东海盆地西湖凹陷作为我国近海海域最大的新生代沉积凹陷,油气资源十分丰富,勘探潜力巨大。以西湖凹陷近年来油气勘探取得重要突破的中北部为例,应用天然气地球化学、流体包裹体等资料,结合区域地质背景,分析油气成藏关键时刻和运移方式,划分天然气成藏组合,建立天然气成藏模式。结果表明:(1)天然气晚期成藏,龙井运动之后的5~6 Ma以来为成藏关键时刻;(2)天然气组分和稳定碳同位素分馏趋势主要受原地烃源岩成熟度控制,没有自西部洼陷带向中央反转背斜带较大规模侧向运移的证据,主要为垂向近距离运移成藏;(3)划分出源上常规天然气成藏组合、源上致密天然气成藏组合和源内致密天然气成藏组合3种类型,建立了天然气成藏模式。提出通源断裂晚期活化导致的浅层常规油气藏、深层低渗透—致密岩性油气藏和构造—岩性复合油气藏皆是西湖凹陷下一步应加大勘探力度的重要领域。