琼东南盆地松南-宝岛凹陷北部断阶带油气来源与成藏时间

A Study on Hydrocarbon Sources and Accumulation Time in the Northern Fault Zone，Songnan-Baodao Sag of Qiongdongnan Basin

摘要

琼东南盆地松南-宝岛凹陷北部断阶带发现多个含气构造，对该区带油气来源等认识存在很大争议，深水区烃源岩规模研究方面还比较薄弱，阻碍了下一步勘探方向的决策.采集了研究区共84个泥岩、7个天然气、3个原油样品进行岩石热解、干酪根同位素、生物标志化合物、天然气轻烃与碳同位素等分析，系统对比研究区不同层系烃源岩地化特征，认为松南-宝岛凹陷北部断阶带油气来源于崖城组海相泥岩，以陆源有机质的生烃贡献最大. 结合古环境、古生物与显微组分分析推测崖城组整体为浅海沉积，有利于好烃源岩的形成，在此基础上通过地震相的精细刻画厘清研究区崖城组烃源岩分布特征，结果表明研究区崖城组发育大规模煤系三角洲-浅海相沉积体系，其中前三角洲亚相、浅海相是好烃源岩主要赋存单元，烃源岩沿近凹断阶带分布. 流体包裹体证据表明，松南-宝岛凹陷北部断阶带深水区至少存在两期烃类充注，主要成藏的是晚期高熟煤型气（7.8 Ma之后），证实煤系三角洲-浅海相沉积体系下发育的烃源岩能够为油气成藏提供充足的烃类，晚期更容易大量生成天然气，其东侧的深水区断阶带存在类似的烃源岩分布、热演化特征及输导体系，应是下一步天然气勘探首选.

关键词

松南-宝岛凹陷 / 北部断阶带 / 海相烃源岩 / 煤系三角洲 / 陆源有机质 / 石油地质

Key words

Songnan-Baodao Depression / northern fault zone / marine source rock / coal-bearing delta / land-based organic / petroleum geology

松南-宝岛凹陷北部构造带上发现多个含气构造，浅水区以BD19等含气构造为代表，深水区以BD21气田为代表（图1），是琼东南盆地天然气勘探研究的热点地区之一，但前人对该区油气成因来源上的认识存在很大争议. 部分学者认为松南-宝岛北斜坡油气来源于腐殖型烃源岩，属于崖城组煤系地层生成的煤型气，也可能为生物气/低熟气和来源于崖城组高成熟热解气的混合（黄保家，2012a；张新顺等，2014）；部分学者根据天然气烷烃同位素和C₇轻烃特征认为琼东南盆地东部地区BDB断阶带为偏油型的混合成因气. 渐新统陵水组天然气为高成熟-过成熟油型气，可能混入少量煤型气，油型气主要来源于始新统湖相烃源岩，部分煤型气来自崖城组煤系源岩（刘正华等，2011；张迎朝等，2015）；根据流体包裹体确定的成藏时间与始新统热演化特征匹配关系，结合原油及油砂抽提物中检测到的C₃₀ 4-甲基甾烷证据，认为琼东南盆地东区油型气与始新统湖相Ⅰ型烃源岩有关（刘妍鷨等，2016）；通过分析天然气碳同位素、轻烃及伴生凝析油碳同位素、生物标志物，以及渐新统-中新统烃源岩生物标志物及显微组分研究，松南-宝岛凹陷天然气还可能来自低熟陵水组一段烃源岩. 可见松南-宝岛凹陷北部断阶带油气成因来源的复杂性，浅水区多个含气构造的发现证实了松南-宝岛凹陷北部断阶带具备一定生烃潜力及油气成藏条件，但天然气来源的不确定性极大程度上阻碍了油气勘探成效的进一步扩大，此外，通过调研发现前人对研究区天然气成藏时间的研究成果也存在很大差异，部分学者认为北部断阶带陵水组储层天然气主充注期为梅山期-黄流期，上新世之后开始充注CO₂（李绪宣，2004）；部分学者则认为天然气主成藏期为三亚期、黄流期-现今（陈红汉等，2007；刘正华等，2011），时间跨度从早中新世到第四纪均有分布，天然气成藏时间多解性增加了研究区天然气成藏过程与成藏模式的不确定性. 松南-宝岛凹陷北部断阶深水区域或是未来天然气勘探的新领域，为进一步厘清上述关键问题，本文综合运用古环境、古生物、有机显微组分、油气源对比、流体包裹体及数值模拟等分析手段，开展松南-宝岛凹陷北部断阶带油气来源与成藏时间研究，以期为该区带下步勘探提供依据.

1 研究区地质背景

松南-宝岛凹陷位于琼东南盆地中央坳陷带东部，北部临近松涛凸起和神弧隆起，南部为松南低凸起，东接长昌凹陷，凹陷北部受NE、NEE、近EW断裂控制，又可划分出一个三级构造单元北部断阶带，根据断裂组合及产状自西向东分为BDB、BDA及BDC断阶带，最西部的BDB断阶带被NE走向2号、2-1号断层所夹持，BDA断阶带受NEE、近EW走向12号、12-1号断层控制，东部的BDC断阶带主控断层为NE、NEE走向的18号、18-1号断层，其中除松南凹陷部分和BDB断阶带以外均位于深水区（水深大于300 m）. 松南-宝岛凹陷是琼东南盆地新生代构造活动的最强烈凹陷，纵向上呈现出下断上坳的双层结构特征，在古今纪整体为较对称的复式地堑结构，而在新近纪则为大型坳陷结构，两者以破裂不整合面S60为界（张远泽等，2019）. 古近系为同裂陷充填，从下到上依次为始新统、崖城组和陵水组，新近系为裂后期充填，包括三亚组、梅山组、黄流组和莺歌海组（图2）.

其中始新世层序对应盆地的初始裂陷期，为陆相湖盆充填阶段，受地震资料及钻井限制，目前古新统、始新统地层并未得到证实，沉积环境以断陷湖盆为主，根据目前发现的油气部分地化特征及地震相分析其始新统为潜在的油源岩（张迎朝等，2019）. 渐新世时期沉积环境由湖盆逐渐向障壁海湾及浅海相转变，其中早期的崖城组对应主裂陷期，为海陆交互相、海相充填阶段，是凹陷内已证实的两套主力烃源岩，烃源条件比较优越（黄保家等，2012b；孙瑞等，2019；吴飘等，2019；郭书生等，2021）. 生烃贡献主要为海岸平原相高等植物输入的高丰度有机质，晚期的陵水组对应着断坳转换期，凹陷大部则遭受海侵作用，以滨浅海相为主，陆源有机质供应有限，同时海源有机质不发育，仅作为一套次要气源岩，但凹陷边缘区域主要发育大型辫状河三角洲，可作为较好储层. 中新世以来，盆地进入坳陷阶段，属于裂后热沉降期和加速沉降期，主要沉积了半深海-深海相泥岩，是凹陷内有效区域盖层.

2 样品信息与实验手段

本次研究共采集了来自BDA断阶带BDA1、BDA2两口井和BDB断阶带BD19含气构造2口井，共84个泥岩样品、样品深度介于3 973~5 111 m之间，纵向上覆盖了整个渐新统地层，形成较为连续的泥岩样品序列，为研究烃源岩的生烃潜力、油气来源差异性提供了基础. 另外还采集了BDA、BDB断阶带主力气层天然气样品7个，原油岩样品3个. 同时还搜集了松南-宝岛北部断阶带以外的工区125个泥岩样品及28个天然气样品数据，泥岩分布层位从下至上涵盖了琼东南盆地几乎所有沉积地层，包括崖城组、陵水组及中新统，为研究区油气来源分析提供对比依据，所有样品实验均在中科院广州地化所国家重点实验室完成.

岩石热解测试仪器型号为Vinci Model Rock-Eval 6，测试结果包括游离烃（S1）、热解烃（S2）和CO2 峰（S3）. TOC 测定在ELTRR CS-800 硫碳分析仪上完成，实验方法和测试标准参考GB/T 19145-2003；有机碳碳同位素分析在Thermo Finigan 公司Delta XL Plus EA-IRMS 上测定，分析过程中设置平行样，结果采用PDB （pee dee belemnite） 标准，测定精度为 ±0.2‰. GC-MS 分析在Trace GC Ultra DSQ II 型气质联用仪上完成. 色谱柱型号为DB-5MS （50 m×0.25 mm i.d.， film thickness 0.25 μm），选择不分馏模式进行进样. 离子扫描范围：m/z=50~600；升温程序设定为：初始温度80 ºC 并恒温2 min，接着以3 ºC/min的升温速率加热至300 ºC，并恒温20 min.

气体碳同位素测定在Delta Plus II XL 型气相色谱-碳同位素质谱联用仪上完成. 色谱柱型号为Poraplot Q （30 m×0.25 mm×0.25 μm），载气为氦气. 升温程序设定为：以50 ºC 为初始温度并保持恒温3 min，之后以15 ºC/min 的升温速率加热到190 ºC 并保持恒温7 min. 实验结果采用VPDB 标准进行换算，误差控制在±0.3‰以内.

3 天然气特征与来源

3.1　天然气地化特征及成因

松南-宝岛北部断阶带发现的天然气主要分布于浅水区的BD19含气构造和深水区的BD21气田，纵向上浅水区天然气主要位于陵二段、陵三段，深水区天然气主要位于陵三段. BD21天然气组分表现为偏干气的特征，干燥系数（C₁/C₁-C₅）为0.91~0.93，气油比高达20 190，甲烷含量介于34.6%~75.0%之间，重烃含量（C₂-C₅）为3.2%~7.3%，乙烷丙烷碳同位素值普遍较轻且变化范围不大，分别介于-30.4‰~-28.4‰与-27.6‰~-25.4‰两个区间，不同样品之间的差值不超过2‰，甲烷碳同位素值比较接近，为-40.4‰~-39.1‰，反映BD21不同深度天然气同源，且成熟度相近，此外BD21天然气轻烃C7系列富含甲基环己烷，与正庚烷、二甲基环戊烷内组成相对含量超过了50%，该化合物的大量存在是煤型气的重要标志，指示其烃源岩生烃母质以陆源高等植物输入为主（戴金星，1993）.BD19含气构造与BD21天然气具有一定相似性，其陵二段甲烷含量为73.4%~85.0%，同样表现为偏干气的特征，干燥系数（C₁/C₁-C₅）为0.91~0.95，甲烷碳同位素相比BD21天然气更重，说明成熟度更高，乙烷丙烷碳同位素值也较轻，两者均与来自偏腐殖型烃源岩的荔湾3-1气田天然气δ¹³C₂值类似（-29.6‰~-29.1‰）（Zhu et al.，2009），BD19天然气轻烃C₇系列同样富含陆源有机质输入为主的标志性化合物甲基环己烷，结合δ¹³C₁-C₁/C₂₊₃图版鉴定标准，分析认为松南-宝岛凹陷北部断阶带天然气主要为高熟煤型气（图3）.

3.2　天然气来源

天然气中的乙烷、丙烷等重烃碳同位素受成熟度、运移等作用影响较小，可与烃源岩保持较好的对比性，不同类型烃源岩生成的天然气往往会表现出不同的碳同位素分布特征，是气源对比分析的重要指标（戴金星，2011）. 在琼东南盆地天然气地化特征及成因对比基础上，认为其乙烷丙烷碳同位素等参数可识别出松南-宝岛凹陷北部断阶带天然气来源，从图4中可看出松南-宝岛凹陷北部断阶带与乐东-陵水凹陷天然气明显不同，前者天然气δ¹³C₂、δ¹³C₃分布范围分别为-30.9‰~-28.4‰和-28.6‰~-25.4‰两个区间，均表现出偏轻的特征，说明母源继承性较强的该两项参数均显示与松南-宝岛凹陷相似.

据琼东南盆地不同地层钻获的泥岩干酪根碳同位素分析（图5），纵向上显示出很大差异性，地层由老到新呈现逐渐变重的趋势，崖城组泥岩干酪根碳同位素介于-30‰~-24‰，主频为-29‰~-27‰，陵水组泥岩干酪根碳同位素为-28‰~-23‰，主频分布在-26‰~-24‰，而中新世沉积地层的泥岩干酪根碳同位素最重，基本上重于-25‰，主要分布区间为-24‰~-22‰.分析认为这种分布规律主要受控于不同时期的古环境下的生物组合，早渐新世琼东南盆地为隆凹相间的构造格局，在凹陷边缘多发育海陆过渡相煤系地层，斜坡带、断阶带多沉积三角洲和海相地层，受煤系陆源有机质的影响腐殖型烃源岩广泛发育，陆生高等植物主要利用大气中CO₂，而海生浮游植物的碳源主要为水体中碳酸盐离子，前者较后者更加富集¹²C，二者光合作用利用碳源的差异，导致海相有机质碳同位素值要大于陆源有机质碳同位素值，推测崖城组泥岩较轻的干酪根碳同位素特征反映出大量陆源有机质的输入. 晚渐新世随着琼东南盆地海平面上升，松南-宝岛凹陷隆起区范围缩减，陵水组主要为浅海-半深海沉积，陆源有机质供应有限，海生浮游植物作用开始加强，因此其泥岩干酪根碳同位素比崖城组更重. 中新世沉积环境主要为半深海-深海相，有机质来源几乎以海洋浮游微生物占主导，导致其泥岩干酪根碳同位素最重，大部分重于-24‰，显然松南-宝岛凹陷北部断阶带天然气乙烷碳同位素与崖城组烃源岩基本吻合（主频-29‰~-28‰），研究表明松南-宝岛凹陷天然气主要与崖城组腐殖型有机质有关，该类天然气与典型海陆过渡相煤系源岩生成的天然气具有差异（黄保家等，2012b），与海相陆源型烃源岩供烃的深水峡谷气田亦不同（梁刚等，2015），可能是由于松南-宝岛凹陷北部断阶带的烃源岩陆源有机质输入更占优势.

天然气伴生的凝析油地化特征可以为研究区天然气来源提供进一步佐证，BD21凝析油甾萜烷GC-MS图谱显示奥利烷、树脂化合物双杜松烷T含量非常高，说明其烃源岩陆源有机质输入占明显优势，高姥植比（Pr/Ph=3.8~4.6）反映沉积水体偏氧化环境，Rs=C₂₉甾烷S/（S+R）=0.4，说明BD21凝析油成熟度偏高，与崖城组浅海相泥岩成熟度相当（Rs=C₂₉甾烷S/（S+R）=0.41），为烃源岩在生油窗中晚期产物. 规则甾烷呈“L”型分布，生标特征与崖城组浅海相泥岩抽提物非常类似，存在海生浮游植物母质的贡献，导致全油碳同位素比典型煤系烃源岩偏重，又比典型海相陆源型来源的凝析油轻，分析认为研究区油气来源于以陆源有机质输入为主的崖城组Ⅲ-Ⅱ₂型干酪根，由于存在更多的陆源有机质供给，其有机质丰度可能比深水峡谷大气田烃源岩更高（图6）.

4 松南-宝岛凹陷北部断阶带崖城组烃源岩特征

4.1　烃源岩品质和展布特征

位于BDA断阶带的BDA-1井在崖城组一段、二段钻遇近500 m泥岩，在崖城组三段钻遇以反旋回为主的三角洲前缘河口坝相沉积. 古生物分析发现崖城组地层含丰度较高的浮游有孔虫，主要类型为抱球虫（Globigerina）、拟抱球虫（Globigerinoides）（图7），底栖类发育异鳞虫（Heterolepa dutemplei）等，反映沉积水体较深（李学杰等，2004）、有机质含量高，结合崖城组海水侵入的背景，预测松南-宝岛凹陷崖城组整体为浅海沉积环境，其崖城组二段为浅海泥岩相，崖城组三段为三角洲相. BDA断阶带BDA-1井崖城组纵向上的有机质丰度和显微组分变化特征可以很好反映出这种沉积相差异所造成的烃源岩差异（图7）. 崖城组三段沉积期发育扇三角洲前缘砂泥岩互层，其中显微组分以陆源镜质体、惰质体为主，分别占比53.3%、21.8%，形成了Ⅲ型干酪根，平均氢指数HI 为233 mg/g，TOC均值小于1%，干酪根碳同位素为-27.1‰. 崖城组二段沉积时期海平面整体上升，稳定沉积了一套厚层海相泥岩，该层段最显著的特征是检测出了大量偏油型的腐泥无定形，占比高达47.2%，镜质体含量约38%，因此泥岩有机质类型变好，平均氢指数HI 为303 mg/g，为Ⅱ₂-Ⅲ型，有机质丰度均值增加到1%以上，评价为好烃源岩，偏油型有机质增多导致该层段泥岩干酪根碳同位素变重，为-26.2‰. 崖城组一段沉积早期达到最大海泛面，泥岩有机质平均TOC仍保持1%以上，但氢指数HI均值有所减小，为288 mg/g，此时海源有机质输入相对更高，干酪根碳同位素最重，为-25.6‰.崖城组一段沉积晚期三角洲逐渐萎缩，陆源有机质供应不足，TOC开始下降到1%以下，为中等品质烃源岩，干酪根碳同位素为-26‰.

为进一步厘清区带崖城组烃源岩的分布特征，在陆源有机质分布模式的指导下，寻找三角洲是寻找好烃源岩的基础，三角洲的展布规律与发育规模是制约好烃源岩发育的关键因素（甘军等，2019）. 根据已经钻遇烃源岩的地震反射特征，通过类比认为松南-宝岛凹陷裂陷期北部断阶带崖城组沉积大规模煤系三角洲群，受其有机质搬运影响的海相沉积，该套沉积体系更利于陆源有机质富集，形成好烃源岩，井上分别对应两种类型地震相. 第一类具低频、中-强振幅、亚平行或前积反射、杂乱反射特征，主要出现在12号、17号、18号断裂下降盘的崖城组三段早、中期地层中，其厚度向凹陷内部逐渐减薄、并可向凹陷内延伸较远，表现为楔形体特点；崖城组二段受区域海侵影响，水体较深，陆源注入有限，仅在近物源区局部见低频、中振幅、前积反射，是三角洲沉积的响应，其中三角洲前缘亚相比较富砂夹薄层泥岩，砂地比高达65.9%，泥岩总有机质含量不高，为0.54%~0.74%，评价为中等品质烃源岩，前三角洲亚相主要表现砂泥互层，砂地比仅32.2%，泥岩总有机质含量相对更高，为0.66%~1.00%，为中等-好烃源岩；第二类为弱振幅、中连续，亚平行-平行反射特征，其分布广泛，在崖城组二段及位于凹陷内部的崖城组三段均有发育，是浅海相泥岩的响应，钻井揭示该套泥岩总有机质丰度明显偏高，0.81%~1.20%（均值超过1%）（图7，8），主要表现为好烃源岩，该类烃源岩主要分布于近凹-断阶带，与分布在凹陷边缘的煤系地层不同，有机质丰度不是很高但埋深和厚度却远大于后者，较高的热演化和厚度可弥补其烃源岩有机质丰度，结合前文的气源对比认为是松南-宝岛凹陷北部断阶带主力烃源岩. 钻井和地震相对比认为以神狐隆起物源区的BDA和BDC断阶带转换带发育大规模崖城组三角洲群，在三角洲地质营力的作用下，陆源有机质从凹陷边缘的海岸平原煤系沉积环境被搬运至前三角洲-浅海沉积，受水动力减弱等影响，在这些沉积环境中大量卸载形成二次富集，搬运过程中陆源有机质必然会存在一些物理及氧化损耗，加上海水的稀释作用导致丰度不如煤系烃源岩，但是其成熟度和厚度远高于煤系地层，通过井上岩性、古生物组合及显微组分等特征结合地震相分析认为BDA、BDC断阶带发育两个三角洲群，面积分别达到了1 092 km²和1 652.7 km²，受这两个三角洲群分布对海相沉积中陆源有机质搬运富集的影响，认为是松南宝岛凹陷北部断阶带大规模前三角洲亚相-浅海相好烃源岩发育区（图9）.

4.2　烃源岩成熟度与充注时间

松南-宝岛凹陷钻井揭示断阶带深浅水区烃源岩成熟度变化存在明显差异，基底热流值研究成果表明，断阶带浅水区热流值分布范围介于60~65 mw/m²之间，深水区热流值分布范围在75~85 mw/m²之间，具体表现为浅水区BDB断阶带平均地温梯度仅3.8 ℃/100 m，深水区BDA、BDC断阶带地温梯度为5.5 ℃/100 m，因此深水区崖城组Ⅱ₂-Ⅲ型有机质大量生成天然气门限（R _o=1.3%）要比浅水区浅1 000 m左右，分析认为这个差异与深部地幔隆升地壳减薄，热岩浆流体上涌加热有关，BDA、BDC断阶带周边发育多个地震异常体，BDB断阶带莫霍面埋深接近23 km，到最东部的断阶带逐渐变浅为17 km，凹陷内部莫霍面甚至埋深仅15 km，深水区深部地幔隆升对盆地内沉积地层起到加热作用，导致烃源岩提前进入高热演化大量生气阶段. 除地幔隆升加热差异，地层埋深、沉积速率也是影响烃源岩成熟度的重要因素，浅水区BDB断阶带崖城组顶埋深为4 000~5 000 m，深水区BDA、BDC断阶带扣除海水崖城组顶埋深分布范围3 000~4 000 m，深水区受热流体作用更强弥补了后者埋深不足，现今均已进入成熟-高熟阶段. 但分别对应的主凹带烃源岩成熟度演化具一定差异，BDB断阶主凹带宝25洼崖城组埋深约6 000~7 000 m，最大厚度1 600 m，16 Ma开始局部进入高熟阶段，推测其生成天然气高峰期为5.5 Ma之后，受地层快速热沉降影响，BDA、BDC断阶主凹带宝27洼、宝28洼烃源岩埋深超过8 000 m，最大厚度接近3 000 m，16 Ma就已大面积进入高熟阶段（图10），推测高熟天然气大量生成时间为16 Ma之后.

5 松南-宝岛凹陷北部断阶带油气成藏时间

5.1　甲烷碳同位素反演确定成藏时间

通过提取BDA断阶带周边洼陷崖城组地层温度随时间的变化数据，结合碳同位素分馏动力学参数便可计算崖城组生成的甲烷碳同位素值演化曲线，与实际天然气甲烷碳同位素值比较来追踪天然气中甲烷的来源与充注时间. 现阶段常用的两个动力学模型包括两位学者建立的甲烷碳同位素动力学模型（Tang et al.， 2000；Cramer et al.，2001）. 本文采用Tang et al.（2000）的甲烷碳同位素动力学模型来建立甲烷碳同位素分馏模型. 热模拟实验采用的是广州地化所封闭体系黄金管热模技术，煤及Ⅲ型干酪根较适用离散活化能模型，且能够精细刻画热解曲线，根据不同压力下的热模拟实验中甲烷的生成特征，利用美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室开发的Kinetics（2000版）专用软件对甲烷生成的动力学参数进行拟合计算. 本文在前人的基础上，计算生烃动力学参数时采用了高斯分布的连续活化能分布模型和固定频率因子，对于碳同位素动力学的模拟，采用的软件是美国加州理工学院环境与能源中心的GOR-Isotope（2015 年版）.

由于松南-宝岛凹陷北部断阶带天然气乙烷碳同位素值为-28‰左右，来源于陆源有机质为主生烃贡献的陆源海相烃源岩. 陆源海相烃源岩发育模式分析认为好烃源岩段分布于前三角洲-海相沉积，而这些沉积相带位于断阶-近凹带，因此BDA断阶周边近凹带3个虚拟点可分别代表宝岛21洼、25洼及27洼，其天然气甲烷碳同位素反演与现今气层对比确定北部断阶的主供烃洼陷. 结果表明（图11），宝岛25洼崖城组5.5Ma以来生成天然气瞬时甲烷碳同位素变化范围-42.7‰~-37.7‰，累计值分布于-45.6‰~-43.6‰之间，与BDA断阶带气层一致，宝岛27洼崖城组13.7~1.8 Ma以来生成的天然气瞬时甲烷碳同位素变化范围-42.6‰~-31.6‰， 累计值分布于-45.7‰~-39.1‰之间，同样与BDA断阶带天然气吻合，宝岛21洼现今生成天然气瞬时或累计甲烷碳同位素均不能与BDA断阶带匹配，因此分析认为松南-宝岛凹陷北部断阶带深水区主供烃灶为宝25洼和宝27洼，天然气开始充注时间分别为5.5 Ma和13.7 Ma之后，与烃源岩热演化特征推测的结论一致.

松南-宝岛凹陷北部断阶在古近系时期紧邻海南隆起、神狐隆起两大物源区，沉积陵水组、崖城组地层. 钻井揭示发育扇三角洲前缘与前扇三角洲亚相多套地层组合，砂岩相对发育，物性好且分布稳定（邓勇等，2022），可作为油气侧向运移的良好输导体，BDB断阶带主要发育2号和2-1号Y字型复合断层，平面上呈北北东走向分布，纵向可延伸至莫霍面，连接古近系、新近系储层，断层活动至梅山组沉积晚期（徐长贵和尤丽，2022），是该区主要控凹断层，也是重要的油气垂向运移通道. BDA断阶带主要发育12号、12-1号断层，呈近乎东西向分布，12-1号断层早期弯曲段局部挤压形成鼻状构造背景，形成向北收敛型断面脊，促使宝岛27洼崖城组烃源岩与断阶带上升盘陵水组储层有效沟通，其西侧与BDB断阶带结合部位发育继承性入洼构造脊，与宝岛25洼烃源岩形成有效沟通，同时12-1号断层同样持续活动至梅山组沉积期，因此BDA断阶带主运移通道由多个构造脊与断面脊组成，有利于油气汇聚成藏（图12）.

5.2　油气充注时序

储层油气流体包裹体记录了油气生成运移成藏过程中与地质历史事件有关的温度、组分及压力等信息，可用于研究油气成藏时间和期次、反演地层压力演化等，是目前油气成藏过程恢复的重要手段（陈红汉等，2007；刘德汉等，2007；蒋有录等，2020）. 研究区流体包裹体显微鉴定显示BDA断阶带发育大量油包裹体、含烃盐水包裹体、盐水包裹体、CO₂包裹体以及纯气态烃包裹体，这些包裹体形态多样，包括无规则、条形、椭圆形、三角形、长方形，沿同期石英颗粒内成岩裂纹、穿石英颗粒成岩裂纹或石英颗粒次生加大边分布，其中油包裹体在荧光镜下发蓝绿和蓝色荧光（图13），均一温度变化范围大，介于60~130 ℃之间，与纯气态烃包裹体伴生的盐水包裹体在透射光下透明，均一温度为120~170 ℃，主峰分布在130~150 ℃，指示研究区发生过两期烃类充注，第一期为原油充注，对应包裹体呈蓝绿色、蓝色荧光，第二期为高熟天然气充注，对应大量气态烃包裹体，天然气成熟度比原油更高. 结合BDA断阶带沉积埋藏史分析认为其中液态烃充注时间发生在20.0~7.8 Ma，天然气充注时间为7.8 Ma至今（图14）. 宝岛25洼、27洼深部崖城组早期大量生成的轻质油沿构造脊、断面脊在BD21聚集，随着崖城组成熟度增大，开始大量生成大量高熟煤型气不断注入到BD21陵水组储层，导致早期汇聚的轻质油“气洗”蒸发分馏和BD21大气田形成. 证实BDA断阶带浅海相烃源岩具备丰富的气源供给，其东侧的BDC断阶带主要受控于平行组合NE、NEE走向的18号、18-1号断层，受神狐隆起物源影响，18号断裂断槽发育，与BDA断阶类似，同样表现为宽缓台阶，碎屑物质沿北部断槽注入BDC断阶带，因此受BDA到BDC转换断阶影响，崖城组自西向东发育三角洲群，且自西向东断裂活动增强，崖城组厚度呈现向东逐渐增厚，通过精细地震相分析结合BDA钻井揭示，BDC断阶带同样发育扇三角洲前缘与前扇三角洲亚相多套地层组合，以块状细砂岩、泥质细砂岩为主，砂岩相对发育. 这两套富砂岩是北部断阶带主要储层段，物性好且分布稳定，亦可作为油气侧向运移主通道，BDC断阶带主要发育18号和18-1号平行断层，纵向上连接古近系、新近系储层，断层活动至早中新世，是该区主要控凹断层，也是重要的油气垂向运移通道，推测BDC断阶带是下一步天然气勘探有利方向.

6 结论

（1）松南-宝岛凹陷北部断阶带深水区天然气组分气油比高达20190，干燥系数偏高，甲烷碳同位素值约-40%，轻烃C₇系列富含甲基环己烷，分析认为属于高熟煤型气，天然气乙烷丙烷碳同位素偏轻，与松南-宝岛凹陷崖城组干酪根碳同位素一致，天然气伴生凝析油奥利烷、树脂化合物双杜松烷T含量高，高姥植比，推论主要与崖城组浅海相腐殖型有机质有关.

（2）松南-宝岛凹陷北部断阶带崖城组发育大规模前三角洲-浅海相烃源岩，钻井揭示为中-好烃源岩，其中浅海相泥岩大都达到好级别，三角洲相烃源岩呈中-弱振幅前积反射特征，显微组分以陆源镜质体、惰质体为主，属于Ⅲ型有机质，受陆源有机质输入影响的海相烃源岩为平行-亚平行弱振幅反射，显微组分以大量偏油型的腐泥无定形、陆源镜质体为主，属于Ⅱ₂-Ⅲ型有机质，井震结合认为BDA、BDC断阶带崖城组发育两个大型三角洲群，陆源有机质受其地质营力搬运并卸载二次富集形成浅海相好烃源岩，研究区油气主要来源于该套烃源岩，在近凹断阶带广泛分布.

（3）松南-宝岛凹陷北部BDA断阶带受控于NEE、近EW走向12号、12-1号断层，崖城组沉积时期，受神狐隆起物源影响，12号断裂断槽比较发育，表现为宽缓台阶，发育扇三角洲前缘相和前三角洲砂岩，这两套富砂段是北部断阶带主要储集层亦是油气侧向输导层，位于二台阶靠近凹陷的12-1号断层既控制了前三角洲-浅海相好烃源岩的分布，又可作为天然气垂向运移成藏通道，这种成藏模式得到深水区BD21气田发现所证实.

（4）北部断阶带深水区陵水组储层至少发生过两期烃类充注，一期为烃源岩早期生成的液态烃，充注时间为三亚组沉积早期-梅山期（20~7.8 Ma），二期为烃源岩晚期生成的高熟气，BDA断阶带主要充注了晚期的高熟天然气（7.8 Ma之后），气源充足，碳同位素反演确定主要供烃洼陷为25洼和27洼，其东侧的BDC断阶带被NE、NEE走向的18号、18-1号断层夹持，推测BDC断阶与BDA断阶类似，表现为宽缓台阶，发育三角洲砂岩侧向输导层和前三角洲-浅海相好烃源岩，宝28洼崖城组在晚中新世开始大范围高熟，生成高熟天然气可沿着18-1号断层垂向运移至BDC断阶带成藏.

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基金资助

中海石油（中国）有限公司科技项目“南海大中型天然气田形成条件、勘探潜力与突破方向”(KJZH-2021-0003-00)