉆遇的潛山地層主要為上石炭統(tǒng)黃龍組；在二號斷裂帶所鉆遇的潛山地層主要為下石炭統(tǒng)大塘組下段石磴子段[43]。該地區(qū)碳酸鹽巖潛山在地質(zhì)演化過程中，遭受長期的風(fēng)化剝蝕和再埋藏改造等影響，頂部風(fēng)化帶經(jīng)歷了長期的風(fēng)化淋濾、溶蝕等作用，造成儲集空間類型復(fù)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(fā)現(xiàn)，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?guī)r為主，如埕北低凸起北坡、428西構(gòu)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(gòu)造應(yīng)力、風(fēng)化巖溶等作用下，儲集空間包括基質(zhì)孔和裂縫兩類，有利的儲層段分布在基巖中上部的砂質(zhì)帶、碎裂-裂縫帶，橫向連通性好，裂縫和次生溶蝕共同發(fā)育的層段是花崗巖基巖油氣藏尋找的目標(biāo)，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(fā)現(xiàn)的規(guī)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(fā)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(gòu)造的勘探成功是首次在南海東部海域古潛山新領(lǐng)域勘探獲商業(yè)高產(chǎn)油氣流，標(biāo)志著在珠江口盆地古近系和古潛山復(fù)式油氣藏勘探取得了重大突破，展示出該領(lǐng)域巨大的勘探前景[27]。瓊東南盆地深水區(qū)松南低凸起中生界花崗巖潛山喜獲工業(yè)氣流，日產(chǎn)天然氣超百萬立方米，測試產(chǎn)能創(chuàng)中國海域潛山氣藏新紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)瓊東南盆地中生界潛山商業(yè)發(fā)現(xiàn)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(gòu)造裂縫[48]。優(yōu)質(zhì)碎屑巖潛山儲層的形成和分布受到巖性、沉積環(huán)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(qū)主要分布在歧口凹陷及石臼坨凸起周邊區(qū)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(zhì)基礎(chǔ)

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(cè)的烴源巖。中國近海含油氣盆地主要發(fā)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(fā)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(gè)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(gè)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(gè)富氣凹陷，這些富烴凹陷發(fā)育的烴源巖具有層系多、厚度大的特點(diǎn)，為基巖油氣藏的形成奠定了豐富的油氣來源基礎(chǔ)。以渤中凹陷為例，渤中凹陷是渤海內(nèi)發(fā)育最大的生烴凹陷，古近系湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育，并且以渤中凹陷為中心發(fā)育多個(gè)斷裂潛山構(gòu)造帶，緊鄰著主力生烴凹陷發(fā)育的基巖圈閉均具有形成基巖油氣藏的物質(zhì)條件[53-55]。目前已有多個(gè)圈閉獲得大、中基巖油氣藏的發(fā)現(xiàn)(圖5)。

圖5 渤中地區(qū)基巖油氣藏有利構(gòu)造帶分布示意圖

3.2 多期次的構(gòu)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(jīng)歷了復(fù)雜的地質(zhì)演化過程，受了多期次的擠壓隆升、塊斷翹傾、走滑拉分等構(gòu)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(xiàn)為：①受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，導(dǎo)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(shí)在負(fù)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(yùn)移的輸導(dǎo)體系，長期發(fā)育特征決定了油氣的保存狀況。早期的斷裂活動(dòng)有利于油氣的聚集，而晚期的斷裂活動(dòng)會(huì)斷穿過基巖潛山進(jìn)入基巖內(nèi)部，導(dǎo)致油氣向上運(yùn)移散失，成為“過路油”而難以聚集。海域盆地多數(shù)圈閉是在古近系早期形成，而且基本定型，晚期斷裂活動(dòng)對其影響較小，使?jié)撋骄哂辛己玫谋４鏃l件。③構(gòu)造運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生大量的構(gòu)造裂縫，從而使基巖的儲集性能得到改善，為油氣的運(yùn)移提供通道，同時(shí)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(shí)代老，在地質(zhì)演化過程中，經(jīng)歷了漫長風(fēng)化剝蝕、溶蝕以及強(qiáng)烈的構(gòu)造作用，使基巖的頂部和內(nèi)幕均會(huì)發(fā)育有利的儲集層，但是碳酸鹽巖內(nèi)幕儲層主要以溶蝕孔洞、縫為主，其發(fā)育程度受控于泥質(zhì)含量多少；變質(zhì)巖內(nèi)幕儲層主要以裂縫為主，發(fā)育程度受控于巖性和構(gòu)造應(yīng)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(fēng)化殼和上覆地層組成，基巖內(nèi)部圈閉是由內(nèi)幕裂縫和內(nèi)幕隔層組成，會(huì)在不同部位、不同空間可以發(fā)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(nèi)幕。綜上認(rèn)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(gòu)造運(yùn)動(dòng)和風(fēng)化溶蝕作用的影響，儲層均會(huì)發(fā)育多期次、多方向的構(gòu)造裂縫和溶蝕孔洞縫，導(dǎo)致儲集空間類型多樣性。比如基巖中不同部位發(fā)育裂縫程度會(huì)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(xiàn)出“藕斷絲連”的空間展布特點(diǎn)，但是整體上連通性好，組成網(wǎng)絡(luò)狀裂縫系統(tǒng)(圖6)。

圖6 裂縫型基巖油氣藏儲層發(fā)育模式

3.4 源儲接觸關(guān)系控制了油氣運(yùn)聚成藏規(guī)模

基巖油氣具有外來性特點(diǎn)，這種自身特點(diǎn)決定了基巖與烴源巖為相互獨(dú)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(guān)系和供烴窗口大小決定[18,58]。外來油氣能夠高效快速地進(jìn)入基巖中聚集成藏，其中大型基巖與源巖的直接接觸關(guān)系和大面積供烴窗口起到了關(guān)鍵作用[59-60]。源儲直接接觸關(guān)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(chǎn)生的油氣可以直接進(jìn)入基巖儲層中聚集。供烴窗口指烴源巖產(chǎn)生的油氣可進(jìn)入基巖的垂向高度。源儲接觸關(guān)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(gòu)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(gòu)造脊，東西兩側(cè)分別發(fā)育渤中南次凹和渤中西南次凹，具有凹中隆的構(gòu)造特征[6]。渤中凹陷烴源巖厚度大、分布廣，現(xiàn)今鏡質(zhì)體反射率(Ro)大于2%，可達(dá)2.5%[10]，巨厚的優(yōu)質(zhì)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(cè)烴源巖直接與儲層接觸，供烴窗口可達(dá)上千米，同時(shí)變質(zhì)巖內(nèi)幕也可作為油氣的運(yùn)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(guān)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(guān)鍵因素，尤其是橫向分布穩(wěn)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(wěn)定、厚度大(50～300 m)的純泥巖蓋層，這種泥巖形成于中-深湖環(huán)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(wěn)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(dāng)中，生油巖和蓋層為一體，巨厚的泥巖環(huán)圍著整個(gè)基巖潛山帶，封蓋條件良好, 使基巖潛山具有先天成藏的優(yōu)勢。

4 結(jié)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?qū)酉刀?，從太古界到中生界皆有發(fā)育，地層發(fā)育齊全。太古宇基巖油氣藏主要為變質(zhì)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(qū)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(diǎn)，與“不整合面”的油氣運(yùn)聚作用關(guān)系密切。其控制因素主要為：烴源巖條件、多期次的構(gòu)造作用、儲層條件、源儲接觸以及封蓋條件等5大因素。