石油勘探与开发 >

2024 , Vol. 51 >Issue 1: 28 - 38

DOI: https://doi.org/10.11698/PED.20230233

油气勘探

基岩油气成藏特征与中国陆上深层基岩油气勘探方向

  • 汪泽成 , 1 ,
  • 江青春 1 ,
  • 王居峰 , 1 ,
  • 龙国徽 2 ,
  • 程宏岗 1 ,
  • 施亦做 1 ,
  • 孙琦森 1 ,
  • 姜华 1 ,
  • 阿布力米提·依明 3 ,
  • 曹正林 1 ,
  • 徐洋 1 ,
  • 陆加敏 4 ,
  • 黄林军 1
展开
  • 1 中国石油勘探开发研究院，北京 100083
  • 2 中国石油青海油田公司，甘肃敦煌 736202
  • 3 中国石油新疆油田公司，新疆克拉玛依，834000
  • 4 中国石油大庆油田有限责任公司，黑龙江大庆 163458
王居峰（1968-），男，山东招远人，博士，中国石油勘探开发研究院高级工程师，主要从事中国石油风险勘探技术支撑和渤海湾盆地科研生产工作。地址：北京市海淀区学院路20号，中国石油勘探开发研究院石油天然气地质研究所，邮政编码：100083。E-mail：

汪泽成（1966-），男，安徽太湖人，博士，中国石油勘探开发研究院教授级高级工程师，主要从事含油气盆地构造、油气地质综合研究与勘探选区评价工作。地址：北京市海淀区学院路20号，中国石油勘探开发研究院科技咨询中心、四川盆地研究中心，邮政编码：100083。E-mail:

Copy editor: 谷江锐

收稿日期: 2023-05-04

  修回日期: 2023-12-08

  网络出版日期: 2024-01-23

基金资助

中国石油天然气集团有限公司科技项目“陆相深层超深层油气富集规律与勘探评价技术研究”(2021DJ02)

收起

Hydrocarbon accumulation characteristics in basement reservoirs and exploration targets of deep basement reservoirs in onshore China

  • WANG Zecheng , 1 ,
  • JIANG Qingchun 1 ,
  • WANG Jufeng , 1 ,
  • LONG Guohui 2 ,
  • CHENG Honggang 1 ,
  • SHI Yizuo 1 ,
  • SUN Qisen 1 ,
  • JIANG Hua 1 ,
  • ABULIMITI Yiming 3 ,
  • CAO Zhenglin 1 ,
  • XU Yang 1 ,
  • LU Jiamin 4 ,
  • HUANG Linjun 1
Expand
  • 1 PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development, Beijing 100083, China
  • 2 PetroChina Qinghai Oilfield Company, Dunhuang 736202, China
  • 3 PetroChina Xinjiang Oilfield Company, Karamay 834000, China
  • 4 PetroChina Daqing Oilfield Co., Ltd., Daqing 163458, China

Received date: 2023-05-04

  Revised date: 2023-12-08

  Online published: 2024-01-23

Fold

摘要

基于全球基岩油气藏数据库和中国基岩油气藏解剖，深入分析基岩油气成藏特征，探讨深层基岩油气成藏的有利条件和勘探方向。研究表明：全球已发现的基岩油气田主要分布在埋深小于4 500 m的中浅层，层位以太古宇和前寒武系为主，储集层岩性以花岗岩和变质岩为主；规模较大的基岩油气田主要分布在中新生代构造运动活跃的裂谷盆地、弧后盆地和前陆盆地。基岩油气成藏特征主要表现为：①以孔隙-裂缝型低孔特低渗储集层为主，非均质性强，强抗压实作用导致储集层物性不受埋深控制，规模成储期为盆地基底风化剥蚀期及后期构造改造期；②他源供烃，成藏组合可划分为烃源岩-基岩接触型和烃源岩-基岩分离型两大类；③烃源岩异常高压和基岩储集层常压-低压，导致烃源岩与储集层之间存在较大的压力差，有利于深层基岩抽吸成藏。基底构造活动性、成藏组合关系、深大断裂（尤其走滑断裂）发育程度及区域性盖层等是深层基岩选区评价的主要参数；古老克拉通盆地陆内裂谷边缘的前寒武系结晶基底、紧邻生烃凹陷的古生代褶皱基底和中新生代块断基底，均具有较好的成藏条件，是未来深层基岩油气勘探的主要方向。

关键词： 基岩油气藏; 花岗岩储集层; 成藏组合; 抽吸成藏; 走滑断裂带; 深层基岩

本文引用格式

汪泽成 , 江青春 , 王居峰 , 龙国徽 , 程宏岗 , 施亦做 , 孙琦森 , 姜华 , 阿布力米提·依明 , 曹正林 , 徐洋 , 陆加敏 , 黄林军 . 基岩油气成藏特征与中国陆上深层基岩油气勘探方向[J]. 石油勘探与开发, 2024 , 51(1) : 28 -38 . DOI: 10.11698/PED.20230233

Abstract

Based on the global basement reservoir database and the dissection of basement reservoirs in China, the characteristics of hydrocarbon accumulation in basement reservoirs are analyzed, and the favorable conditions for hydrocarbon accumulation in deep basement reservoirs are investigated to highlight the exploration targets. The discovered basement reservoirs worldwide are mainly buried in the Archean and Precambrian granitic and metamorphic formations with depths less than 4 500 m, and the relatively large reservoirs have been found in rift, back-arc and foreland basins in tectonic active zones of the Meso-Cenozoic plates. The hydrocarbon accumulation in basement reservoirs exhibits the characteristics in three aspects. First, the porous-fractured reservoirs with low porosity and ultra-low permeability are dominant, where extensive hydrocarbon accumulation occurred during the weathering denudation and later tectonic reworking of the basin basement. High resistance to compaction allows the physical properties of these highly heterogeneous reservoirs to be independent of the buried depth. Second, the hydrocarbons were sourced from the formations outside the basement. The source-reservoir assemblages are divided into contacted source rock-basement and separated source rock-basement patterns. Third, the abnormal high pressure in the source rock and the normal-low pressure in the basement reservoirs cause a large pressure difference between the source rock and the reservoirs, which is conducive to the pumping effect of hydrocarbons in the deep basement. The deep basement prospects are mainly evaluated by the factors such as tectonic activity of basement, source-reservoir combination, development of large deep faults (especially strike-slip faults), and regional seals. The Precambrian crystalline basements at the margin of the intracontinental rifts in cratonic basins, as well as the Paleozoic folded basements and the Meso-Cenozoic fault-block basements adjacent to the hydrocarbon generation depressions, have favorable conditions for hydrocarbon accumulation, and thus they are considered as the main targets for future exploration of deep basement reservoirs.

Key words： basement reservoir; granite reservoir; source-reservoir assemblage; pumping effect; strike-slip fault; deep basement reservoir

0 引言

油气勘探实践表明基岩油气藏分布比较广泛。截至2021年，在遍及全球127个盆地或坳陷中已发现基岩油气田达532个[1]。基岩油气田个数、石油与天然气可采储量在全球占比分别为9.3%，10.2%和2.7%。然而，目前基岩油气藏勘探以中浅层基岩潜山为主要对象，目的层埋深多在2 000~4 500 m。
基岩油气藏定义由Walters、Landes等、Pan给出，是指油气聚集于盆地结晶基底的油气藏，储集层岩石类型主要为变质岩或火成岩[2⇓-4]。随着勘探不断深入，不少学者认为基岩油气藏形成与盆地演化有关，将基岩油气藏定义延伸为“凡在结晶基底或盆地形成前的沉积岩中形成的油气藏”[5]，可称之为广义的基岩油气藏，储集层岩性可以是变质岩或火成岩，也可以是沉积岩。基岩潜山油气藏是基岩油气藏的重要类型，可划分为潜山古地貌油气藏和潜山内幕油气藏两大类[6]，前者成藏以风化壳储集层为主、不整合面及断层输导、上覆致密沉积岩层遮挡，后者以潜山内幕发育的构造裂缝或溶蚀孔隙为储集空间、断层或裂缝输导、内幕隔层封盖为特征[7-8]。
与深层海相碳酸盐岩和碎屑岩两大领域相比，深层基岩油气藏勘探程度与研究程度均较低，成藏条件及分布规律的认识不清，制约了深层基岩油气勘探的部署。
近年来，随着中国油气勘探向深层—超深层领域拓展，塔里木盆地和四川盆地深层—超深层海相碳酸盐岩以及库车、准南等前陆盆地深层—超深层碎屑岩6 000~8 000 m油气勘探取得重大突破，展示了深层—超深层油气勘探的巨大潜力。本文在分析基岩油气藏的广泛性与特殊性基础上，提出含油气盆地深层基岩领域具备油气规模成藏的有利条件，指出勘探方向，旨在为勘探部署提供理论依据。

1 全球基岩油气藏分布特征

基于2022年美国标普全球公司（S&P Global Inc.）的全球基岩油气藏数据库[1]，分析全球基岩油气藏特征。截至2021年，全球已在127个沉积盆地或次级盆地中发现了532个基岩油气田[1]。其中，资料较详实的基岩油气田有314个，是本文分析基础。
基岩油气藏勘探已有百余年历史，但本世纪以来基岩油气田的发现速度明显加快，油气藏埋深也不断加大（见图1a、图1b）。世界最早发现的基岩油气藏是1913年印度尼西亚南苏门答腊盆地的Kluang油田，储集岩性为前白垩系花岗岩。1913—1959年，仅发现18个基岩油气田，埋深小于3 000 m；1960—1999年，发现184个基岩油气田，埋深大于4 000 m的仅4个；2000—2021年，发现112个基岩油气田，埋深大于4 000 m的有9个，其中最大埋深为越南的Meo Trang油田，埋深超过5 150 m。中国最早于1959年在酒泉盆地发现首个基岩油田——鸭儿峡油田。其后在渤海湾、柴达木和二连等盆地先后获得勘探发现，发现基岩油气田45个。2000年以来，在渤海湾盆地渤中坳陷和柴达木盆地柴西地区发现一批储量规模较大的基岩油气田，埋深多在3 000~4 500 m。
图1 全球基岩油气田数量分类统计图（据文献[1]；风化基底的岩性未知）
目前全球已发现的基岩油气藏分布层系为太古宇至古近系（见图1d），但以太古宇和前寒武系为主，已发现油气田149个（占47.5%），其次为中生界86个（占27.4%）和古生界75个（占23.9%）。
基岩油气藏储集岩石类型以变质岩和花岗岩为主，共发现267个油气田（见图1c），占比高达85%。其中，变质岩为主的基岩油气田有141个，占44.9%，包括变质岩、片麻岩、片岩、板岩、大理岩、石英岩等；花岗岩为主的基岩油气田有96个，占30.6%；花岗岩和变质岩混合类型的基岩油气田有30个，占9.6%。
全球已发现基岩油气田累计探明石油可采储量7.44×108 t、天然气可采储量5 501.60×108 m3。规模最大的油田为越南兰龙盆地的Bach Ho油田，探明可采石油储量2.15×108 t，累计达2.69×108 t油当量，也是全球最大的基岩油气田。天然气可采储量超100×108 m3的油气田有13个，规模最大的气田为印度尼西亚西南苏门答腊盆地的Suban油气田，探明可采天然气储量811×108 m3，累计达0.72×108 t油当量，是全球第3大基岩油气田[1]。全球主要基岩油气田的基本特征见表1。中国在渤海湾、东南海域及柴达木等盆地或地区发现基岩油气田44个，累计探明石油可采储量1.09×108 t、天然气可采储量1 082.86×108 m3[1]。
表1 全球主要基岩油气田基本特征
序号 国家 盆地 盆地类型 油气田名称 陆上/海域 层位 储集层岩性 原油可采储量/
108 t		 天然气可采
储量/108 m3
1 越南 兰龙 弧后裂谷 Bach Ho 海域 J 花岗岩、闪长岩 2.15 511.40
2 委内瑞拉 马拉开波 前陆盆地 La Paz 陆上 Pz 结晶基底、变质岩 0.49 246.19
3 印度尼西亚 南苏门答腊 弧后盆地 Suban 陆上 K2 结晶基底、变质岩 811.56
4 越南 兰龙 弧后裂谷 Rang Dong 海域 J 花岗岩、闪长岩 0.34 76.46
5 中国 渤海湾 弧后盆地 渤中19-6 海域 Ar 花岗岩、片麻岩 0.14 450.24
6 利比亚 苏尔特 裂谷盆地 Amal 陆上 Ar 火山角砾岩 0.28 36.81
7 印度 孟买 裂谷盆地 Mumbai High 海域 Ar 变质岩、火成岩 0.22 56.63
8 委内瑞拉 马拉开波 前陆盆地 Mara 陆上 AnPz—Pz 花岗岩、变质岩 0.16 48.49
9 越南 兰龙 弧后裂谷 Su Tu Vang 海域 J 花岗岩、闪长岩 0.17 28.32
10 俄罗斯 西西伯利亚 弧后盆地 Novoportovskoye 陆上 C 风化基底* 224.55
11 巴西 塞尔希培 裂谷盆地 Carmopolis 陆上 Pz2 变质岩 0.14 6.14
12 中国 渤海湾 弧后盆地 兴隆台 陆上 Ar 片麻岩 0.09 6.51
13 也门 塞云—马西拉 裂谷盆地 Sunah 陆上 An 花岗岩 0.09 5.66
14 匈牙利 潘诺尼亚 弧后盆地 Ulles 陆上 Pz 白云岩、片岩 98.82
15 中国 渤海湾 弧后盆地 静安堡 陆上 Ar 变质岩 0.06 5.23
16 中国 渤海湾 弧后盆地 埕岛 海域 Ar 片麻岩 0.05 2.83
17 利比亚 苏尔特 裂谷盆地 Rakb 陆上 Ar 风化基底* 0.05 3.82
18 挪威 霍达台地 裂谷盆地 Rolvsnes 海域 Ar 花岗岩、片麻岩 0.04 12.18
19 中国 渤海湾 弧后盆地 欢喜岭 陆上 Ar 变质岩 0.03 7.55
20 泰国 彭世洛 裂谷盆地 Sirikit 陆上 AnK—K 变质岩 0.03 2.12

注：据文献[1]；*文献[1]中未明确储集层岩性

综上，全球已发现的基岩油气田分布具有数量多、领域广、层系跨度大、单个油气田规模偏小等特征，但规模较大的油气田主要分布在中新生代板块构造活动带的裂谷盆地、弧后盆地和前陆盆地等（见表1）。欧亚板块和太平洋板块之间的构造活动地带是基岩油气藏分布的重点地区[9]，在中国东部松辽盆地、渤海湾盆地及东南海域已发现诸多基岩油气藏（田）群[10⇓⇓-13]，在越南兰龙盆地、印度尼西亚爪哇等弧后盆地中均发现了基岩油气藏。板块碰撞造山形成的前陆盆地也是发现基岩油气藏的主要地区，如委内瑞拉的马拉开波盆地、中国的酒泉盆地、智利的麦哲伦盆地和欧洲的潘诺盆地。大型走滑断裂带中的走滑拉分盆地也有利于基岩油气藏形成，如利比亚的苏尔特盆地、埃及的苏伊士盆地、巴西的坎波斯盆地、中国的柴达木盆地[14-15]和渤海湾盆地。

2 基岩油气成藏基本特征

与沉积岩储集层成藏相比，基岩油气藏的成藏要素（如储集层、烃源岩及其空间组合）、成藏动力有其特殊性，主要表现在储集层强非均质性、规模成储时间早、他源供烃、多类型源储组合、源储压差驱动与抽吸成藏。

2.1 储集层强非均质性及规模成储时间早

基岩储集层岩石类型多样，包括变质岩、火成岩及沉积岩等[12⇓⇓⇓⇓⇓⇓-19]。梳理总结国内外已发现的基岩储集层特征可以看出，基岩储集层储集空间类型多样，但以孔隙-裂缝型及裂缝型双孔介质占主导的低孔特低渗储集层为主。基岩储集层纵向分层特征明显，紧邻基岩顶部以风化壳型储集层为主，基质孔隙较发育；远离风化壳则发育内幕裂缝型储集层，基质孔隙不发育（见表2）。
表2 基岩油气藏储集层基本特征
岩石类型 岩性 储集空间类型 储集层特征及分布基本规律 典型实例
变质岩 主要为动力变质砂砾岩、片麻岩、片岩、
花岗片麻岩、混合岩		 孔隙-裂缝型及裂缝型，
具有双重介质的低孔-
特低渗储集层		 风化带储集层的储集空间以孔隙为主，裂缝次之，组合类型以裂缝-孔隙型为主；内幕储集层的储集空间主要为孔隙-裂缝型及裂缝型。
浅色矿物为主的岩石脆性大，更易破碎形成储集层；褶皱及断裂作用控制裂缝发育带		 渤海湾盆地渤中坳陷太古宇变质岩潜山、辽河坳陷变质岩潜山、松辽盆地中央隆起带石炭系—二叠系变质岩、柴达木盆地阿尔金山前带变质岩等储集层
花岗岩 主要为花岗闪长岩、
二长花岗岩		 裂缝-孔隙型和裂缝型，
储集空间以晶粒间孔、
长石及角闪石溶蚀孔、
微裂缝、节理及构造
缝洞为主		 长英质含量更高的中酸性花岗岩更有利于储集层发育，纵向上具分带性，表现为风化壳型和内幕型，前者风化作用占主导，储集空间为孔隙型、裂缝-孔隙型，孔缝发育程度和风化作用强度呈正相关，后者构造作用占主导，储集空间主要是裂缝、孔洞，基质孔隙度低 越南兰龙盆地Bach Ho油田花岗岩潜山、蓬莱9-1油田花岗岩潜山、柴达木盆地东坪地区花岗岩潜山及珠江口盆地惠州凹陷花岗岩潜山等储集层
中基性
火山岩		 主要有亚碱性和碱性两个系列，前者以安山岩、玄武安山岩、英安岩、流纹岩为主，后者以玄武质粗面安山岩为主 裂缝-孔洞型储集层为主，溶蚀孔洞占主导，溶蚀矿
物以长石、角闪石为主；
其次为裂缝，主要发育
构造缝和溶蚀缝		 爆发相、溢流相的火山角砾岩及流纹岩等岩石
储集层物性最优		 准噶尔盆地石炭系、四川
盆地二叠系、珠江口盆地
惠州凹陷侏罗系等储集层
构造相对稳定的沉积盆地，如克拉通盆地和坳陷盆地，基岩储集层规模成储主要发生在盆地基底形成之后与上覆沉积盖层充填之前。构造活动性较强的沉积盆地，如中新生代断陷盆地和前陆盆地，基岩储集层在基底形成风化壳储集层基础上，还叠加了构造作用改造。因而，长期暴露背景下的风化作用以及后期构造改造作用，是基岩储集层形成的主要原因。
基岩岩石类型及其组合对风化、溶蚀及构造改造等起关键作用。研究表明，浅色矿物如长石、石英等含量越高，溶蚀作用越强，岩石脆性强度越强，越有利于岩石破裂及物理风化，越易于产生裂缝和溶蚀孔洞；相反，暗色矿物含量越高溶蚀作用越弱，且黑云母等塑性矿物含量越高，岩石韧性和塑性越强，越难以产生大规模裂缝，储集层不发育，可成为封隔层[20⇓-22]。
后期构造运动改造导致基岩岩性分布及空间组合复杂，基岩岩性变化快、储集层预测难度大。柴达木盆地是一个在古生代褶皱基底上发展起来的中新生代叠合含油气盆地。盆地形成演化与印度板块俯冲、青藏高原隆升、阿尔金断裂走滑密切相关，先后经历了海西期、燕山期、喜马拉雅早期、喜马拉雅晚期共4个演化阶段[23]。构造运动强烈改造导致盆地基底结构复杂，基岩岩性岩相复杂多变。研究表明阿尔金山山前带基岩储集层岩性以变质岩、花岗岩为主，局部发育玄武岩、安山岩等其他岩性（见图2）。目前已发现的东坪、昆特依、冷湖等基岩气藏储集层以变质岩为主，尖北、牛东等基岩气藏储集层则以花岗岩为主[24]。
图2 柴达木盆地柴北缘基底岩性分布图
基岩风化壳储集层发育程度取决于风化体的保存状态与后期改造。保存完整的风化体具有多层结构特征，纵向结构具有三分模式[25]或四分模式[22]，最有利储集层主要分布在风化层及半风化层，以溶蚀孔洞发育为主要特征。后期改造是风化壳储集层发育的关键，如河流冲刷、褶皱剥蚀、断层错断等，均可导致基岩风化壳厚度分布不均。渤海湾盆地花岗岩风化壳具双层结构，风化壳储集层分布与构造掀斜、断裂破坏和水流冲蚀等改造作用以及上覆地层等因素有关[22]。渤中坳陷太古宇变质岩潜山储集层，基于垂向结构可划分为暴露型和覆盖型两类潜山储集层，暴露型潜山储集层受风化和构造改造双重控制，覆盖型潜山储集层主要受构造控制[8]。
褶皱、断层等构造作用对基岩储集层规模分布起主导作用。地层褶皱隆升与剥蚀导致基岩地层出露、岩性及产状等存在差异，储集层与致密隔层交互分布。如辽河坳陷海外河地区太古宇变质岩潜山，储集层为混合花岗岩，隔层为斜长角闪岩，两者交互分布[26]。应力差异导致褶皱不同部位构造成因缝分布有规律，褶皱核部以张裂缝为主，裂缝垂直层面分布；褶皱翼部以剪切缝为主，裂缝倾角较小[21]。断层与裂缝发育程度好相关性好，断距越大、离断层越近，裂缝越密集。断层是基岩风化壳储集层向内幕储集层纵向延伸的关键，尤其在大型走滑断裂带及邻近区，内幕裂缝型储集层纵向延伸可达千米[27-28]。
综上，基岩储集层具有成储时间早、裂缝-孔洞发育、非均质性强、抗压实能力强等特点，这些特点决定了基岩储集物性不受埋深限制，深层超深层基岩仍发育规模有效储集层。柴达木盆地砂岩储集层孔隙度随埋深加大孔隙度变小，而基岩储集层无论是变质岩还是花岗岩，埋深为1 000~7 000 m的储集层孔隙度保持在2%~10%（见图3）。柴北缘昆特依构造基岩1号圈闭已实施K2、K101和K1-1等3口井（见图2），在埋深7 000 m左右钻遇基岩，岩性主要为石英岩、云母石英片岩和片麻岩等变质岩，储集空间以裂缝为主，岩心分析基质孔隙度为1%~3%，渗透率差异大，最大值为136.00×10−3 μm2，最小值为0.28×10−3 μm2，测井解释孔隙度为2%~10%，测试均获工业气流。
图3 柴达木盆地基岩和砂岩储集层孔隙度随深度变化图

2.2 他源供烃与多类型源储组合

由于变质岩、火山岩等基岩本身并不具备生烃的条件，他源供烃是基岩油气藏成藏的先决条件。基岩油气藏烃类来源存在着无机论和有机论两种观点[29-30]。无机论认为从深部幔源沿断裂带进入地壳的烃类可在基岩内部聚集成藏；有机论者则强调基岩油气来自于沉积岩层有机质在热力作用下发生热解和裂解生成的烃类。基岩油气成因争论还会持续，但从勘探实践出发，研究重点应聚焦到与基岩储集层相关的生烃凹陷烃源岩评价及烃源岩-储集层空间配置关系，为选区评价提供依据。
基于已发现基岩油气藏的解剖研究，从烃源岩与基岩储集层的接触关系，可分为烃源岩-基岩接触型和烃源岩-基岩分离型两大类（见图4）。
图4 烃源岩与基岩组合类型
烃源岩-基岩接触型可进一步分为3个亚类，即：烃源岩上覆型、烃源岩侧接型和烃源岩包裹型。烃源岩上覆型是指基岩储集层上覆烃源岩，两者构成上生下储成藏组合。沉积盆地发育初期，受海侵或湖侵影响，在盆地基底之上沉积充填富有机质泥页岩烃源岩，与下伏基岩储集层构成上生下储组合。这类组合在盆地基底未遭受后期强烈构造改造背景下，广泛分布于坳陷盆地底部或断陷盆地构造平缓区。渤海湾盆地辽河坳陷大民屯凹陷深层基岩油气藏勘探发现充分证实了该源储组合的勘探潜力。烃源岩侧接型是指基岩储集层毗邻生烃凹陷，断层输导油气成藏，成藏组合条件优越，主要分布在断陷斜坡带的中下部，埋深较大，多为3 000~5 000 m，是深层基岩油气藏勘探的主要对象，在渤海湾诸多凹陷、东南海域以及柴达木盆地均取得重要发现。断裂在该成藏组合中起关键作用，不仅是重要的输导体系，而且对改善储集层物性和控制油气富集至关重要。烃源岩包裹型组合通常发育在生烃凹陷内部相对高基岩垒块（基岩潜山），烃源充足、成藏条件优越，有利于基岩大油气田的形成。基岩内幕被断层复杂化时，可形成以裂缝系统为主的内幕储集层，在源储压差作用下，烃类沿断裂或裂缝向下运移、聚集成藏。如辽河坳陷兴隆台油田、渤中坳陷19-6油田和越南Bach Ho油田等。
烃源岩-基岩分离型是指烃源岩与基岩没有直接接触，两者之间通过断层或不整合面输导体系来沟通烃源。这类成藏组合多发育在盆地边部、盆内凸起带以及斜坡带中上部，基岩目的层埋深较浅，是目前深化勘探的主要对象，如渤海海域的沙垒田凸起、渤南低凸起、石臼坨凸起、柴达木盆地西南缘及西北缘、琼东南盆地松南低凸起等区带均发现了基岩油气田，深度多为2 000~3 000 m。烃源岩-基岩分离型可进一步分为3个亚类，即：正断层沟通型、逆断层沟通型和走滑断裂沟通型。正断层沟通型发育在断陷盆地中，主力烃源岩通常发育在盆地中心或控凹断层的下降盘，而基岩储集层受块断作用控制，在断陷斜坡带及高断块均可发育，由此也形成斜坡带低位潜山、斜坡带高位潜山以及高垒块潜山。逆断层沟通型发育在前陆盆地或逆断层发育区，如柴达木盆地阿尔金山前褶皱冲断带，喜马拉雅期断层活动卷入基底并在断层上盘形成基岩断块，断层下盘烃源岩为侏罗系煤系和古近系湖相泥页岩，断层沟通烃源岩可以在构造高部位基岩储集层聚集成藏，如东坪基岩气田。走滑断裂沟通型通常发育在大型走滑断裂带及其派生构造带。受区域构造应力作用，走滑断裂可以发生在盆地沉积期，对盆地形成有控制作用，如阿尔金断裂带对柴达木盆地形成的控制[24]；也可以发生在成盆期后，如郯庐断裂带渤海段[27]。走滑断裂带基岩储集层断层和裂缝发育，与烃源岩没有直接接触条件下，在源储压差作用下，烃类沿断裂或裂缝侧向运移、聚集成藏。目前勘探揭示，柴达木盆地阿尔金山前断裂带及渤海湾盆地郯庐断裂带是基岩油气藏分布的有利区。图5是沉积盆地基岩油气藏分布的示意图，综合了中国主要含油气盆地基岩油气藏分布特征，展示了基岩油气藏分布具有广泛性。
图5 沉积盆地基岩油气藏分布示意图
中国在埋深小于3 500 m的中浅层已发现基岩油气田33个，主要分布在渤海湾盆地的辽河坳陷、济阳坳陷、黄骅坳陷、渤中坳陷等负向构造单元的边缘凸起区或正向二级构造带高部位及斜坡带中上部以及柴达木盆地阿尔金山前构造带，松辽盆地中央隆起带、琼东南盆地松南低凸起等领域的基岩油气勘探也取得了重要发现。从源储组合看，中浅层基岩油气藏主要以烃源岩-基岩分离型为主，断层是主要油气运移通道。已发现的埋深为3 500~4 500 m基岩油气田有10个，主要分布在断陷盆地内部正向构造带或斜坡带中下部基岩断块——凹中隆，具有烃源岩与基岩紧密接触、烃源充足、盖层条件优越等有利条件，可形成基岩大油气田，如辽河坳陷兴隆台构造带和渤中坳陷东侧斜坡基岩隆起带，先后发现了兴隆台油田和渤中19-6油田。埋深超过4 500 m的基岩油气田有3个，包括辽河坳陷陈古油气田（埋深4 600~4 700 m）、柴达木盆地西北缘尖北气田（埋深4 600 m）和昆特伊气田（埋深6 900~7 100 m）。

2.3 源储压差驱动与抽吸成藏

前人对烃源岩-基岩分离型的基岩潜山油气成藏模式研究认为油气成藏动力以浮力成藏为主，油气沿断裂或不整合面在潜山地层圈闭聚集成藏[31]。然而，广布于盆地深层的基岩储集层与上覆烃源岩的源储组合能否有效成藏，对指导深层基岩油气勘探具有重要意义。前人对这类倒灌式油气成藏模式争议较大，有学者认为，油气倒灌违背物理学基本定律，即油气总是在浮力作用下自下而上运移的[32]。有学者认为，源储压差是油气成藏动力之一[33]，压差越大、排油效率越高[34]，肯定了油气倒灌式成藏模式。在特定地质条件下，地下油气还存在构造抽吸成藏模式[35]，强调构造应力作用产生剪切带或破碎带，岩石变形产生空腔，围岩烃源岩生成油气向空腔体定向流动而聚集成藏。在构造成矿研究中也有“构造泵吸”与“地震泵吸”构造成矿理论[36]。
基于基岩储集层油气成藏特性，深层基岩储集层存在抽吸成藏模式。该成藏模式是指异常高压的烃源岩与常压乃至负压的基岩储集层之间存在较大压力差，烃源岩生成油气在压差驱动下向储集层运移聚集成藏。这一模式揭示了盆地深层基岩油气成藏的有效性与普遍性，对指导深层基岩油气藏选区选带具有重要意义。以下从已知基岩油气藏压力特征以及源储压差两个方面进行论证，并就油气向下运移深度进行理论推导。
基岩油气藏具有多压力系统，以常压—负压油气藏为主。统计渤海湾盆地沈安堡、埕海、兴隆台、南堡2号、渤中等基岩油气藏和紧邻烃源的砂岩油气藏压力情况，基岩油气藏压力系数为0.78~1.24，21个数据点的平均值为0.99；砂岩油气藏的压力系数为1.04~1.29，14个数据点的平均值为1.17。据拟合压力-深度（p-H）关系，基岩油气藏压力系数随埋深加大而变小，砂岩油气藏压力系数随埋深加大而增大（见图6）。就单个基岩油气藏而言，封隔层与储集层的物性差异，使得基岩油气藏存在多个压力系统，但总体呈现出由基岩顶部风化层油气藏到基岩内幕油气藏压力系数越来越低的变化趋势。例如，辽河坳陷兴隆台变质岩潜山油气藏纵向上的4个含油气层段的压力系数各不相同[37]：①2 450~3 100 m层段，压力系数为1.20；②3 100~3 400 m层段，压力系数为1.02；③3 400~3 960 m层段，压力系数为0.91；④3 960~4 500 m层段，压力系数为0.81。4个含油气层段压力系数相差较大，潜山内幕油气藏埋深越大压力系数越低。
图6 渤海湾盆地基岩油气藏和砂岩油气藏的深度-压力关系图
基岩储集层与上覆烃源岩存在较大的剩余压力差，为抽吸成藏提供动力。渤中坳陷渤中19-6太古宇潜山气藏，上覆烃源岩在深度3 000~4 000 m范围内孔隙流体压力值为50~60 MPa，地层压力系数为1.4~1.6，潜山构造太古宇储集层压力系数约1.0，烃源岩与储集层之间的压差为13~26 MPa，为天然气运移提供超压动力[7]。珠江口盆地HZ26-6构造火山岩油气来源于惠州凹陷文昌组烃源岩，源储压差是主要油气运移动力[38]。
图7为基岩储集层抽吸成藏模式。基岩储集层主要形成于基底暴露时期，遭受大气淡水淋滤溶蚀作用形成孔、洞、缝等储集空间。由于与大气水相连通，无论是表层的风化壳储集层还是内幕裂缝型储集层，流体压力均为常压（见图7a）。在盆地沉降与沉积充填阶段，上覆泥页压沉积对基岩储集层内流体进行有效封存形成三维密闭环境。随着上覆沉积物不断增加、基岩埋深不断加大，基岩的强抗压性使得储集空间及内部流体保持不变，基岩与围岩之间出现压差（见图7b）。当烃源岩进入成烃演化阶段，围岩中因生烃增压而成超压状态，与基岩的压差进一步增大，成为油气向下运移的主要驱动力（见图7c）。
图7 基岩储集层源储压差驱动抽吸成藏模式图
勘探实践证实基岩内幕油气藏可向下延伸1 000~2 000 m。基岩内幕储集层以裂缝型为主，内幕油气藏到底能下延多深，这是业内学者关注的问题。下文对此进行理论预测。
假设基岩储集层上覆烃源岩层，烃源岩内流体压力系数为1.5，基岩储集层压力系数为1.0，烃源岩生成油气向上及侧向均被封堵，只能沿断层或裂缝向下运移。假设油气呈连续性纯相态向下运移时，可不考虑浮力及毛管阻力，这时烃源岩流体压力与基岩储集层流体压力达到平衡时，油柱高度为裂缝型储集层油藏向下延伸的最大深度。源储地层流体达到平衡的公式：
$H_{0} C_{\mathrm{p}} \rho_{\mathrm{w}}=\left(H_{0}+D_{\text {oil }}\right) \rho_{\mathrm{w}}$
$D_{\text {oil }}=H_{0}\left(C_{p}-1\right)$
根据（1）式和（2）式，推算基岩储集层压力系数为1.0、不同压力系数烃源岩生成的油珠垂直向下运移最大距离详见表3。可见随着烃源岩埋深加大、压力系数增高，向内幕裂缝型储集层运移深度加大。当烃源岩埋深为3 000 m时，基岩内幕油气藏勘探深度可达600~2 400 m；当烃源岩埋深达5 000 m，基岩内幕油气藏勘探深度可达1 000~4 000 m。基于此认识，基岩油气勘探不仅可以向深层拓展，而且还可以向基岩内幕深层拓展。
表3 常压基岩裂缝储集层油气运移最大深度
烃源岩
埋深/m		 烃源岩不同压力系数下油珠垂直向下运移最大距离/m
1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.8
3 000 600 900 1 200 1 500 1 800 2 400
3 500 700 1 050 1 400 1 750 2 100 2 800
4 000 800 1 200 1 600 2 000 2 400 3 200
4 500 900 1 350 1 800 2 250 2 700 3 600
5 000 1 000 1 500 2 000 2 500 3 000 4 000

3 中国陆上深层基岩油气勘探方向

3.1 深层基岩选区评价的有利条件

中国陆上含油气盆地以叠合盆地为主，不同盆地基底结构、成盆演化及其对基底改造作用差异大，深层基岩（埋深大于4 500 m）油气藏选区评价尚未统一标准。笔者建议从如下4个方面进行综合评价：①盆地基底岩性组合及后期改造程度，盆地基底构造活动强烈区发育岩浆活动带和区域变质带，是深层基岩储集层规模分布的有利区；②源储组合关系，位于生烃凹陷区下方或紧邻生烃凹陷区的基岩发育烃源岩-基岩接触型成藏组合，成藏条件优越；③深大断裂发育情况，尤其走滑断裂发育区，不仅有利于形成基岩内幕储集层，且为油气成藏提供优势输导条件；④区域性泥岩封盖层能力，优质的区域性泥岩封盖层抑制了油气向上运移，使基岩储集层具有独立的成藏及整体含油气的特征。

3.2 盆地深层基岩油气勘探方向

3.2.1 前寒武系结晶基底的克拉通盆地

鄂尔多斯、四川和塔里木等克拉通盆地具有前寒武系结晶基底和褶皱基底组成的双重基底。由于埋深大，深层基底结构不清，基岩油气地质的系统性研究较少，勘探方向不明，钻井稀少。近年来研究表明，中国古老克拉通盆地由于块体较小、内部稳定性相对较差，受区域构造运动影响，克拉通内部产生较强的构造分异，普遍经历了陆内裂谷—克拉通拗陷两段式成盆演化。陆内裂谷发育优质烃源岩，与相邻基岩构成良好的源储组合，具有较好的成藏潜力。鄂尔多斯盆地发育北东向展布的元古宇长城系宽裂谷群，长城系崔庄组烃源岩厚度大于40 m、总有机碳含量为0.50%~1.52%、镜质体反射率为2.0%~3.0%[39]，具备一定生烃潜力。四川盆地和塔里木盆地南华系基底发育多组裂谷，露头区可见南华系优质烃源岩，推测裂谷内部可能发育高有机质丰度烃源岩[40-41]。陆内裂谷区烃源岩与裂谷翼部的变质岩和花岗岩储集层可形成良好的源储组合，值得勘探探索。

3.2.2 古生代褶皱基底的沉积盆地

准噶尔盆地和柴达木盆地下古生界褶皱基底被后期花岗岩侵入而表现为多类型岩石的复合基底，在晚古生代—中新生代经历了构造作用强烈改造，基岩储集层类型多样且分布广泛。准噶尔盆地石炭系火山岩及下伏结晶基底，储集层主要为基性火山岩、中酸性火山岩和基底花岗岩，孔隙度为6.07%~19.10%，平均值为8.30%。石炭系基底之上发育多个北东向和近东西向的大型潜山隆起构造，紧邻石炭系生烃中心，形成了良好的源储配置关系，是未来重要的拓展方向。柴达木盆地基岩储集层以加里东期—印支期侵入的花岗岩类为主，局部发育变质岩、玄武岩和安山岩等，孔隙度为1.8%~11.6%，平均值为4.3%，烃源岩主要来自侏罗系煤系。目前在阿尔金山前带构造带高部位已发现东坪、尖北和昆特依等多个基岩气藏。紧邻侏罗系生烃凹陷的构造带深层基岩断块，具有圈闭面积大、断裂输导等有利成藏条件，如牛中斜坡和冷北斜坡等地区，是深层基岩油气勘探的重要方向。

3.2.3 中新生代块断基底的断陷盆地

中新生代断陷盆地受多旋回构造改造，盆地基底卷入构造变形，基岩储集层发育，成藏条件优越，已在中浅层发现众多基岩油气藏。紧邻生烃凹陷的下斜坡及凹陷内的凹中隆是未来基岩油气藏勘探的重点领域。松辽盆地基底发育石炭系—二叠系浅变质岩和印支期—燕山期花岗岩两类基岩储集层。断陷发育下白垩统沙河子组和营城组优质烃源岩。近年来，研究团队刻画了盆地北部古龙、长岭和徐家围子等断陷烃源岩分布，沙河子组烃源岩厚度主体为100~300 m，断陷主体最厚可达1 500 m，营城组烃源岩厚度主体为100~200 m，断陷主体最厚可达500 m。基岩储集层与断陷烃源岩侧向对接，构成良好的成藏组合。未来勘探立足徐家围子断陷及长岭断陷，积极探索下斜坡基岩潜山及凹中隆基岩潜山两类有利区带。渤海湾盆地基岩储集层以太古宇和元古宇变质岩、花岗岩为主，储集空间主要为构造裂缝及溶蚀孔洞，孔隙度一般为3%~10%，平均值为5%，已在辽河及渤中坳陷中浅层发现了一批基岩油气藏。紧邻生烃凹陷区的深层基岩构造圈闭是未来勘探重点，黄骅坳陷张海潜山带、大神塘潜山带、北大港潜山带和东部凹陷龙王庙潜山等区带值得重视。鄂尔多斯盆地北缘的河套盆地是在前寒武系变质岩基底上发育起来的新生代断陷盆地，目前已在吉兰泰变质岩潜山高部位发现油气藏，未来可加强临河坳陷两侧斜坡带及凹陷内部构造带基岩油气勘探。

4 结论

全球已发现的基岩油气田分布广，储集层以太古宇和前寒武系变质岩和花岗岩为主，规模较大的基岩油气田主要分布在中新生代板块构造活动带上的裂谷盆地、弧后盆地和前陆盆地。
基岩油气成藏的基本特征包括：储集层成储时间早、储集层物性不受埋深限制，深层发育规模有效储集层；发育烃源岩-基岩接触型和烃源岩-基岩分离型两大类成藏组合，其中烃源岩-基岩接触型是深层基岩主要的成藏组合；烃源岩与储集层之间存在较大的压力差，深层基岩存在抽吸成藏模式。
基于基底构造活动性、成藏组合、深大断裂、区域性盖层等因素的综合评价，认为四川和鄂尔多斯等古老克拉通盆地陆内裂谷边缘的前寒武系结晶基底，准噶尔、柴达木等盆地紧邻生烃凹陷的古生界褶皱基底和大型走滑断裂带，松辽、渤海湾、河套等盆地紧邻生烃凹陷的斜坡区及凹中隆的中新生界基岩断块，是未来深层基岩油气藏勘探的主要方向。
符号注释：
Cp——烃源岩层压力系数；Doil——油珠向下运移最大距离，m；H——油气藏深度，m；H0——油柱高度，m；p——油气藏压力，MPa；ρw——地层水密度，kg/m3。

致谢

中国石油勘探开发研究院温志新教授提供了全球基岩油气藏数据库，郭秋鳞教授对抽吸成藏模式给与指导和理论推算，在此一并表示感谢！

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