东西伯利亚盆地南部油气分布特征及主控因素

王素花 高书琴 唐春梅 孔令洪

1. 中国石油勘探开发研究院, 北京 100083;2. 中国石油国际勘探开发有限公司俄罗斯公司, 俄罗斯 莫斯科 117373

0 前言

东西伯利亚盆地位于俄罗斯东部,面积约350×104km2,北半部位于北极圈之内,是世界上最古老的沉积盆地之一。其油气勘探始于20世纪20—30年代,1961年在寒武系和文德系发现了第一个油田马尔科夫,1972年在里菲系发现了首个油气田库尤姆宾[1],到目前为止,在里菲—寒武系中共发现了70多个油气田,探明石油地质储量约81×108t,天然气约8.8×1012m3[2]。

东西伯利亚盆地南部油气田是中俄油气管道的主要油气源区,有必要对该地区的油气分布特征和控制因素进行分析,以评价该地区的油气资源及勘探潜力。

1 区域地质背景

东西伯利亚盆地是世界上最古老的克拉通沉积盆地之一,盆地除西界以深大断裂与西西伯利亚盆地相接外,周缘均以不同的褶皱带为界。盆地内部发育大型隆起和坳陷构造单元,见图1[3-7]。已发现的油气田主要分布在盆地南部地区的拜基特隆起、涅普-鲍图奥宾隆起及卡坦格鞍部和安加拉-勒拿阶地,其次分布在盆地北缘和东北缘的中生代前陆坳陷。

盆地基底为太古代和早元古代变质杂岩,在基底之上沉积了里菲系以来巨厚的沉积地层,厚度约 3 000～9 000 m,盆地南部下—中寒武统地层广泛出露于地表,上寒武统及更年轻的地层仅在局部地区分布,厚度0～500 m,见图2[7-8],剖面位置见图1。

图1 东西伯利亚盆地构造单元划分和油气田分布图

图2 东西伯利亚盆地地质剖面图

根据构造和沉积地层特征,盆地演化总体上可以划分为4个阶段[3,6-9]:里菲纪坳拉谷阶段、文德—三叠纪克拉通阶段、侏罗—白垩纪前陆坳陷阶段和古近—第四纪整体隆升阶段。其中,在里菲纪坳拉谷阶段形成了盆地内主要的烃源岩,而克拉通阶段早期形成的碎屑岩、碳酸盐岩和泥岩、膏盐岩构成了盆地内主要的成藏组合,对于油气生成与聚集具有重要作用。

2 石油地质特征

东西伯利亚盆地南部主要勘探目的层包括里菲系碳酸盐岩、下文德统碎屑岩和上文德统—下寒武统碳酸盐岩储层[7,9-12],里菲系多套暗色泥岩为盆地主力烃源岩,巨厚的下寒武统上部盐岩层是可靠的区域性盖层,多期构造运动为油气运移及成藏提供了有利条件,见图3～4。

2.1 烃源岩

里菲系泥岩是东西伯利亚盆地最主要的烃源岩,Kontorovich A E于1999年指出,里菲系生成的油气量分别占盆地油气总量的69%和64%[13],盆地南部,里菲系陆源碎屑岩和白云岩厚度3 000～5 000 m,碎屑岩沉积中发育的多套暗色泥岩沉积,含丰富的有机质。其中,拜基特隆起区烃源岩有机质平均含量为0.75%～6%,最高达21%,厚度30～200 m;滨帕托姆坳陷烃源岩有机质平均含量0.6%～1.7%,最高达4.0%[13]。里菲系烃源岩经历了多期生烃演化,最早的生烃始于晚里菲世中期,在经历了晚里菲世晚期的构造变动之后,里菲系烃源岩的生烃作用在文德纪和寒武纪得以恢复,部分生烃一直持续到早三叠世。

图3 东西伯利亚盆地南部生储盖组合图

图4 东西伯利亚盆地里菲系烃源岩分布图

Bazhenova T K等研究者2011年指出了文德系泥岩也具有很强的生烃潜力,虽然文德系烃源岩有机质平均含量不高,为0.2%～0.5%,但烃源岩分布范围非常广泛,除地台西南角滨萨彦-叶尼塞坳陷和东部及北部古隆起区外,盆地内2/3的地区都分布有文德系烃源岩,其中以滨帕托姆坳陷的生烃潜力最大,文德系烃源岩于中—晚寒武世开始生烃,局部地区生烃持续到早三叠世[14]。

2.2 储集层

东西伯利亚盆地南部主要发育里菲系碳酸盐岩、下文德统碎屑岩、上文德统—下寒武统碳酸盐岩三套储层[7,10-12,15],但是在不同构造单元分布有所差异,见图5。

图5 东西伯利亚盆地南部不同构造单元储层分布图

2.2.1 里菲系碳酸盐岩

里菲系碳酸盐岩储层分布于盆地西部的拜基特隆起区,为风化壳储层,包括多套以硅质叠层石为主的白云岩沉积,地层倾角通常为3°～5°,在靠近断裂带的区域,地层倾角达到30°～50°或更大。储层裂缝发育,为裂缝型及溶洞-裂缝型储层,储层平均孔隙度为1.5%,渗透率0.001×10-3～40×10-3μm2,最大可达 1 000×10-3μm2,储层非均质性强[16-18]。

2.2.2 下文德统碎屑岩

下文德统碎屑岩沿早文德纪古斜坡区广泛分布,沉积于基底或里菲系之上,通常厚50～150 m,向西南、南和东部增厚,最厚达600 m以上,向北和西北方向逐渐减薄并局部尖灭,由多旋回沉积的砂岩、粉砂岩和泥岩交互层组成,局部夹膏盐岩和碳酸盐岩。砂岩储层发育于多旋回沉积的底部,以石英砂岩为主,总厚度达0～100 m,自上而下主要划分出包括V3、V5、V10、V13、V14等3～5套储层,见图5。含油气层常呈带状分布,孔隙度8%～21%、渗透率10×10-3～30×10-3μm2,各层物性特征以及在不同油田发育程度有所差异[19-21]。

2.2.3 上文德—下寒武统碳酸盐岩

上文德—下寒武统碳酸盐岩厚40～150 m,沉积于下文德统碎屑岩之上,属于季尔组上部、达尼洛夫组和乌索尔组下部,主要由白云岩组成,含泥岩及盐岩夹层,目前仅在涅普-鲍图奥宾隆起区有工业油气发现,从上到下分别为:奥欣层(B1-2层)、乌斯季库特(B3和B5层)和普里奥布拉任层(B12层)[22-24],见图5。孔隙类型包括裂缝型、溶洞型、孔隙型,其中奥欣层为主力储层,为强烈白云岩化的藻类灰岩,孔隙度4%～15%,渗透率平均为0.5×10-3～20×10-3μm2,最大可达100×10-3μm2以上,总厚度为25～80 m,有效厚度10～30 m[24]。

2.3 盖层

东西伯利亚盆地广泛分布的下—中寒武统盐岩、碳酸盐岩层,总厚度 1 200～2 000 m,其中包含3～5套盐岩层,基本为层状稳定分布,每一套盐岩层的厚度大于100 m,与碳酸盐岩储层形成了交互层,为主要的区域性盖层,另外直接分布于储层之上泥岩层为各油气层重要的局部盖层[7,12,15]。

2.4 圈闭特征

研究区内发育构造、岩性、地层等多种类型圈闭,但以岩性-构造复合圈闭为主。圈闭类型具有明显的区域分布特点。拜基特隆起里菲系碳酸盐岩主要为风化壳形成的地层-构造圈闭见图6-a),涅普-鲍图奥宾隆起的东北部褶皱和断裂作用非常强烈,圈闭类型有构造圈闭、构造-岩性圈闭、岩性-构造圈闭,见图6-b)～d)[7,12,20]。

a)地层-构造油气藏

b)构造油气藏

c)构造-岩性油气藏

d)岩性-构造油气藏

图6 东西伯利亚盆地南部油气藏圈闭类型图

3 油气分布特征及主控因素探讨

研究区已探明石油储量约50%分布于里菲系碳酸盐岩中,32%分布于下文德统砂岩、18%分布于上文德—下寒武统碳酸盐岩中[15];探明天然气储量主要分布于下文德统砂岩中,其中储层为下文德统砂岩的科维克金巨型凝析气田的储量约占该盆地探明天然气储量的80%。在平面上,最有利的油气聚集带位于各隆起高部位,如尤鲁布钦-托霍姆油气聚集带位于拜基特隆起中部的卡莫夫凸起区,而在涅普-鲍图奥宾隆起区的涅普和米尔宁凸起形成了主要的油气聚集区。

3.1 生储盖组合受盆地早期演化控制

盆地含油气层系主要形成于坳拉谷和克拉通盆地早期。在坳拉谷内形成的暗色泥岩是盆地主要的烃源岩,里菲系白云岩在经历了里菲纪末期构造翻转后形成的风化壳是盆地主要的储集层,文德纪以来在盆地边缘广泛沉积了文德系—下寒武统碎屑岩、碳酸盐岩和碳酸盐岩-蒸发岩沉积组合,形成了重要的储盖组合。

3.2 有利储层受古地形及沉积环境控制

里菲系古风化壳主要分布于拜基特隆起,储层的发育程度受风化壳中裂缝及孔洞发育程度的控制。早文德纪时期,盒地南部为向东南、南和西南倾斜的斜坡区,下文德统碎屑岩形成于海侵早期,除在局部洼地形成了底砾层外,沿古海岸线形成了广泛分布的碎屑岩沉积,有利砂体主要形成于滨岸、潮汐三角洲等环境中。上文德—下寒武统碳酸盐岩发育多套碳酸盐岩储层,形成于盆地最大海侵期,储层的分布与沉积环境、后期成岩改造(再结晶和淋滤作用)、断裂发育程度有关[9-10,16,18,25]。

3.3 油气分布受多期构造作用影响

油气聚集带主要分布于隆起区、鞍部、斜坡区高部位,这与盆地经历的多期构造作用及长期生烃历史有关。由于多期构造作用使早期形成的油气圈闭被破坏,油气大多经历了多次运移,新的构造高部位成为最有利的油气聚集区,处于油气运移通道的斜坡带在合适的条件下也可以形成油气聚集,另外一些古油气藏在一定条件下也得以保存。

4 油气资源及勘探潜力

目前,东西伯利亚盆地南部共发现油田9个,气田15个,油气田46个,其中巨型(石油可采储量>3×108t)和大型(石油可采储量 3 000×108～30 000×108t)油气田共36个,最大的油田为尤鲁布钦-托霍姆油田,最大的气田为科维克金气田[2,15],各油气田储量见表1。2005年以来俄罗斯加大了该地区的油气勘探工作,多次制定地震、钻井等地质勘探计划,推出了200多个许可证区块,仅2006年以来就发现了30个油气田,新增探明地质储量约3×108t,其中最大的发现是北塔拉坎油田和北达尼罗夫油田[26]。

表1 东西伯利亚大油气田地质储量表

油气田发现年份石油/108 t天然气/108 m3A+B+C 1级C 2级A+B+C 1级C 2级构造单元尤鲁布钦-托霍姆19824.0211.131 4372 665库尤姆宾19722.985.262051 250索宾19820.140.611 403146拜基特隆起杜利斯明19806.700.42627137上乔19774.892.47161842塔拉坎19843.490.8043794中鲍图奥宾19702.681.421 641423恰扬金19791.950.447 0597 263上维柳昌19751.5032.21 396697涅普-鲍图奥宾隆起科维克金1987——14 0645 720安加拉阶地

根据西伯利亚地质地球物理矿产科学研究院2011年评价结果,东西伯利亚盆地原始地质资源量约为 1 088×108t油气当量,其中石油为481×108t,天然气为52×1012m3,目前盆地总体探明程度仅为16%,且已发现储量的探明程度仅为37%左右[26]。Melnikov N V等评价南部地区待发现石油可采资源量总计可达38×108t,其中拜基特和涅普-鲍图奥宾隆起分别为10×108t和23×108t[15]。

5 认识和结论

1)东西伯利亚盆地早期构造沉积演化形成了良好的生储盖组合,为盆地的含油气性奠定了基础。裂谷期形成了里菲系泥岩为主的烃源岩,裂谷晚期的反转构造形成的碳酸盐岩风化壳及克拉通早期海侵期形成的下文德统碎屑岩和上文德—下寒武统碳酸盐岩与下—中寒武统上部巨厚的膏盐岩构成了良好的储盖组合。

2)受多期构造演化的影响,盆地内断裂、褶皱构造发育,各区域构造隆起区内构造复杂,构造圈闭发育;同时受古地形、沉积环境以及后期成岩作用的影响,盆地内储层非均质性比较强,因此,圈闭类型以岩性-构造复合型圈闭为主。

3)东西伯利亚盆地具有巨大的油气潜力,但是勘探程度相差较大,各构造隆起高部位勘探程度高,也发现了众多油气田,而广大斜坡区勘探程度较低,预测发育岩性圈闭,是未来重要的勘探领域。