引言

南海西部琼东南盆地深水区油气资源丰富，近年来勘探步伐加快，深水区西部乐东-陵水凹陷钻探屡获成功，在中央峡谷黄流组─莺歌海组发现了超千亿方大气田^[1-3]，具有“煤系供烃、超压驱动、底辟-微裂隙垂向运移、复合圈闭控藏”的成藏规律^[4-7]。然而，深水区东部宝岛-长昌凹陷的勘探停滞不前，数口井钻探失利^[8-9]，东部的勘探陷入困局。宝岛凹陷是深水区第二大潜在富生烃凹陷，其生烃潜力在北部浅水区已被钻探证实，发育始新统半深湖─深湖以及崖城组半封闭浅海─海岸平原煤系烃源岩^[10]，储层为海底扇、滨海砂体、扇三角洲等大型储集体^[11]，大套区域海相泥岩提供了稳定的盖层，在生储盖这些要素都具备的前提下，运移条件成为了制约成藏的关键因素。宝岛凹陷北部浅水区研究较深入，具有“断裂沟源、垂向聚集”的成藏特点^[12-14]，但深水区钻井和3D地震资料较少，制约了相关研究的开展。

本次研究在新3D地震资料基础上，重点对宝岛凹陷深水区油气输导体系进行评价，从空间上明确油气优势运移通道和运移方向，结合成藏要素的配置，优选有利区带，为宝岛凹陷深水区勘探突破提供依据，推进南海万亿大气区的建成。

1 区域地质与勘探现状

宝岛凹陷位于南海西部琼东南盆地中央拗陷内，西邻松南凹陷，东接长昌凹陷，北与神狐隆起和松涛凸起相连，南临松南低凸起，具有下断上拗的双层结构，整体为东西走向，呈菱形，面积近5 000 km$^2$。凹陷西部为北断南超的半地堑结构，地层呈楔状上超于盆地南部隆起之上，北部为北部断裂带和北部斜坡带，南部为松南低凸起缓坡带；向东凹陷结构发生变化，为近对称的双断式地堑结构，北部为东北断阶带，南部为南部断阶带(图 1，图 2)。

垂向上地层由老到新依次发育古近系始新统(T$_{100}$─T$_{80}$)、崖城组(T$_{80}$─T$_{70}$)、陵水组(T$_{70}$─T$_{60}$)，新近系三亚组(T$_{60}$─T$_{50}$)、梅山组(T$_{50}$─T$_{40}$)、黄流组(T$_{40}$─T$_{30}$)、莺歌海组(T$_{30}$─T$_{20}$)，第四系乐东组(T$_{20}$─海底)，古近系最厚达6 747 m。

宝岛凹陷的勘探首先在浅水区取得突破，发现了3个含气构造和1个含油构造(图 1)，但CO$_2$含量高，推测属于深大断裂幔源成因。钻探成果表明，凹陷北部断裂带油气成藏受到了CO$_2$充注、储层物性和圈闭有效性的制约。深水区南部缓坡带仅钻探一口井，无油气发现，失利原因在于运移条件和圈闭有效性，因此，对宝岛凹陷输导体系的研究需要进一步加强。

2 宝岛凹陷输导要素分析

综合利用钻井和地震资料，采用地震解释、古构造恢复、油气运聚模拟、3D地质建模等技术，在宝岛凹陷识别出了4级4组断裂、4套骨架砂体和4条主构造脊，输导要素在空间上形成有利的输导格架，促使油气发生垂向+侧向运聚成藏。

2.1 断裂 2.1.1 断裂级别与分类

深水东区断裂比西区更发育，以伸展断裂体系为主^[15]。通过构造解释，将宝岛凹陷断裂划分为4个级别，Ⅰ级断裂为F$_2$，Ⅱ级断裂为F$_{2-1}$、F$_{12}$、F$_8$，Ⅲ级断裂为F$_{8-1}$~F$_{8-3}$、F$_{12-1}$~F$_{12-4}$等伴生断裂，Ⅳ级断裂为局部小断层，整体分为NE、NEE、NWW、近EW等4组走向(图 1，图 2)。其中，F$_2$断裂控制北部断裂带和北部斜坡带的形成，F$_8$断裂控制南部断阶带的形成，F$_{12}$断裂控制东北断阶带的形成(图 2)。

2.1.2 断裂与烃源岩、圈闭的关系

依据烃源岩类型、埋深和体积、生烃潜力参数、生烃动力学模型等条件，模拟得到宝岛凹陷两套烃源岩的生烃史(图 3)。

两期生烃高峰的出现主要受源岩类型和源岩分布位置的差异演化影响。始新世，半深湖─深湖源岩仅分布于凹陷中部，主要存在28.4~16.0 Ma早期生烃高峰，晚期埋深过大，已处于过成熟阶段；崖城组发育半封闭浅海和海岸平原煤系两种烃源岩，23.0~10.5 Ma的早期生气高峰主要是凹中埋深较大的浅海源岩的贡献，5.5 Ma至今的晚期生气高峰主要是斜坡带埋藏较浅的煤系源岩的贡献。23.0 Ma，凹陷中部崖城组底界的埋深达到5 000~7 000 m，已超过区域生气门限4 700 m，而且宝岛凹陷的高热背景(古热流70~80 mW/m$^2$)也有利于加速源岩的成熟，崖城组具备早期大量生气的条件。

模拟表明，多条主干断层在大量生烃期沟通了崖城组成熟气源岩和始新统成熟烃源岩。通过对比断层活动性和烃源岩生烃史发现，F$_2$、F$_{2-1}$、F$_{12}$、F$_8$等主干断裂为两期活动(图 3)，第1期为陵水期─三亚早期，与始新统生烃高峰(28.4~16.0 Ma)和崖城早期生气高峰(23.0~10.5 Ma)匹配；第2期为莺歌海期至今，是5.5 Ma以来新构造运动引起的隐伏活动期^[16-18]，除了F$_{2-1}$断层，其他断层活动很弱，与崖城组晚期生气高峰(5.5~0 Ma)匹配(图 3)。断裂在沟通成熟烃源岩的同时，向上导通了多个圈闭，如南部断阶带和东北断阶带的断块、岩性圈闭(图 2)，松南低凸起的断背斜和断鼻圈闭等。

2.2 骨架砂体 2.2.1 骨架砂体类型与分布

通过井震资料结合，在宝岛凹陷内识别出扇三角洲、海底扇、滨海砂体、浊积水道等4种骨架砂体，这些相带富含砂岩，可作为侧向运移通道。在地震相上，扇三角洲为楔状中强振幅中连续杂乱前积反射或杂乱反射，海底扇为强振幅中高连续透镜状充填或丘状充填，滨海砂体为席状强振幅中高连续平行反射，浊积水道为强振幅中高连续块状充填，被泥质水道切割。

结合3D地质建模技术，明确了砂体空间展布。纵向上，骨架砂体多分布于陵水组和三亚组，特别是靠近凹陷边缘，物源充足，多套砂体垂向叠置，输导连通性较好，局部砂体在有利构造背景下可自成岩性圈闭(图 4)。横向上，扇三角洲和滨海砂体分布于北部断裂带、东北断阶带和松南低凸起，海底扇分布于北部斜坡带、南部断阶带，浊积水道分布于中央峡谷(图 4)。北部断裂带和北部斜坡带主要控制了新近系海底扇、扇三角洲的沉积，南部断阶带和东北断阶带主要控制了古近系海底扇、扇三角洲的沉积。

2.2.2 骨架砂体输导性评价

结合宝岛凹陷及周边井的孔隙度和渗透率资料评价了不同砂体的输导性，发现对于同一层位，孔隙度从浊积水道、海底扇、滨海砂体到扇三角洲逐渐减小，渗透率从滨海砂体、海底扇到扇三角洲逐渐减小(图 5)。其中，浊积水道为高─特高孔为主，但分布局限；扇三角洲为中─特低孔、中─特低渗，分布较广；海底扇为中高孔中渗，滨海砂体为中高孔高渗，两者分布广。整体而言，海底扇和滨海砂体输导性能较强(图 5)。

2.3 构造脊 2.3.1 古构造恢复与构造脊识别

本次古构造研究依据空间体积变形守恒的原理，通过地层回剥、剥蚀量恢复、压实校正、古水深校正等，依托PetroMod软件平台实现多个关键时期的3D古构造恢复。研究方法及步骤：(1)构造建模，对各层地震构造数据进行去断层网格化，建立构造框架，并采用地层厚度对比法和构造趋势法恢复剥蚀量；(2)岩相建模，结合沉积相纵横展布图，遵循瓦尔特相律对沉积相进行空间雕刻，并依据井资料设定各沉积相的岩性比例及对应的砂泥岩孔隙度模型，作为压实校正的基础；(3)古水深，根据沉积相带的边界(如滨海─浅海边界水深30 m，浅海─半深海边界水深200 m)转换为古水深等值线，并考虑陆架坡折进行合理的陡缓插值，得到各层沉积期连续的古水深；(4)模型运算，软件自动进行地层回剥、压实校正、古水深校正，得到各层关键时期的古构造。

通过上述方法，恢复了宝岛凹陷多个关键时期的古构造形态，识别出了T$_{80}$、T$_{70}$、T$_{62}$、T$_{61}$、T$_{60}$界面共4条主构造脊(图 6，图 7)，编号为W$_1$、W、M、E，到T$_{52}$以上构造脊基本停止发育。

研究表明，构造脊具有继承性、迁移性、聚敛性3种特征：(1)继承性，构造脊具有纵向继承发育特征，一般不会间断；(2)迁移性，构造脊在构造变动、海平面变化影响下发生侧向迁移；(3)聚敛性，相邻两条构造脊逐渐收敛，并指向同一构造高位。

2.3.2 构造脊与烃源岩、圈闭的关系

T$_{80}$、T$_{70}$多条构造脊长期深入生烃凹陷。始新统在距今28.4~16.0 Ma大量生烃，该期T$_{80}$古构造脊持续发育，有利于始新统源岩往松南低凸起方向的汇聚排烃。崖城组在距今23.0~10.5 Ma、5.5 Ma至今发生两期大量生气，两期的T$_{70}$古构造脊均长期持续发育，有利于崖城组源岩往松南低凸起方向的汇聚排烃。结合目前的勘探形势来看，多条构造脊长期指向了多个目标圈闭(图 6，图 7)，其中，M构造脊和W构造脊两侧多套砂体相互叠置，其汇聚指向的目标更加有利。

3 宝岛凹陷3D输导体系 3.1 空间输导体系

在前人研究基础上^[19-20]，划分了伸展型盆地5种输导体系类型：(1) T型输导体系，由垂向断裂与侧向砂体、构造脊等组成，断裂不发育，分布在陡坡带和断坡；(2)阶梯型输导体系，由阶梯状断层与侧向砂体、构造脊等组成，分布在缓坡带和断阶带；(3)树枝型输导体系，由发散式断裂(含底辟)或花状断裂与侧向砂体、构造脊等组成，分布在走滑断裂区和底辟活动区；(4)网毯型输导体系，由多期断裂或多套侧向砂体与构造脊组成，分布于盆地中心区域或浅层区域；(5)裂隙型输导体系，由不整合之下的风化岩石、溶蚀孔洞或裂缝与构造脊、断裂组成，分布在古隆起和古潜山附近。

结合上述输导体系分类标准，采用最新的3D地质建模技术^[21]，恢复了宝岛凹陷烃源岩─输导体系─储层─圈闭空间格架(图 8)，划分了宝岛凹陷T型、阶梯型、受限网毯型3种输导体系，其中“受限”指深部沟源断层或大套砂体不发育。

各构造带的输导体系特征如下：(1)北部断裂带的T型输导体系(浅水区)，由F$_2$、F$_{12}$等深大断裂、多套砂体组成，从始新统到黄流组连续发育，该区已发现3个含气构造，但CO$_2$含量高；(2)南部断阶带的阶梯型输导体系，由F$_8$、F$_{8-1}$~F$_{8-3}$等断层、多套砂体和3条主构造脊组成，从始新统到梅山组连续发育；(3)东北断阶带的阶梯型输导体系，由F$_{12}$、F$_{12-1}$~F$_{12-4}$等断层、扇三角洲组成，从始新统到三亚组连续发育；(4)松南低凸起的受限网毯型输导体系，由多套砂体和4条主构造脊组成，从崖城组到莺歌海组间断发育，侧向运移距离较远；(5)北部斜坡带的受限网毯型输导体系，由晚期小断层、海底扇组成，从陵水组到黄流组间断发育，垂向运移欠佳。

3.2 有利运移方向

流线运移模拟表明，南部断阶带、东北断阶带、松南低凸起前排构造带长期处于优势的运移方向，陵水组和三亚组是主力聚集层系，南部存在汇聚式运移。根据模拟结果，推测南部断阶带和东北断阶带为幕式运移和浮力驱动并举，松南低凸起前排构造带以浮力驱动为主、幕式运移为辅，北部斜坡带垂向通道不连续，成藏需依靠异常压力。

二维运移模拟表明，南部断阶带和东北断阶带以垂向运移为主，靠近凹陷边缘存在侧向运移，松南低凸起前排构造带以短距离侧向运移为主(小于30 km)，北部斜坡带运移条件欠佳(图 9)。

25.5~10.5 Ma，崖城组和始新统处于大量生烃期，断层活动较强，陵水组和三亚组部分圈闭已形成，且埋藏较浅物性较好，推测存在早期成藏；5.5 Ma至今，崖城组处于大量生气期，部分断层发生隐伏性活动，圈闭增多，保存条件变好，流体包裹体测温分析已间接证实，该期属于主力成藏期(图 9)。

4 宝岛凹陷有利区带优选

在宝岛凹陷烃源岩─输导体系─储层─圈闭空间格架基础上，结合各类成藏要素的时空配置(图 10)优选了深水区4个有利区带：(1)南部断阶带，断阶沟通了下方成熟烃源岩，垂向和侧向运移为主，发育海底扇、扇三角洲储层，具有“近源、断─砂─脊阶梯型输导、海底扇和扇三角洲储集、断块-岩性圈闭”配置特征；(2)东北断阶带，断阶沟通了下方成熟烃源岩，垂向和侧向运移为主，发育扇三角洲储层，具有“近源、断─砂阶梯型输导、扇三角洲储集、断块-岩性圈闭”配置特征；(3)松南低凸起前排构造带，区带下方烃源岩未成熟，未有大断层沟通成熟烃源岩，短距离侧向运移为主，发育滨海砂体、海底扇、浊积水道多套储层，具有“短距离烃源、砂─脊受限网毯型输导、多套砂体储集、断背斜-断鼻圈闭”配置特征；(4)北部斜坡岩性圈闭带，无明显沟源断层，仅发育浅层小断层，垂向和侧向运移欠佳，发育海底扇储层，具有“垂向较远烃源、断-砂受限网毯型输导、海底扇储集、岩性圈闭”配置特征，另外该区带有火山底辟分布，CO$_2$充注的风险较大。

经过区带优选可知，南部断阶带是宝岛凹陷最有利的区带，也是琼东南盆地深水区东部最有利的区带之一。在新认识的指导下，宝岛凹陷南部断阶带将作为深水区东部的突破口，逐步揭开深水区东部的油气成藏规律，开拓东部海底扇等大型储集体新领域。

5 结论

(1) 宝岛凹陷输导要素包括断裂、骨架砂体和构造脊。凹陷内发育4级4组断裂，主要在陵水期─三亚早期、莺歌海期至今两期活动，与烃源岩生烃高峰匹配；骨架砂体通道有扇三角洲、海底扇、滨海砂体及浊积水道4种，凸起、斜坡和断阶带分布较广，其中，海底扇和滨海砂体输导能力较强；南部发育4条主构造脊，多条构造脊长期深入生烃凹陷，而且指向多个有利勘探目标。

(2) 首次建立了宝岛凹陷烃源岩─输导体系─储层─圈闭空间格架，划分了T型、阶梯型、受限网毯型3种输导体系，北部断裂带为T型输导体系，南部断阶带和东北断阶带为阶梯型输导体系，松南低凸起和北部斜坡带为受限网毯型输导体系。

(3) 南部断阶带、东北断阶带、松南低凸起前排构造带长期处于优势的运移方向，垂向+侧向运移为主。通过成藏要素的时空配置优选了深水区4个区带，其中南部断阶带为最有利区带，具有“近源、断─砂─脊阶梯型输导、海底扇和扇三角洲储集、断块-岩性圈闭”配置的特征。