在石油工业一百多年的发展历程中，沉积盆地4500 m以浅的“黄金带”是油气勘探开发的主要目标，支撑了世界近代能源需求(赵文智等，2015)。随着世界科学技术的进步与发展，油气勘探开发新技术不断涌现，大大提高了勘探开发成效。近年来的勘探实践证明，在全球范围内，在当前勘探主力目的层系之下的盆地深层蕴藏着丰富的油气资源(康玉柱，2004；Krayushkin，2009；白国平和曹斌风，2014；贾承造和庞雄奇，2015)；在中国，盆地深层已成为油气勘探的重要目标指向，油气地质学理论研究向深层领域延伸已成为必然趋势(孙龙德等，2013；赵文智等, 2014, 2015；贾承造和庞雄奇，2015；罗晓容等，2016)。

盆地深层油气既可以来源于固体有机质，也可以来源于原油裂解，甚至有可能来自岩石圈深部，可生成量巨大，足以在盆地深层形成大型油气聚集(金之钧等，2002a；赵文智等, 2005, 2011, 2012；Jarvie et al., 2007；王先彬等，2009；刘文汇等, 2010, 2012)；盆地深层封盖圈闭条件似比中浅层更为有利(Wong and Baud, 2012)。在此前提下，深层油气成藏研究必须面对的2个相互关联的关键科学问题(戚厚发，1989；Ehrenberg and Nadeau, 2005；庞雄奇等，2012；贾承造和庞雄奇，2015；罗晓容等，2016): ①储集层物性总体随深度变差，按照这样趋势，在盆地深层，储集层物性变得很低，深层储集层是否还具有可聚集起工业规模油气的有效储集空间？②在深层的物性条件下，对应的毛细管力阻力似比油气在地层中可能形成的浮力要大得多，推动油气运移、成藏的主要动力是什么？

近十年来，随着对盆地深层油气勘探的逐步开展和深层油气的重要发现(孙龙德等，2013；白国平和曹斌风，2014)，在深层油气成藏地质学研究理论认识、分析测试技术和评价预测方法等方面已获得了许多进展(贾承造和庞雄奇，2015)。本文通过对前人研究工作的综述，主要讨论盆地深层碎屑岩层系中油气成藏动力学研究方面的进展与方向。

1 深层油气成藏的环境与条件

盆地深层的地质条件与过程决定了其温压场特征与地质流体性质，从而决定了油气运聚散的动力学环境。

1.1 盆地深层温压场特征

高温高压环境是盆地深层油气成藏特殊而重要的地质条件。

目前，钻井揭示的深层油藏温度范围可达150~230℃，世界上油藏温度最高的俄罗斯滨里海盆地布拉海深层油藏达到295℃，远远超出了传统干酪根晚期生油理论的液态烃转化为天然气的温度范围(孙龙德等，2013)。

近年来，随着深层钻井温压测试数据的增多，人们对于深层温压场特征有了更深入的认识。深层地温场的分布受控于盆地所处的板块位置、火山活动、岩石圈结构、岩石热物性及深部断裂-热流体活动等多种因素(何丽娟等，2014)。不同类型盆地在不同的演化阶段差别很大(汪集旸等，2012；邱楠生，2002)，即使在同一个盆地内，不同时期的地温场变化往往也很大(饶松等，2013)。具有较低地温梯度的盆地在深层可以保持相对较低程度的热状态，有利于减缓有机质的成熟速率，使得生烃深度范围扩大(邱楠生，2002)。

盆地深层普遍具有异常高的地层流体压力(Taylor et al., 2011；白国平和曹斌风，2014)，这种异常高压的存在可以抑制有机质的热演化、保护储集空间、增强盖层封闭性和完整性，并成为深层油气运移的重要动力，这为深层油气藏形成、保存创造了有利条件(Hao et al., 1995；郝芳等，2002；李明诚，2004；贾承造和庞雄奇，2015；Luo and Vasseur, 2016)。在深层条件下，有机质热演化的产物主要是轻烃和气(张水昌等，2011a)，构成了重要的增压流体来源(Luo and Vasseur, 1996)；机械压实作用在深层似乎不再起作用，而泥质岩中随温度压力和时间的增加而发生的化学成岩作用对于盆地深层超压的形成和保持则非常重要(Lahann and Swarbrick, 2011)；深层地层经历了更多的构造变动，构造应力可视为水平应力更为重要的压实作用(罗晓容，2004)，在深层可能变得更为重要；而由于断裂活动所造成的超压传递作用应该更为普遍(Swarbrick and Osborne, 1998；罗晓容等，2000；Fan et al., 2016)。

目前对于深层温压场的研究往往是静态的、定性的，盆地深层-超深层有效的古地温分析技术和异常高压的成因机制等方面的认识仍存在很大不确定性。深层经历了漫长的构造演化过程，古温标早期热记录被后期构造-热事件叠加改造，需要建立深层-超深层有效的古温标剖面，开展古温标热史反演的分析，科学厘定叠合盆地早期热历史，恢复构造-热演化过程(任战利等，2014)。在压力场方面，原先的压力研究和预测方法在深层条件下都似难以应用(Lahann and Swarbrick, 2011)，需要总结深层流体压力分布规律，定量研究压力异常成因机制及其对压力异常空间分布的作用(Luo and Vasseur, 2016)，恢复盆地不同时期流体压力场特征及其变化，确定其在深层-超深层油气运移、成藏、改造中的作用(O'Connor et al., 2011)。

1.2 深层条件下油气相态特征及变化规律

盆地深层高温高压条件下，深层烃类的演化顺序为液态石油-凝析油-湿气-干气，由不稳定的高分子结构向稳定小分子转化，多种流体相态可以共存，形成了由气态烃、石油蒸汽、液态石油、水蒸气和液态水等构成的复杂流体系统(戴金星，2003)。从目前的油气勘探开发现状来看，深层油气的相态以凝析气和气相为主，也有液相油及水溶气相(翟晓先等，2007)。高温高压生烃模拟和烃类稳定性模拟实验表明，深层条件下油气相态主要受有机质类型、流体组成、温度压力等因素制约，此外，热化学还原反应、气洗作用等对烃类相态也有重要影响(di Primio and Horsfield, 2006)。随着温压升高，油、气相互溶解成油气混相，水的参与使得烃类相态更加复杂，甚至可能达到液相和气相界面消失的临界状态(Barker，1990；Meulbroek，2002)。深层烃类密度和黏度降低、油气水混溶、界面张力变小等物性变化，都将可能明显降低深层油气运移、聚集所需的储集层物性条件，甚至改变油气在储集层中的运聚形式(庞雄奇等，2012)。

近期的地质研究发现和模拟实验结果表明(朱光有和张水昌，2009)，自然界中液态石油的保存深度往往大于传统认识的深度。在盆地深层R_o达到3.0%、温度超过300℃的条件下液态烃仍能存在，气态烃赋存的温度上限可达350℃。另外，油气藏的后期调整改造对烃类相态有重要的影响。热化学硫酸盐的还原反应(TSR反应)对于碳酸盐岩储集层内油气的改造非常明显，造成烃类分子向非烃类小分子转化(张水昌等，2011b)；同时，蒸发分馏、气洗等物理化学作用也会对油气相态产生影响(Larter and Mills, 1991)。深层高温条件使得水在烃类气相的溶解度增大，水亦可以蒸气状态存在并成为天然气体系中的一部分，对气藏及凝析气藏相态变化及运移特征产生很大影响(Graham et al., 1997；汤勇等，2010)。CO₂是深层有机热演化过程最为常见的伴生产物，在盆地深层一般以临界状态赋存，可以大量吸附、溶解地层中分散的有机质，并促使其运移(刘国勇等，2005)。

面对深层储集层总体孔渗物性较差、非常规储集层多的特征，需要发展高温高压条件下测试分析与分子动力学模拟等技术，研究认识盆地深层-超深层流体的物理化学性质与相态特征，分析流体成分的变化与温压场间的关系，认识深层油气藏油气相态特征及其随盆地的演化过程。

1.3 深部储集层矿物颗粒表面润湿性特征

随着对盆地深层储集层物性有效性的深入研究，碎屑岩骨架颗粒表面的润湿性问题逐渐引起重视(Walderhaug et al., 2006；Maast et al., 2011)。深部储集层普遍经历了多期次油气注入，中浅层埋藏阶段的早期原油注入一方面利于深部储集层物性的保持(Wilkinson et al., 2006)，更重要是导致储集层矿物润湿性的反转，使得部分储集层毛细管力转变为油气运移的动力，极大降低了深层油气成藏的动力条件要求，有利于油气的运移(Tweheyo et al., 1999)。

在浅埋藏阶段，水是储集层的初始饱和流体，岩石骨架颗粒表面基本呈亲水性，储集层毛细管力被认为是油气运移的阻力。然而，实际上很多储集层并不完全是亲水的(Maast et al., 2011)，岩石中碳酸盐、含铁黏土及多晶高岭石等矿物常表现出亲油的趋向，岩石颗粒表面润湿性易于发生改变。石油中沥青质、胶质等极性有机分子容易吸附于矿物表面上，也会改变矿物颗粒表面的润湿性，使储集层岩石总体上表现为中性或弱亲油性(Sayyouh et al., 1990；Muhammad and Rao, 2001)。

越来越多的实验研究(Barclay and Worden, 2000；王业飞等，2012)表明，储集岩早期油的充注将有利于改变部分颗粒表面的润湿性，大部分含油气储集层都具有混合润湿的性质，亲油气性颗粒比例越高，岩石总体显示的油润湿性程度越高，油气进入储集体的可能性越大，进入后的含油气饱和度越高(齐育楷等，2015)。

影响储集层岩石润湿性改变的因素众多，包括原油性质、岩石矿物类型、地层水化学性质、pH环境以及温度等(Barclay and Wooden, 2000)，相同岩石学组成的储集层处于不同的深层温、压和流体环境，其润湿性的差异也会很大。

人们已经意识到，在骨架颗粒总体润湿性偏亲油的条件下会降低储集层的含水饱和度及孔隙水相对流动速度，这些变化可能通过控制硅质的补给速度而影响储集层的成岩作用(Barclay and Worden, 2000)。通过储集空间形成与油气充注耦合关系的研究可见，深层有效储集层形成与油气成藏机制成为目前深层油气成藏地质学研究的新方向(罗晓容等，2016)。

1.4 盆地深部流体及其活动

在盆地深层，水的流动及与外界的交换似乎已非常困难，因而来自盆地基底之下的地壳甚至地幔的深部流体对于油气成藏也就具有十分重要的意义(Navon et al., 1988)。深部热流体进入盆地可以快速提高相关地层温度，促进烃源岩生烃(郝芳等，1996)，并可能传递超压、促进烃源岩排烃(王震亮，2002)。深部流体直接参与成藏过程的证据也很常见(李明诚，1995；刘国勇等，2005)。

深部流体不仅带来了有机质热演化所需的热能，还带来一些沉积盆地内含量较少的物质，如氢、钒、铬等。在盆地深层有机质热演化程度较高，生烃母质多富碳贫氢，深部富氢流体的介入则有可能促进烃源岩大量生烃(金之钧等，2002b)。富CO₂的深部流体沿深大断裂进入盆地，对原已致密的储集层加以改造，产生次生孔隙，形成具有较高孔渗物性的优质深埋改造型储集体，为深层条件的油气运移提供通道和储集空间(马永生等，2010；张荣虎等，2014)。

下地壳-上地幔温压条件下可以形成和保存相当丰富的无机成因烃类，从成藏条件来讲，这些烃类最有可能随着深部流体进入盆地深层而形成气藏(王先彬等，2014)。此外，富含CO₂、He等气体的深部流体也最有可能在盆地深层合适的部位富集，形成重要的天然气资源(戴金星等，2005；何家雄等，2005；王杰等，2008；刘全有等，2014)。

2 深层成藏要素与作用

盆地深层油气成藏条件与中浅层的差异性及特殊性必然地带来了油气成藏要素与作用的不同。

2.1 深层烃源与供烃条件

深层油气的来源多种多样，可以来源于多种类型的有机质，既可以来源于固体有机质，也可以来源于原油裂解(金之钧等，2002b；赵文智等, 2005, 2011, 2012；刘文汇等, 2010, 2012)。近年来的研究表明，深层烃源岩在较高的热演化阶段仍具有相当大的成烃潜力(窦立荣，2000)，即使R_o值达到2.4%，生成的油并没有全部裂解成CH₄气，甚至仍以油为主(Price，1993；耿新华等，2006)。深部高温高压环境、岩浆活动、外源氢的加入和过渡金属元素催化作用将促进高演化程度有机质的生烃能力(金之钧等，2002b；刘国勇等，2005)。此外，深层烃源岩中仍存在相当多未排出的可溶有机质，呈分散状滞留于烃源岩内(赵文智等2005；2011；Jarvie et al., 2007)，滞留烃量高达40%~60%；在运移通道和调整改造的古油藏中也存在大量的残余可溶有机质(妥进才，2002)。这些分散可溶有机质可在高-过成熟阶段发生热裂解生气，仍可形成二次生烃高峰(宋国奇等，2000)。在中浅埋深阶段已聚集的油藏随着埋深的不断增加，原油发生逸散或热解，也可为相关层系中的运移、聚集提供烃源(罗晓容等，2016)。Waples等(2000)的模拟实验和动力学计算表明，原油裂解温度受升温速率控制，在地质体中其完全裂解温度大约在170~200℃，其中液态烃裂解成气的最佳时机对应的R_o值为1.6%~3.2%(张水昌等，2013)，产气量是等量干酪根的数倍(朱光有和张水昌，2009)。

因而，在深层高-过成熟阶段，规模性的油气物质来源仍然有保障，深层油气勘探潜力巨大。值得注意的是，盆地深层含油气系统在埋藏至现今深度的过程中，烃源已不再局限于烃源岩生成烃类的排出，而是可以多种形式、在系统内不同的位置、在多个盆地演化阶段供烃，烃类的成分和相态也不完全由温度场或成熟阶段控制，而是随成藏条件和过程而变化，导致深层油气藏类型和分布复杂化(罗晓容，2008；庞雄奇等，2012；罗晓容等，2013；Luo et al., 2015；庞雄奇和贾承造，2015)。

2.2 深层储集层特征与有效性

盆地深部油气储集层主要包括碎屑岩、碳酸盐岩和火山岩储集体三大类，因储集层埋深大，普遍表现为低-超低孔渗的物性特征，表现出强烈的非均质特征(孙龙德等，2015)。盆地深层储集层往往经历过长时间多种地质因素的作用与改造，经历过多期次复杂的有机-无机流体活动，发生过多期次油气充注，成岩和成藏过程非常复杂。储集层孔渗物性随深度增加趋向变低(Ehrenberg and Nadeau, 2005；庞雄奇等，2012)。但勘探实践发现深层-超深层条件下储集层仍可保存或形成良好物性(张涛和闫相宾，2007；王招明，2014；Luo et al., 2015)，深部有效储集层发育的原因或是在深层条件下仍然保留了原生的孔隙空间，或者形成了次生的孔隙、裂缝、溶孔等。深部优质碎屑岩储集层的形成受其所处的大地构造背景、古地温、古沉积条件、溶蚀作用等多种因素控制(Bloch et al., 2002；李忠等，2006；钟大康等，2008)，表现出强烈的非均质特征(孙龙德等，2015；胡才志等，2015)。

从油气成藏角度，那些在成藏事件发生时油气可以进入其中发生运移、聚集的岩石才是有效储集层(罗晓容等，2016)。因而储集层的有效性取决于油气运聚成藏期温压条件下的储集层物性、流体性态与油气运移动力间的关系，而与深度没有直接的关系(图 1)。总体而言，向盆地深处，油气可以进入孔渗更小些的储集层(庞雄奇等，2012)，且在相同条件下，油气总是在储集层中物性相对较好的部分运聚(罗晓容等，2016)。

碎屑岩储集层在深埋成岩过程中，原生孔隙可以被保存下来的前提条件是原始沉积物富含抗压实的刚性颗粒、少量塑性岩屑和泥质杂基及较好的颗粒分选磨圆性(Bloch et al., 2002；Ajdukiewicz and Lander, 2010)。石油在生成和运移过程中产生的CO₂及有机酸的注入会导致白云石、铁白云石以及铝硅酸盐的溶蚀，从而改善储集层储集物性(Surdam et al., 1989)，而同时形成的水铝英石、伊利石、高岭石的沉淀会在一定程度上填充孔隙，大大降低储集层的渗透率(Taylor et al., 2010)。盆地深层异常高流体压力带内往往存在物性良好的储集层(Bjørlykke，1994；Gluyas and Oxtoby, 1995；Taylor et al., 2010)，其原因应该是超压可部分抵消压实作用，并代表了与外界流体和物质隔绝的环境。深层储集层中沥青质和一些极性分子容易吸附在岩石颗粒表面，从而改变其润湿性质、降低储集层含水饱和度、影响孔隙水相对流动速度，虽然不能阻止成岩作用，但明显降低了胶结致密化作用的速度(Barclay and Worden, 2000；武明辉等，2006；Zhang et al., 2009；罗晓容等, 2012, 2016)。

对于深层油气藏储集层含油气性及其与孔渗物性关系的分析发现，盆地深层低渗储集层岩性和物性普遍具有强烈的非均质性特征，油气往往聚集在储集层中物性相对较好的部分(Luo et al., 2015；罗晓容等，2016)。宏观上表现为油气藏内物性较好的油气层被不同尺度致密岩层分隔的现象，储集层内不同组成部分的岩石矿物组成、成岩作用及演化的差异性显著。这些致密隔夹层一般为泥质岩、富含软岩屑的砂岩和强烈胶结的砂(砾)岩(赵洪等，2014；胡才志等，2015)。

传统研究认为，当碳酸盐岩沉积物的埋深超过3000 m时，原生孔隙将消失殆尽(Scholle et al., 1983；Moore, 1989, 2001)，储集空间以次生孔隙、裂缝和溶洞构成的复合系统为主(邹才能和陶士振，2007)。在深埋背景下，石油生成过程中产生的CO₂和有机酸及原油裂解、热化学硫酸盐还原作用-TSR产生的CO₂+H₂S等深层流体活动都可造成碳酸盐岩规模性的溶蚀作用，形成有效储集层(Surdam et al., 1984；Sassen and Moore, 1988；Heydari，1997；Moore，2001；李忠等，2006；朱光有等，2006)，早期石油在储集层孔隙空间中的侵位可阻止化学压实作用的进行、有利于孔隙空间的保存(Feazel and Schatzinger, 1985; Heasley et al., 2000)。这些成岩作用受地下流体流动的控制，在碳酸盐岩浅埋或露出沉积水体的早期岩溶作用、地层埋藏至深层的过程中受构造应力而产生的断裂裂缝等往往构成了流体流动的重要通道(Wright and Cherns, 2004；Davies and Smith, 2006；雍自权等，2009)。在盆地深层，基于近地表成岩条件建立的传统碳酸盐岩成岩作用模式受到了挑战(Melim et al., 2002)。埋藏白云岩化作用和热液白云岩化作用被认为是重要的成岩模式，并可形成潜在的大规模白云岩储集体系统(Machel，2004)。深部白云岩储集层孔隙的形成可能与交代过程中的摩尔体积置换、未被交代方解石的溶解、白云石的溶解孔隙水酸化及热化学硫酸盐还原作用等地质作用有关(Machel and Lonnee, 2002)，是深部碳酸盐岩优质储集体分布的重要原因。

地下流体的大规模运移及其相关的一系列地质作用多与断裂作用有关，而在早期曾经发生过地表岩溶作用的岩溶带既是碳酸盐岩层系中良好的流体流动通道，也是断裂裂缝优先发育的软弱带，因而深层碳酸盐岩有效储集层的发育往往受古隆起控制(吕修祥，2008)，构造-热液作用形成的白云岩储集体常常沿伸展、扭张(深大走滑)断裂及交汇处分布(陈代钊，2008)。而沉积相带所对应的碳酸盐岩岩石类型的差异对溶蚀空间的产生和断裂裂缝的发育往往可以起到决定性作用(邹才能和陶士振，2007；肖笛等，2015)。

2.3 深层盖层封闭性与有效性

深层条件下，毛细管力封闭机理和水力封闭机理仍是盖层最主要的2种封闭机理(Watts，1987；高瑞祺，1997)。由于油-水界面张力和气-水界面张力随着温度增加而降低的速率不同(Schowalter，1979)，使深层盖层对油和气的封闭能力和演化规律具有明显差异。压力、温度和活性较强的极性化合物(Sayyouh et al., 1990)等往往可能导致深层盖层局部由水润湿变为油润湿，减小了盖层毛细管压力，从而形成不连续的微渗漏空间。在盆地深层的温压和成岩条件下，若泥岩层不存在异常压力，则脆性增强，在构造作用下形成断裂和裂缝都有可能导致盖层完整性的破坏(Luo and Vasseur, 2016)。

盆地深层经历多期埋藏-抬升改造过程，盖层封闭能力动态演化过程决定封闭有效性和深层油气勘探潜力(Jin et al., 2014)。抬升过程中，伴随应力释放和围压减小，盖层易于产生裂缝而失效(Ingram et al., 1997；Nygård，2006)。基于盖层封闭能力动态演化过程来确定有效盖层分布、研究深层盖层有效性保持的机制和条件是当前深层油气成藏与保存研究的重要方向(Ingram and Urai, 1999；Teige et al., 2005；Gale et al., 2014)。

2.4 深层条件下的油气运移聚集与调整改造

深层油气藏由于经历了多期的构造变动以及多期的生排烃，油气成藏呈现多期次复合和多过程改造的特征。主要包括深成油气藏和深埋油气藏2类(庞雄奇等，2014)。深成油气藏指在深部地质条件下形成的油气藏，深埋油气藏指油气藏在浅部形成后埋藏到深部经改造的油气藏。深成油气藏成藏过程相对较单一，属于晚期成藏。因埋深大，深层储集层更多地表现为低-超低孔渗的物性特征(孙龙德等，2015)，成岩改造作用强烈，次生孔隙或裂缝是最主要的储集空间(妥进才，2002)；有机质裂解、深部流体活动及构造应力的作用所造成的源-储之间、油气藏之间的高压力差可能成为更为重要的运移动力(庞雄奇等，2012)。

深埋油气藏成藏过程较为复杂，包括致密油气藏和改造型油气藏(庞雄奇等，2012)。致密油气藏属于多期次复合成藏，如鄂尔多斯致密气藏，早期在中-浅层，储集层孔渗较高，形成常规气藏，晚期经过深埋后，由于储集层变得致密，变为致密气藏。改造型油气藏属于多过程改造油气藏，如塔里木盆地塔中奥陶系碳酸盐岩凝析气藏，早期在中-浅层形成碳酸盐岩油藏，中期由于构造变动，使得早期形成的油气藏经历了调整改造与破坏的过程，晚期由于温压较高，原油开始裂解成气，对早期形成的油藏进行气侵改造，形成了现今的凝析气藏。

在具有结构性非均质性的深部储集层/输导层中，流体流动受到网状隔夹层空间结构的影响和限制，油气的运移路径形态和聚集样式与宏观均匀储集层截然不同(图 2)。油气将逐个在众多的分隔单元中发生运移和聚集，侧向运移路径的非均质性更加突出，造成油气运聚的动力和阻力发生重大的改变(罗晓容等, 2010, 2016)浮力在深层有效储集层中仍可起重要作用。油气在相互连通的分隔单元中形成若干个独立的小油气藏，每个油气藏的油气水关系受控于分隔层开启的位置，具有明显的非均质性(Luo et al., 2015；罗晓容等，2016)。同时，储集层中一些缺少有效通道沟通的孤立分隔单元，可能形成从来没有发生油气运移和聚集的水层；储集层宏观上形成油水同层、含油饱和度差异极大的特点，甚至油水界面大幅度倾斜的特殊现象，油气聚集也不完全受圈闭范围的控制(Luo et al., 2015)。

盆地深层在复杂而漫长的盆地演化过程中往往经历了更多导致已聚集油气藏调整、改造、破坏过程(赵孟军等，2004)。深层油气藏调整改造的过程和机制多种多样(庞雄奇等，2012): ①圈闭调整型油气藏，该类油气藏受后期的构造变动影响，导致了圈闭外部环境条件的改变；②组分变异型油气藏，该类油气藏主要是后期的地球化学组成特征发生了显著变化；③相态转换型油气藏，该类油气藏形成后的相态随油气藏的温压条件、介质环境和烃类组分性质等的不同而改变；④规模变异型油气藏，由于构造变动，导致了油气逸散，规模较大的油气藏经调整改造后规模变小。

深层油气藏破坏的形式多样，盖层因为各种地质作用产生断裂裂缝而失效、地层的构造变形和上覆地层的剥蚀抬升都可能造成已聚集油气散失(孙龙德等，2008；徐汉林等，2009；刘树根等，2015)，而上覆地层的持续增加使得深层地层埋藏更深也会造成聚集的油气藏发生原油热裂解、烃类体积大幅增加而突破地下圈闭的溢出条件(赵孟军等，2007；刘树根等，2015)。此外，来自更深处的流体的加入也可能造成深层油气藏的化学成分变化，使得一部分油气散失(Larterand Mills，1991；张水昌，2004)。但另一方面，在盆地深层，这些因油气藏发生破坏从古油气藏溢出或热裂解成气的烃类，都比中浅层更有机会在逸散过程中遇到新的圈闭条件再次聚集成藏。

3 深层油气成藏研究的方法与技术

深层油气形成条件严苛、复杂，历经多期动力学环境的调整改造，对其研究困难重重。总体上，对于深层条件下的油气运移与聚集的认识还十分肤浅，目前多是在中浅层相关理论和认识的基础上推演获得，需要结合实际的深入研究，采用定量的测试技术和分析方法，解决定源、定时、定路、定量等动力学基本问题。目前取得进展的储集层成藏研究技术主要集中在成藏年代学分析技术和油气源对比与示踪技术方面。

3.1 深层油气成藏动力学研究的思路与方法

中国深层-超深层油气藏主要赋存在叠合盆地内，多期构造变动、多期成岩演化、多套生储盖组合和多源供给导致了多阶段、多机制的油气成藏过程叠加复合，油气成藏之后经历了后期构造变动的调整、改造和破坏。由于埋藏深度大，深层-超深层油气藏普遍具有储集层成岩作用强烈、低渗-特低渗、异常高压发育、油气水关系复杂等特点，油气相态以低密度低黏度的轻质油、凝析气或天然气为主，次生孔隙或裂缝是主要储集空间。由于盆地深层-超深层油气藏存在诸多特殊性，根据中浅层提出的油气运聚机理和模式很难解释油气如何进入到深部致密储集层、且形成具有工业规模的聚集，这在很大程度上影响了对于深层-超深层油气运聚成藏规律的认识和有效预测。因而，深层-超深层油气成藏的动力学条件和过程是深层-超深层油气勘探研究亟待解决的关键科学问题。

含油气系统的概念及其系统研究的思想和方法(Magoon and Dow, 1994)极大地促进了石油地质学的发展(赵文智和何登发，2002；张厚福和方朝亮，2002)，但其在指导中国叠合盆地深层复杂条件下的地质研究和勘探实践中也显露出不足(田世澄，1996；岳伏生等，2003)。叠合盆地中多个含油气系统间相互叠置、交叉，决定了油气藏分布的复杂性和多样性，具有复杂的油气成藏、调整过程及油气分布特征(任纪舜，2002；金之钧和王清晨，2004；何登发等，2005)。用含油气系统概念和方法难以理清油气从源到藏的过程，更难以认识不同期次、不同部位油气运聚成藏的机理(杨甲明等，2002；赵孟军等，2004；罗晓容，2008)。因而，中国学者相继提出了油气成藏动力学的概念、动力学系统划分方法及研究内容(姚光庆和孙永传，1995；田世澄，1996；杨甲明等，2002)。这是含油气系统思想和方法在面对实际盆地中油气生运聚散复杂过程必然的修正和拓延，代表了石油地质学发展的趋势(罗晓容，2008)，也适于开展对盆地深层复杂油气运聚成藏与后期调整改造的研究(罗晓容等, 2010, 2012, 2013, 2016)。

油气成藏动力学研究是对油气成藏过程和机理进行定量研究的思想和方法，是含油气系统理论和方法在中国特殊的叠合盆地应用研究基础上的发展(罗晓容，2008)。研究中须将盆地深层多期油气成藏过程在时空上加以分解，以含油气系统中不同的油气生排运聚成藏期次为时间单元，在每一成藏时间单元内，将含油气系统内根据当时油气运移动力场的特征划分出从油气源到油气藏的成藏单元。这样的成藏系统内具有统一的压力系统(康永尚和郭黔杰，1998)，只发生单一的成藏过程，从而可以定量研究油气供源、运移、聚集的机理、控制因素和动力学过程(罗晓容等, 2012, 2013)。成藏系统中对供源的考虑已大大突破由烃源岩生油、排烃的局限，包括了烃源岩生油/排烃、原先油气藏的溢出/破坏、再次生烃、他源供烃等种种可能(赵孟军等，2004；罗晓容等，2013；刘树根等，2015)。对于经历了多期成藏的深层勘探目标，同一圈闭中的烃源和油气性质可能完全不同，不同成藏期次的储盖条件和圈闭条件也可能完全不同(罗晓容等，2016)。

3.2 深层油气成藏年代学分析技术

传统的成藏年代学方法主要是定性地判断油气运聚成藏的相对时间，如生排烃史法、圈闭形成时间法、饱和压力-露点压力法、油藏地球化学法、有机岩石学法、油汽水界面追溯法和流体包裹体均一温度-埋藏史投影法(赵靖舟和李秀荣，2002；岳伏生等，2003)。目前，这些方法仍然是深层油气成藏研究的最基本的方法，为其他可能更为“准确”的定年方法提供了最为基本的约束。

依据储集层成岩矿物和微裂缝捕获的烃类包裹体产状、荧光颜色、均一温度以及与烃类包裹体同期的盐水包裹体均一温度、盐度系统检测，划分油气充注期次，将这些数据“投影”到标有等温线的埋藏史图上，即可获得各期油气充注的年龄(陈红汉，2007)。这是当前应用最多、也最为简便的油气成藏年代学的方法，但因在埋藏史获得和包裹体测试两方面均存在不确定性，其结果可靠性仍有争议(刘文汇等，2012)。

近二十多年来，随着对油气运聚成藏动力学研究的需要，人们提出了多种放射性同位素直接测年的方法(Parnell and Swainbank, 1990；张景廉等，1997；Selby and Creaser, 2003)，通过测量原油、沥青和干酪根中U-Pb、Pb-Pb、Rb-Sr、Sm-Nd和Re-Os等蜕变体系的各种同位素含量，或者测量自生钾长石和伊利石等矿物中K/Ar和Ar/Ar放射性元素量及比例等，分析获得油气在储集层中的充注时间。但这些方法也存在着系统在地质历史中如何保持封闭性、样品提纯和分离、多期成岩作用中的矿物转变等问题。

近年来的定年方法发展趋势是多种方法的综合运用(刘文汇等，2013)，如将流体包裹体与高空间分辨的UV激光剥蚀自生钾长石Ar-Ar定年结合方法，获得温度-成分-时间数据来约束流体流动过程，从而有可能在较高可信度上实现对不同期次(含烃)流体活动的定年；激光显微探针与⁴⁰ Ar/³⁹ Ar法的结合，形成了微区微量高精度高分辨率定年技术。储集层沥青铼-锇(Re-Os)同位素方法在油气成藏年代学的应用取得突破性进展(蔡长娥等，2014)，不仅可以精确厘定油气运移和充注时间，还能够有效示踪油气来源，因而适合于盆地深层的油气成藏过程分析。

针对深部油气藏形成过程复杂、多期成藏-成岩作用交互发生的事实，出现了一些应用各种方法更加综合地确定流体历史的一系列新方法(Hamilton et al., 1989)。根据化学再磁化作用确定与有机质成熟作用相关的烃源岩成岩过程的绝对年龄，运用放射性同位素(K-Ar)和稳定同位素(δ¹⁸ O)并结合埋藏史分析确定地层排烃和流体运动的时间，根据自生钾长石和伊利石K-Ar校正年龄确定水-岩相互作用的时间，运用沉积学和地球化学方法结合埋藏事件综合地确定流体历史(Clauer et al., 2012)。

3.3 深层油气源对比与示踪技术

烃源是油气成藏过程的起始点，决定了成藏的物质基础。在中低成熟度条件下，生烃母质生成油气过程中通常保持较好的母质继承性、热力学分馏和同位素累积效应，这也成为利用元素、分子和同位素示踪和定年技术进行油气成藏过程示踪研究的重要线索(刘文汇等，2007)。但在盆地深层，烃源岩成熟度普遍较高，已经过了主力生烃阶段，而以原油、沥青等形式存在的再生烃源起重要作用，形成了多种烃源并存、连续或叠置生烃的特征，加之高过成熟阶段普遍发生的有机质裂解作用，使得油气分子和同位素组成发生了显著变化，大量的地球化学参数失去了指示效能(刘文汇等，2013)。在这种条件下辨识烃源、追踪运移过程无疑困难极大。

最近的研究发现，较高成熟度油气主要组分的碳同位素组成仍很大程度上保持着母质继承性和热力学分馏效应。对于深层多期多源成藏导致的油气混合，可以利用油藏储集层孔隙、喉道及包裹体中正构烷烃单体烃碳同位素来分析原油的混源特性，并估算不同烃源的贡献(李素梅等，2010)；利用有机质同位素继承效应对烃源岩、储集岩进行酸解气、脱附气碳同位素研究，并与相应天然气进行对比，则是气源对比的重要手段(刘文汇等，2010)。

利用无机体系的微量元素、放射性同位素与稀有气体及其同位素也是深层油气源对比及运移示踪的重要方向(刘文汇等，2007)。幔源物质以富³He和⁴⁰ Ar为特征(徐永昌等，1996a、b)，随幔源物质的增加，天然气中³He/⁴He和⁴⁰ Ar/³⁶ Ar值增大，因而可以利用这种变化来确定壳幔物质交换过程和壳幔物质贡献比例，结合地质背景推断成藏过程。

3.4 盆地数值模拟技术

盆地深层油气成藏是地质历史时期中各种地质作用耦合的过程，定性的成藏地质要素分析和简单叠加都无法确定油气运聚的方向和空间分布，加之盆地深层的勘探程度很低，资料采集的成本高、数量少，定量研究工作十分困难。需要针对盆地深层的地质认识和资料获取条件，充分考虑盆地深层温、压、应力场及地质流体性质与相态的变化特征，发展盆地模拟技术，耦合盆地埋藏过程、三场演化、油气生成动力学及过程、储集层成岩动力学、油气运聚动力学等，从而预测深-超深层油气运移和聚集的过程。

数值盆地模拟方法在深层条件下的应用还存在许多困难(石广仁，2009)。主要问题是能否建立既符合深层地质条件与过程又能充分利用已有资料的地质模型(罗晓容等, 2013, 2016；贾承造和庞雄奇，2015)，如在深层原型盆地恢复基础上的三维地质模型建立、深层盆地动力学边界条件与参数的确定、深层盆地演化过程恢复等。此外，还需针对盆地深层的特殊地质条件，以低渗-特低渗储集层油气成藏过程的研究为基础与核心，认识关键时期的成藏动力学条件，建立盆地深-超深层流体动力学条件分析-输导格架量化恢复及油气运聚成藏过程模拟方法，定量预测油气运移和聚集规律。

图 3是罗晓容等(2015)在前述深层碳酸盐岩有效储集层认识基础上，建立的中古51井区奥陶系岩溶带缝洞型输导体与断裂体系构成的输导体系模型。图中明暗不等的绿色表征了断裂与缝洞输导体的物性变化。对不同期次油气运聚叠加复合的成藏过程的模拟结果表明，具有结构非均质性的输体系中，由于不同时间、不同空间位置的油气供给和输导性变化，通过简单的混合作用就能造成同一个地区不同种类油气的复杂分布。

4 结语

盆地深层经历了复杂而漫长的盆地演化和埋藏历史，目前处于相对高温高压环境中，但液态烃仍可以大量存在，深层天然气的生成母质具有多样性；从油气生运聚散的动力学过程的角度，盆地深层封盖圈闭条件比中浅层更为有利，具有形成大型油气聚集的良好条件。

在盆地深层，储集层物性总体上趋向于变差，但相对于深层的温压场与油气运聚成藏条件，有效储集层普遍存在。深层储集层在埋藏过程中经历了多期的成岩环境变迁和油气形成过程，成岩过程复杂，深层储集层的有效性特征是各种地质作用的综合结果。储集层原生孔隙的保存、后期的裂缝形成与溶蚀改造都是造成深层储集层有效性的重要地质作用。从目前的研究认识来看，早期油气在碎屑岩储集层中的充注是原生孔隙保存的最为有效和确定的机理，有可能在盆地深层形成规模性的有效储集层，而受古隆起和断裂带控制的裂缝岩溶带往往是碳酸盐岩层系中最为有效的储集空间。这些有效储集层与断裂构造组合，构成深层输导体系，油气在其中差异性运移聚集，往往是深层储集层相对致密条件下的形成甜点的重要机制。

今后的盆地深层成藏研究应进一步总结深层油气勘探发现，总结深层油气分布规律，分析盆地深层油气的多期生成、多期运聚、多期调整改造的时间序列、承袭关系及影响因素，梳理深层层系在盆地演化过程中不同期次的油气供源、运移、聚集、散失后再次运移等动态过程。更多地从动力学角度开展储集层成岩动力学研究，将储集空间形成与油气成藏过程紧密结合，认识储集层规模孔隙空间保留与形成过程中的有机-无机流体地质作用效应，统一认识有效储集层形成保存与油气成藏的机制和过程，建立评价和预测规模性油气聚集目标的技术和方法。