0 前言

西湖凹陷自20世纪80年代开始勘探以来，相继在中央反转带发现春晓、天外天、残雪、断桥气田，在西部斜坡带发现平湖、宝云亭、武云亭及孔雀亭油气田，并初步证明西湖凹陷是东海盆地最具潜力的油气聚集区^[1-5]。现在发现的油气田主要赋存于花港组和平湖组，其中：西部斜坡带凝析油主要产于花港组，凝析气主要产于平湖组中，呈现上油下气的特点；中央反转带主要产出凝析气，并主要赋存在花港组中^[6]。另外，我国及临国在中央反转带北部嘉兴构造带钻探的钻井均失利，而在凹陷南部钻探的钻井获得工业油气流，总体来看西湖凹陷油气资源呈现南多北少的格局^[5]。目前来看，西湖凹陷不同构造带凝析气藏形成过程不清，具体控制西湖凹陷油气分布特征的因素不清，这制约着西湖凹陷的油气勘探工作。因此本研究拟通过典型油气藏成藏特征的分析，探明西湖凹陷油气藏形成过程及分布的控制因素，以期为下一步西湖凹陷的油气勘探部署提供依据。

西湖凹陷位于东海陆架盆地的东北部，呈北北东向展布，南北长约440 km，东西宽约110 km，面积约5.18×10⁴ km²，是中国近海面积与沉积规模最大的中新生代含油气凹陷之一，凹陷内地层沉积厚度逾万米。西湖凹陷始于晚白垩世，在构造演化上经历了断陷—坳陷—整体沉降期，断陷期主要发育以海湾为主的海陆过渡相，坳陷期主要发育湖泊-河流相。在凹陷构造区划上从西向东可划分为西部斜坡带、中央洼陷-反转带及东部边缘断裂带^[7-11](图 1)，其中中央反转带定型于中新世末的龙井运动，勘探证实西部斜坡带和中央反转带是西湖凹陷油气的主要聚集区。

图 1 西湖凹陷构造区划图和综合柱状图 Fig. 1 Graph of structure division and synthesis column map of Xihu sag

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在新生代，东海陆架盆地主要经历了7次构造运动，从老到新依次为：古新世的基隆构造运动和雁荡构造运动、古新世末的瓯江构造运动、始新世末—渐新世的玉泉构造运动、渐新世末的花港构造运动、中新世末—上新世的龙井构造运动以及上新世末的冲绳海槽构造运动等。根据现有钻井资料揭示，研究区新生代地层由老到新依次为：中上始新统平湖组(E₂p)、渐新统花港组(E₃h)、下中新统龙井组(N₁¹l)、中中新统玉泉组(N₁²y)、上中新统柳浪组(N₁³l)、上新统三潭组(N₂s)及第四系东海群(Qd)。从钻井揭示的地层与油气产出情况来看，西湖凹陷已发现具有工业意义的生储盖组合类型有2种^[12]：一是平湖组自生自储自盖型；二是下生上储型生储盖组合，即平湖组生油气，花港组下段储、上段泥岩盖。

西湖凹陷不同构造带油气藏类型不同，西部斜坡带油气藏类型以断层油气藏及挤压背斜油气藏类型为主，中央反转带油气藏类型以挤压背斜油气藏为主。

断层油气藏主要受断陷期发育正断层的控制，油气沿断层自下向上运移至上部储层中，其圈闭主要形成于古新世和始新世，且后期构造改造不大，如平湖油气田(图 2a)。目前在西部斜坡带，花港组中产轻质油，且具有气顶现象，平湖组产凝析气。

a.平湖油气田; b.春晓油气田。 图 2 西湖凹陷主要油气藏类型 Fig. 2 Main reservoir types in Xihu sag

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挤压背斜油气藏在西湖凹陷分布比较普遍，这类油气藏在北部受龙井构造运动影响比南部强烈，其圈闭在花港运动时开始形成，在龙井运动之后定形。南部圈闭多为与断层沟通的舒缓背斜，两翼倾角较缓，是凹陷遭受强烈的北西—南东向挤压应力作用形成的，油气多沿断层运移至舒缓背斜圈闭内，如春晓油气田(图 2b)。现今中央反转带油气主要产于花港组，且下部以凝析气为主，顶部发育轻质油层。

西湖凹陷主要发育4套烃源岩^[12]：古新统—中下始新统烃源岩、中上始新统平湖组烃源岩、渐新统花港组烃源岩及中新统龙井组烃源岩。其中平湖组是一套煤系烃源岩，并含有较多的孢粉和角质等倾油性组分^①，它们是目前发现油气藏的主要油气来源层位。西湖凹陷平湖组煤系烃源岩厚度较厚，其中暗色泥岩(w(TOC)>1%)的厚度在上段、中段和下段最大分别可达240、200和550 m，而煤层和炭质泥岩的厚度之和在上段、中段和下段最大可达40、32和12 m。

① 同济大学海洋与地球科学学院.东海烃源岩有机质组分和生烃能力分析化验报告.上海:同济大学，2006.

从对采集的西湖凹陷不同岩性烃源岩样品的热解分析结果(表 1)来看，西湖凹陷平湖组泥质烃源岩的有机质类型主要为Ⅲ型干酪根，而煤和炭质泥岩较暗色泥岩具有更高的氢指数，有机质类型多为Ⅱ－Ⅲ型干酪根；说明煤和炭质泥岩含更高的富氢组分，较泥岩更倾向于生油。

西湖凹陷凝析油全油碳同位素主要分布在-27.8‰~-25.4‰之间，而平湖组干酪根碳同位素介于-27.34‰~-25.55‰之间(表 1)，二者分布范围相似，表明西湖凹陷凝析油主要来自于平湖组源岩。另外，从西湖凹陷凝析油饱和烃和芳烃同位素关系来看，凝析油的饱和烃碳同位素值一般大于-29.5‰，而芳烃碳同位素值一般大于-27.5‰(图 3a)，这与我国现今已发现的煤型凝析油具有相同的特征；说明西湖凹陷凝析油主要由煤系烃源岩高等植物生成。从西湖凹陷天然气乙烷同位素和iC4/nC4比值关系图(图 3b)可知，iC4/nC4比值全部大于0.8，而乙烷同位素绝大部分大于-28.8‰；这说明西湖凹陷天然气绝大部分是煤型气，主要由煤系Ⅲ干酪根生成。西湖凹陷现今已发现原油和天然气的成因类型分析结果表明二者具有相同的成因类型，均来自于平湖组煤系源岩。

图 3 西湖凹陷原油饱和烃和芳烃关系(a)及天然气乙烷同位素和iC4/nC4值关系(b) Fig. 3 Relation between oil saturated and aromatic hydrocarbon (a) and relation between ethane isotope and iC4/nC4 (b) in Xihu sag

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目前西湖凹陷原油的成熟度主要为0.5%~1.3%，另外，在平湖组上段、中段和花港组下段存在少量低熟—未熟油(图 4a)，这可能与该层段广泛发育的煤层早期树脂体生油有关。从西湖凹陷天然气甲烷和乙烷同位素关系图(图 4b)可以看出，目前西湖凹陷大部分天然气也处于成熟阶段。通过对西湖凹陷现今发现天然气和凝析油成因类型和成熟度来看，二者为同一源岩同一时期生成的产物。

图 4 西湖凹陷原油轻烃成熟度特征(a)和天然气甲烷与乙烷同位素关系(b) Fig. 4 Maturity characteristic of crude oil light hydrocarbon in Xihu sag(a) and gas isotope relation diagram between methane and ethane(b)

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在成烃演化历史方面，平湖组源岩在早中新世进入生油窗，在中中新世进入成烃高峰期，于晚中新世进入生气窗，现今处于高成熟阶段；花港组源岩于中中新世进入生油窗，现今仍处于生油窗范围之内^[13-15]。根据统计的平湖组和花岗组储层流体包裹体均一温度分布范围(表 2)，并结合西湖凹陷的地层埋藏史和温度演化史(图 5)进行分析，发现西湖凹陷油气在西部斜坡带和中央反转带的充注时间略有差异：在西部斜坡带，平湖组储集的油气主要是在玉泉组—三潭组沉积期充注，花港组的油气主要是在三潭组沉积期及以后充注(图 5a)；在中央反转带，平湖组和花港组的油气均主要在三潭组沉积期及以后充注(图 5b)。

图 5 西部斜坡带(a)和中央反转带(b)埋藏史及热史模拟图 Fig. 5 Simulation of burial history and thermal history of the western slope zone (a) and the central inversion zone (b)

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通过对西湖凹陷典型油气藏类型、油气来源、充注期次的解剖，结合区域构造背景，认为西部斜坡带的油气成藏过程为：中新世中期，平湖组下段烃源岩达到生排烃高峰期，油气同时生成并大量排出，沿断裂进入平湖组储层中，由于平湖组倾气源岩厚度远大于倾油源岩厚度，造成生气量远大于生油量，从而形成原生凝析气藏；到上新世，由于中新世末龙井运动挤压反转，先前断层开启，地层抬升，使平湖组凝析气藏中的烃类向上运移至花港组，并在向上运移过程中，由于压力和温度的变化，气油分离，凝析气转变为液态烃，而天然气渐渐散失，从而形成了花港组以油藏为主与平湖组以凝析气藏为主的分布格局(图 6)。

图 6 西湖凹陷油气成藏过程演化图 Fig. 6 Evolution of hydrocarbon accumulationprocess in Xihu sag

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中央反转带的油气藏形成过程相对西部斜坡带只有一期充注，主要集中在上新世—第四纪，这与中央反转带圈闭在中新世末期才最终定型相符合。在坳陷期，中央反转带为凹陷的沉积中心，油气的运移方向主要是西部斜坡带，中新世晚期至上新世早期，凹陷发生强烈反转，中央反转带形成，平湖组生成的油气开始向中央反转带运移，在运移到花港组上部时，不再具备保持凝析气相态的压力和温度条件，气油分离，之后气态烃渐渐减少，从而形成上油下气的格局。

生烃中心是指生烃强度最大的区域，其是烃源岩厚度、有机碳丰度、有机质类型及成熟度的综合体现^[16]。断陷盆地具有断层发育、砂体横向连续性差的特点，不利于油气远距离运移，因此靠近生烃中心的圈闭是最利于捕获油气的^[17]。西湖凹陷自古新世到渐新世，沉积中心总体都沿中央反转带分布，总体呈北东向的长条形，并且从古新世到渐新世，沉积中心由南向北迁移^[10]。根据单井烃源岩厚度的统计，结合地球物理方法预测的烃源岩厚度分布趋势，烃源岩最大厚度基本与各时期沉积中心的分布相符。本次研究通过盆地模拟软件模拟了西湖凹陷生烃中心分布图(图 7)，结果表明生烃中心的分布范围基本与各时期烃源岩分布中心相符。根据生烃中心的分布显示，西湖凹陷生气强度最高可达170×10⁸ m³/km²，最高生气强度区主要分布在CX1和YQ1井之间区域及DH1井附近，生油强度最高可达48×10⁶ t/km²，最高生油强度区主要分布在CX1井和LJ1井附近(图 1)。从图 7可以看出，现在发现的油气田均分布于距西湖凹陷最大生烃中心不远处，其中西部斜坡带发育的油气田较中央反转带发育的油气田距离生烃中心稍远些，中央反转带的油气田具有近源成藏的特点。通过西湖凹陷生烃中心和油气田的分布来看，已发现的油气田主要围绕生烃中心分布，油气田的分布受生烃中心展布范围的控制。

图 7 西湖凹陷生烃中心分布图 Fig. 7 Distribution map of hydrocarbon generation center in Xihu sag

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西湖凹陷经历多期构造运动，构造改造强烈，构造反转严重，且构造反转强度区域性差异较大，具有东部强于西部、北部强于南部的特点。位于凹陷西部的西部斜坡带，断陷期发育的正断层在坳陷期反转较弱，并被花港组及以上地层所掩埋，保存较好；而中央反转带则不同，坳陷期构造反转强烈，且北部强于南部，这些反转逆断层多断穿至柳浪组，断穿层位多。在中央反转带北部，反转构造以一系列不对称紧密背斜为特征，表现为西翼陡峻、东翼平缓，并伴随一系列向东南倾斜的叠瓦状冲断层，断距甚至达千米，与古近纪断层相连；在中央反转带中部，反转褶皱宽缓，两翼较对称；在中央反转带南部的天台和黄岩构造带，凹陷明显变浅，新近系沉积厚度减薄，褶皱更为宽缓，断层断距不明显，古近纪断层的继承性活动较强，新近纪地层基本上为平缓岩层，无显著构造形迹^[18]。

现在发现的油气藏主要赋存在平湖组和花港组，而油气藏的区域性盖层主要为花港组和龙井组泥岩，那么断穿花港组和龙井组的大断裂对形成较大型油气田不利。图 8是T₂⁰(花港组顶界，龙井组底界)地震反射界面的埋深等值线及断裂分布图，从图 8可以看出凹陷北部断穿花港组的断层明显多于南部；这说明在渐新世之后，北部构造改造要强于南部。另外，根据对西湖凹陷烃源岩成熟度分布范围的研究，西湖凹陷烃源岩成熟度北部高于南部，北部油气充注时间早于南部，北部形成的油气藏遭到破坏的程度要高于南部。总体来看，未断穿花港组和龙井组区域性盖层的断层利于油气的运移聚集形成大型油气田，而在中央反转带北部发育的断穿区域性盖层的断层对油气藏的保存起破坏作用，不利于聚集大量油气，这一点是现今发现油气具有南多北少特征的关键原因。

图 8 西湖凹陷T20地震反射界面的埋深等值线及断裂分布 Fig. 8 Distribution map of depth isoline of seismic reflector T20 and fault in Xihu sag

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在西部斜坡带，平湖组以上地层均为正常压力层段，平湖组储层普遍发育异常高压(图 9)。张国华^[19]在统计西湖凹陷油藏和凝析气藏与超压的分布关系时，发现油藏主要分布在超压面之上，凝析气藏主要分布在超压面之下。在超压面之上，凝析气藏由于地层压力低而使气油分离，泥岩盖层保存效果差，天然气散失，液态油保留；在超压面之下，由于泥岩盖层中存在超压，形成超压封堵，利于凝析气藏保存，从而形成西部斜坡带“上油下气”的油气分布格局。

据文献[19]略有修改, 井位位置见图 1。 图 9 西部斜坡带超压分布 Fig. 9 Overpressure distribution diagram in West slope belt

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1) 西湖凹陷现今发现油气主要为平湖组煤系源岩生成，目前发现的凝析油和凝析气具有相同的成因类型和相似的成熟度，二者为同一成熟度同一源岩的产物。

2) 西湖凹陷西部斜坡带油藏类型主要为断层油气藏和挤压背斜油气藏，油气经历两期成藏，即玉泉组—三潭组和三潭组—至今。而中央反转带油气藏类型主要为挤压背斜油气藏，油气成藏时间主要在三潭组—至今。

3) 在西湖凹陷油气成藏的控制因素上，生烃中心控制着西湖凹陷油气藏的分布，表现为油气藏围绕生烃中心分布，而断层的分布和断穿层位控制着油气藏的丰度，超压界面控制着西部斜坡带“上油下气”的油气分布格局。