王素花 高書(shū)琴 唐春梅 孔令洪

1. 中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院, 北京 100083;2. 中國(guó)石油國(guó)際勘探開(kāi)發(fā)有限公司俄羅斯公司, 俄羅斯 莫斯科 117373

0 前言

東西伯利亞盆地位于俄羅斯東部,面積約350×104km2,北半部位于北極圈之內(nèi),是世界上最古老的沉積盆地之一。其油氣勘探始于20世紀(jì)20—30年代,1961年在寒武系和文德系發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)油田馬爾科夫,1972年在里菲系發(fā)現(xiàn)了首個(gè)油氣田庫(kù)尤姆賓[1],到目前為止,在里菲—寒武系中共發(fā)現(xiàn)了70多個(gè)油氣田,探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量約81×108t,天然氣約8.8×1012m3[2]。

東西伯利亞盆地南部油氣田是中俄油氣管道的主要油氣源區(qū),有必要對(duì)該地區(qū)的油氣分布特征和控制因素進(jìn)行分析,以評(píng)價(jià)該地區(qū)的油氣資源及勘探潛力。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

東西伯利亞盆地是世界上最古老的克拉通沉積盆地之一,盆地除西界以深大斷裂與西西伯利亞盆地相接外,周緣均以不同的褶皺帶為界。盆地內(nèi)部發(fā)育大型隆起和坳陷構(gòu)造單元,見(jiàn)圖1[3-7]。已發(fā)現(xiàn)的油氣田主要分布在盆地南部地區(qū)的拜基特隆起、涅普-鮑圖奧賓隆起及卡坦格鞍部和安加拉-勒拿階地,其次分布在盆地北緣和東北緣的中生代前陸坳陷。

盆地基底為太古代和早元古代變質(zhì)雜巖,在基底之上沉積了里菲系以來(lái)巨厚的沉積地層,厚度約 3 000～9 000 m,盆地南部下—中寒武統(tǒng)地層廣泛出露于地表,上寒武統(tǒng)及更年輕的地層僅在局部地區(qū)分布,厚度0～500 m,見(jiàn)圖2[7-8],剖面位置見(jiàn)圖1。

圖1 東西伯利亞盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐趾陀蜌馓锓植紙D

圖2 東西伯利亞盆地地質(zhì)剖面圖

根據(jù)構(gòu)造和沉積地層特征,盆地演化總體上可以劃分為4個(gè)階段[3,6-9]:里菲紀(jì)坳拉谷階段、文德—三疊紀(jì)克拉通階段、侏羅—白堊紀(jì)前陸坳陷階段和古近—第四紀(jì)整體隆升階段。其中,在里菲紀(jì)坳拉谷階段形成了盆地內(nèi)主要的烴源巖,而克拉通階段早期形成的碎屑巖、碳酸鹽巖和泥巖、膏鹽巖構(gòu)成了盆地內(nèi)主要的成藏組合,對(duì)于油氣生成與聚集具有重要作用。

2 石油地質(zhì)特征

東西伯利亞盆地南部主要勘探目的層包括里菲系碳酸鹽巖、下文德統(tǒng)碎屑巖和上文德統(tǒng)—下寒武統(tǒng)碳酸鹽巖儲(chǔ)層[7,9-12],里菲系多套暗色泥巖為盆地主力烴源巖,巨厚的下寒武統(tǒng)上部鹽巖層是可靠的區(qū)域性蓋層,多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)為油氣運(yùn)移及成藏提供了有利條件,見(jiàn)圖3～4。

2.1 烴源巖

里菲系泥巖是東西伯利亞盆地最主要的烴源巖,Kontorovich A E于1999年指出,里菲系生成的油氣量分別占盆地油氣總量的69%和64%[13],盆地南部,里菲系陸源碎屑巖和白云巖厚度3 000～5 000 m,碎屑巖沉積中發(fā)育的多套暗色泥巖沉積,含豐富的有機(jī)質(zhì)。其中,拜基特隆起區(qū)烴源巖有機(jī)質(zhì)平均含量為0.75%～6%,最高達(dá)21%,厚度30～200 m;濱帕托姆坳陷烴源巖有機(jī)質(zhì)平均含量0.6%～1.7%,最高達(dá)4.0%[13]。里菲系烴源巖經(jīng)歷了多期生烴演化,最早的生烴始于晚里菲世中期,在經(jīng)歷了晚里菲世晚期的構(gòu)造變動(dòng)之后,里菲系烴源巖的生烴作用在文德紀(jì)和寒武紀(jì)得以恢復(fù),部分生烴一直持續(xù)到早三疊世。

圖3 東西伯利亞盆地南部生儲(chǔ)蓋組合圖

圖4 東西伯利亞盆地里菲系烴源巖分布圖

Bazhenova T K等研究者2011年指出了文德系泥巖也具有很強(qiáng)的生烴潛力,雖然文德系烴源巖有機(jī)質(zhì)平均含量不高,為0.2%～0.5%,但烴源巖分布范圍非常廣泛,除地臺(tái)西南角濱薩彥-葉尼塞坳陷和東部及北部古隆起區(qū)外,盆地內(nèi)2/3的地區(qū)都分布有文德系烴源巖,其中以濱帕托姆坳陷的生烴潛力最大,文德系烴源巖于中—晚寒武世開(kāi)始生烴,局部地區(qū)生烴持續(xù)到早三疊世[14]。

2.2 儲(chǔ)集層

東西伯利亞盆地南部主要發(fā)育里菲系碳酸鹽巖、下文德統(tǒng)碎屑巖、上文德統(tǒng)—下寒武統(tǒng)碳酸鹽巖三套儲(chǔ)層[7,10-12,15],但是在不同構(gòu)造單元分布有所差異,見(jiàn)圖5。

圖5 東西伯利亞盆地南部不同構(gòu)造單元儲(chǔ)層分布圖

2.2.1 里菲系碳酸鹽巖

里菲系碳酸鹽巖儲(chǔ)層分布于盆地西部的拜基特隆起區(qū),為風(fēng)化殼儲(chǔ)層,包括多套以硅質(zhì)疊層石為主的白云巖沉積,地層傾角通常為3°～5°,在靠近斷裂帶的區(qū)域,地層傾角達(dá)到30°～50°或更大。儲(chǔ)層裂縫發(fā)育,為裂縫型及溶洞-裂縫型儲(chǔ)層,儲(chǔ)層平均孔隙度為1.5%,滲透率0.001×10-3～40×10-3μm2,最大可達(dá) 1 000×10-3μm2,儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)[16-18]。

2.2.2 下文德統(tǒng)碎屑巖

下文德統(tǒng)碎屑巖沿早文德紀(jì)古斜坡區(qū)廣泛分布,沉積于基底或里菲系之上,通常厚50～150 m,向西南、南和東部增厚,最厚達(dá)600 m以上,向北和西北方向逐漸減薄并局部尖滅,由多旋回沉積的砂巖、粉砂巖和泥巖交互層組成,局部夾膏鹽巖和碳酸鹽巖。砂巖儲(chǔ)層發(fā)育于多旋回沉積的底部,以石英砂巖為主,總厚度達(dá)0～100 m,自上而下主要?jiǎng)澐殖霭╒3、V5、V10、V13、V14等3～5套儲(chǔ)層,見(jiàn)圖5。含油氣層常呈帶狀分布,孔隙度8%～21%、滲透率10×10-3～30×10-3μm2,各層物性特征以及在不同油田發(fā)育程度有所差異[19-21]。

2.2.3 上文德—下寒武統(tǒng)碳酸鹽巖

上文德—下寒武統(tǒng)碳酸鹽巖厚40～150 m,沉積于下文德統(tǒng)碎屑巖之上,屬于季爾組上部、達(dá)尼洛夫組和烏索爾組下部,主要由白云巖組成,含泥巖及鹽巖夾層,目前僅在涅普-鮑圖奧賓隆起區(qū)有工業(yè)油氣發(fā)現(xiàn),從上到下分別為:奧欣層(B1-2層)、烏斯季庫(kù)特(B3和B5層)和普里奧布拉任層(B12層)[22-24],見(jiàn)圖5?？紫额?lèi)型包括裂縫型、溶洞型、孔隙型,其中奧欣層為主力儲(chǔ)層,為強(qiáng)烈白云巖化的藻類(lèi)灰?guī)r,孔隙度4%～15%,滲透率平均為0.5×10-3～20×10-3μm2,最大可達(dá)100×10-3μm2以上,總厚度為25～80 m,有效厚度10～30 m[24]。

2.3 蓋層

東西伯利亞盆地廣泛分布的下—中寒武統(tǒng)鹽巖、碳酸鹽巖層,總厚度 1 200～2 000 m,其中包含3～5套鹽巖層,基本為層狀穩(wěn)定分布,每一套鹽巖層的厚度大于100 m,與碳酸鹽巖儲(chǔ)層形成了交互層,為主要的區(qū)域性蓋層,另外直接分布于儲(chǔ)層之上泥巖層為各油氣層重要的局部蓋層[7,12,15]。

2.4 圈閉特征

研究區(qū)內(nèi)發(fā)育構(gòu)造、巖性、地層等多種類(lèi)型圈閉,但以巖性-構(gòu)造復(fù)合圈閉為主。圈閉類(lèi)型具有明顯的區(qū)域分布特點(diǎn)。拜基特隆起里菲系碳酸鹽巖主要為風(fēng)化殼形成的地層-構(gòu)造圈閉見(jiàn)圖6-a),涅普-鮑圖奧賓隆起的東北部褶皺和斷裂作用非常強(qiáng)烈,圈閉類(lèi)型有構(gòu)造圈閉、構(gòu)造-巖性圈閉、巖性-構(gòu)造圈閉,見(jiàn)圖6-b)～d)[7,12,20]。

a)地層-構(gòu)造油氣藏

b)構(gòu)造油氣藏

c)構(gòu)造-巖性油氣藏

d)巖性-構(gòu)造油氣藏

圖6 東西伯利亞盆地南部油氣藏圈閉類(lèi)型圖

3 油氣分布特征及主控因素探討

研究區(qū)已探明石油儲(chǔ)量約50%分布于里菲系碳酸鹽巖中,32%分布于下文德統(tǒng)砂巖、18%分布于上文德—下寒武統(tǒng)碳酸鹽巖中[15];探明天然氣儲(chǔ)量主要分布于下文德統(tǒng)砂巖中,其中儲(chǔ)層為下文德統(tǒng)砂巖的科維克金巨型凝析氣田的儲(chǔ)量約占該盆地探明天然氣儲(chǔ)量的80%。在平面上,最有利的油氣聚集帶位于各隆起高部位,如尤魯布?xì)J-托霍姆油氣聚集帶位于拜基特隆起中部的卡莫夫凸起區(qū),而在涅普-鮑圖奧賓隆起區(qū)的涅普和米爾寧凸起形成了主要的油氣聚集區(qū)。

3.1 生儲(chǔ)蓋組合受盆地早期演化控制

盆地含油氣層系主要形成于坳拉谷和克拉通盆地早期。在坳拉谷內(nèi)形成的暗色泥巖是盆地主要的烴源巖,里菲系白云巖在經(jīng)歷了里菲紀(jì)末期構(gòu)造翻轉(zhuǎn)后形成的風(fēng)化殼是盆地主要的儲(chǔ)集層,文德紀(jì)以來(lái)在盆地邊緣廣泛沉積了文德系—下寒武統(tǒng)碎屑巖、碳酸鹽巖和碳酸鹽巖-蒸發(fā)巖沉積組合,形成了重要的儲(chǔ)蓋組合。

3.2 有利儲(chǔ)層受古地形及沉積環(huán)境控制

里菲系古風(fēng)化殼主要分布于拜基特隆起,儲(chǔ)層的發(fā)育程度受風(fēng)化殼中裂縫及孔洞發(fā)育程度的控制。早文德紀(jì)時(shí)期,盒地南部為向東南、南和西南傾斜的斜坡區(qū),下文德統(tǒng)碎屑巖形成于海侵早期,除在局部洼地形成了底礫層外,沿古海岸線形成了廣泛分布的碎屑巖沉積,有利砂體主要形成于濱岸、潮汐三角洲等環(huán)境中。上文德—下寒武統(tǒng)碳酸鹽巖發(fā)育多套碳酸鹽巖儲(chǔ)層,形成于盆地最大海侵期,儲(chǔ)層的分布與沉積環(huán)境、后期成巖改造(再結(jié)晶和淋濾作用)、斷裂發(fā)育程度有關(guān)[9-10,16,18,25]。

3.3 油氣分布受多期構(gòu)造作用影響

油氣聚集帶主要分布于隆起區(qū)、鞍部、斜坡區(qū)高部位,這與盆地經(jīng)歷的多期構(gòu)造作用及長(zhǎng)期生烴歷史有關(guān)。由于多期構(gòu)造作用使早期形成的油氣圈閉被破壞,油氣大多經(jīng)歷了多次運(yùn)移,新的構(gòu)造高部位成為最有利的油氣聚集區(qū),處于油氣運(yùn)移通道的斜坡帶在合適的條件下也可以形成油氣聚集,另外一些古油氣藏在一定條件下也得以保存。

4 油氣資源及勘探潛力

目前,東西伯利亞盆地南部共發(fā)現(xiàn)油田9個(gè),氣田15個(gè),油氣田46個(gè),其中巨型(石油可采儲(chǔ)量>3×108t)和大型(石油可采儲(chǔ)量 3 000×108～30 000×108t)油氣田共36個(gè),最大的油田為尤魯布?xì)J-托霍姆油田,最大的氣田為科維克金氣田[2,15],各油氣田儲(chǔ)量見(jiàn)表1。2005年以來(lái)俄羅斯加大了該地區(qū)的油氣勘探工作,多次制定地震、鉆井等地質(zhì)勘探計(jì)劃,推出了200多個(gè)許可證區(qū)塊,僅2006年以來(lái)就發(fā)現(xiàn)了30個(gè)油氣田,新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量約3×108t,其中最大的發(fā)現(xiàn)是北塔拉坎油田和北達(dá)尼羅夫油田[26]。

表1 東西伯利亞大油氣田地質(zhì)儲(chǔ)量表

油氣田發(fā)現(xiàn)年份石油/108 t天然氣/108 m3A+B+C 1級(jí)C 2級(jí)A+B+C 1級(jí)C 2級(jí)構(gòu)造單元尤魯布?xì)J-托霍姆19824.0211.131 4372 665庫(kù)尤姆賓19722.985.262051 250索賓19820.140.611 403146拜基特隆起杜利斯明19806.700.42627137上喬19774.892.47161842塔拉坎19843.490.8043794中鮑圖奧賓19702.681.421 641423恰揚(yáng)金19791.950.447 0597 263上維柳昌19751.5032.21 396697涅普-鮑圖奧賓隆起科維克金1987——14 0645 720安加拉階地

根據(jù)西伯利亞地質(zhì)地球物理礦產(chǎn)科學(xué)研究院2011年評(píng)價(jià)結(jié)果,東西伯利亞盆地原始地質(zhì)資源量約為 1 088×108t油氣當(dāng)量,其中石油為481×108t,天然氣為52×1012m3,目前盆地總體探明程度僅為16%,且已發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量的探明程度僅為37%左右[26]。Melnikov N V等評(píng)價(jià)南部地區(qū)待發(fā)現(xiàn)石油可采資源量總計(jì)可達(dá)38×108t,其中拜基特和涅普-鮑圖奧賓隆起分別為10×108t和23×108t[15]。

5 認(rèn)識(shí)和結(jié)論

1)東西伯利亞盆地早期構(gòu)造沉積演化形成了良好的生儲(chǔ)蓋組合,為盆地的含油氣性奠定了基礎(chǔ)。裂谷期形成了里菲系泥巖為主的烴源巖,裂谷晚期的反轉(zhuǎn)構(gòu)造形成的碳酸鹽巖風(fēng)化殼及克拉通早期海侵期形成的下文德統(tǒng)碎屑巖和上文德—下寒武統(tǒng)碳酸鹽巖與下—中寒武統(tǒng)上部巨厚的膏鹽巖構(gòu)成了良好的儲(chǔ)蓋組合。

2)受多期構(gòu)造演化的影響,盆地內(nèi)斷裂、褶皺構(gòu)造發(fā)育,各區(qū)域構(gòu)造隆起區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜,構(gòu)造圈閉發(fā)育;同時(shí)受古地形、沉積環(huán)境以及后期成巖作用的影響,盆地內(nèi)儲(chǔ)層非均質(zhì)性比較強(qiáng),因此,圈閉類(lèi)型以巖性-構(gòu)造復(fù)合型圈閉為主。

3)東西伯利亞盆地具有巨大的油氣潛力,但是勘探程度相差較大,各構(gòu)造隆起高部位勘探程度高,也發(fā)現(xiàn)了眾多油氣田,而廣大斜坡區(qū)勘探程度較低,預(yù)測(cè)發(fā)育巖性圈閉,是未來(lái)重要的勘探領(lǐng)域。