俄罗斯主要含油气盆地油气成藏要素分析

俄罗斯主要含油气盆地油气成藏要素分析

俄罗斯的油气勘探历史悠久，勘探面积巨大。其中，石油勘探开发历史150多年，天然气勘探历史60多年。俄罗斯境内陆上和海域油气远景勘探面积达1290万km2,发育西西伯利亚和东西伯利亚两个巨型富油气盆地和东巴伦支海、伏尔加—乌拉尔等多个大型富油气盆地。截至2012年底,已发现油气田3573个,石油和天然气资源均非常丰富。俄罗斯油气储产量和待发现资源在全球油气资源中均占有重要的地位。据BP统计,截至2011年底,俄罗斯剩余石油探明储量约占全球5.3%,剩余天然气储量约占全球21.4%;2011年,俄罗斯生产石油5.11亿t,约占全球石油产量的12.8%;天然气产量6070亿m3,约占全球天然气产量的18.5%。通常,俄罗斯每5年对其境内油气储量和资源量进行系统评估研究。1991年苏联解体后,深入细致的评估工作中断。1993年公布的第八次资源评价结果是比较系统的一次,评价结果显示俄罗斯待发现石油资源量达454亿t,待发现天然气资源量达236万亿m3,西西伯利亚盆地、东西伯利亚盆地以及海域大陆架是待发现油气资源最丰富的地区。美国地质调查局(USGS)2000年也公布了前苏联地区待发现油气资源评价,结果也显示俄罗斯待发现油气资源非常丰富,其中石油(包括凝析油)约占全球的12.3%,天然气约占全球的22.5%。待发现资源量是油气资源中一个重要的组成部分,待发现资源量的大小决定着一个盆地的勘探潜力。本次资源评价是在石油地质研究的基础上,以成藏组合为基本评价单元,采用油藏发现过程法对盆地待发现石油和天然气资源进行评价。油气成藏组合是一个具有实际意义的勘探规划单元,以成藏组合作为评价单元的评价成果将会更有利于油气勘探的规划和决策。1晚古生代盆地沉积演化从基底构造性质分析,俄罗斯主要构造单元包括东欧和西伯利亚两大前寒武纪古克拉通以及西西伯利亚和远东古生代—新生代形成的三大褶皱区,克拉通和褶皱区呈南北向条带状展布。俄罗斯主要含油气盆地的形成和演化与区域构造演化密切相关,不同类型盆地受不同时期构造控制。太古宙—元古宙时俄罗斯地区两个古老的克拉通仅在东西伯利亚区域发生变质与岩浆作用,形成世界上最古老的克拉通地台区。晚里菲世该区域开始形成稳定沉积盆地。文德纪—寒武纪该区域发生完整的海进海退旋回,沉积发育了目前东西伯利亚盆地最重要的油气生储盖组合,东西伯利亚盆地初步形成。古生代时古乌拉尔洋在奥陶纪裂开,在西伯利亚地台和东欧板块之间发育浅海陆棚和陆坡,沉积发育了西西伯利亚及其以西盆地下古生界地层,伏尔加—乌拉尔地区沉积了厚度较大的晚古生代沉积。早石炭世时,古乌拉尔洋开始关闭,东欧板块和西伯利亚板块之间发生的首次碰撞、挤压和逆掩作用,在乌拉尔山脉西侧形成了前陆冲断带,蒂曼—伯朝拉等盆地初步形成。早中生代(三叠纪)全球迎来大范围裂谷发育期,俄罗斯地区在晚二叠世—早三叠世原泛大陆解体,形成北极-北大西洋巨型裂谷系统。本地区在该裂谷系统之上形成了富含油气的西西伯利亚盆地和富气的东巴伦支海等盆地。中生代晚期(晚白垩世)太平洋板块向欧亚大陆板块俯冲、挤压,俄罗斯远东地区在中生代基底上经过同生裂谷和裂谷后期两个构造旋回,发育了一系列弧后盆地,即北萨哈林、北鄂霍茨克、阿纳德尔和哈泰尔卡盆地。根据全球沉积盆地动态分类方法,俄罗斯地区现今主要发育四大类富油气盆地,包括克拉通盆地、大陆裂谷盆地、前陆盆地和弧后盆地(图1)。东西伯利亚克拉通盆地包括西伯利亚古克拉通及克拉通周缘坳陷,包括拜基特隆起、安加拉—叶尼赛阶地、维柳伊坳陷等一系列次盆地,克拉通区以元古宇—下古生界沉积为主,克拉通边缘坳陷则以中生界和新生界为主。前陆盆地主要分布在乌拉尔山以西,主要包括蒂曼—伯朝拉盆地、伏尔加—乌拉尔盆地和北高加索盆地3个前陆盆地,前两个盆地前陆阶段由中石炭世至三叠纪东欧板块与哈萨克板块和西西伯利亚板块碰撞形成,主要沉积层系为古生界;北高加索盆地前陆较新,主要形成于渐新世劳亚古陆和阿拉伯板块碰撞,大高加索褶皱带隆升时期,沉积层系为中新生界。乌拉尔山和西伯利亚克拉通之间的西西伯利亚盆地,是在早三叠世裂谷体系上叠合巨厚晚三叠世以来坳陷沉积(主要为侏罗系和白垩系)的大陆裂谷盆地;东巴伦支海则是在古生代被动大陆边缘沉积的基础上经过三叠纪裂谷和侏罗纪以来坳陷两个阶段形成的大型叠合盆地,已证实的含油气层系主要为裂谷和坳陷层序。俄罗斯远东地区主要发育一系列弧后盆地,如富气的北萨哈林盆地,以新生界沉积为主。2盆地油气资源集中规律俄罗斯地区油气分布地层跨度大,分布层系多,从里菲系至上新统均有油气发现(图2)。其中,西西伯利亚盆地油气储量主要来自侏罗系和白垩系;伏尔加—乌拉尔盆地和蒂曼—伯朝拉盆地油气主要来自上古生界泥盆系、石炭系和二叠系;东西伯利亚盆地则主要来自前寒武纪里菲系和文德系的贡献;远东地区北萨哈林盆地以天然气为主,主要来自新近系。东巴伦支海盆地油气储量主要来自三叠系和侏罗系,以侏罗系为主。含油气层系的分布和盆地类型具有密切关系,克拉通盆地油气主要来自里菲系、文德系和下古生界寒武系;克拉通边缘坳陷勘探程度比较低,发育二叠系—白垩系油气藏;前陆盆地油气主要富集于上古生界泥盆系、石炭系和二叠系,北高加索盆地前陆形成较晚,以中生界和新生界油气藏为主;大陆裂谷盆地的形成主要受泛大陆裂谷事件影响,油气藏则主要分布在侏罗系和白垩系;俄罗斯远东弧后盆地形成较晚,主要沉积层系和油气藏均为新生界。总体来看,俄罗斯地区主要发育前寒武系—下古生界、上古生界、中生界和新生界四大套含油气层系。3主要油藏系油气藏的组性能3.1里菲系-文德系成藏组合东西伯利亚盆地前寒武系—下古生界含油气层系已发现油气藏主要分布于里菲系、文德系和下寒武统3个层系(图3),以里菲系和文德系为主,可以划分为里菲系和文德系两个油气成藏组合。里菲系成藏组合已发现油气藏44个,主要以地层-构造圈闭为主。烃源岩为里菲系泥岩和泥灰岩,主力储集层为上里菲系孔洞和裂缝型碳酸盐岩,盖层主要为下寒武统膏盐岩,主要分布于盆地西南部拜基特次盆地。文德系成藏组合已发现油气藏192个,主要分布于南部涅帕—鲍图奥宾隆起和安加拉—叶尼赛次盆地。该成藏组合主力烃源岩为东侧帕托姆坳陷里菲系泥岩和泥灰岩,储集层以文德系碎屑岩为主,下寒武统膏盐岩为主要的封盖层,圈闭类型也主要以地层-构造圈闭为主。3.2成藏组合储集层结构古生界伏尔加—乌拉尔盆地上古生界泥盆系、石炭系和二叠系均有油气发现(图4),3套油气层分别发现油气藏1322个、3204个和173个,主要来自泥盆系和石炭系的贡献。烃源岩主要为泥盆系多米尼克(Domanik)组黑色泥岩,圈闭主要以构造和地层-构造圈闭为主。二叠系成藏组合储集层为下二叠统碳酸盐岩,盖层为中二叠统孔谷阶盐岩,主要分布于南伏尔加—乌拉尔次盆。石炭系成藏组合储集层为下石炭统灰岩和砂岩,盖层为中石炭统灰岩,该成藏组合在盆地中部和北部均广泛分布。泥盆系成藏组合储集层有泥盆系的碳酸盐岩也有砂岩,盖层包括泥盆系页岩和石炭系灰岩,同样在盆地中北部广泛分布。蒂曼—伯朝拉盆地上古生界和中生界均有油气藏发现,泥盆系、石炭系和二叠系均发育重要储集层。总体来看,泥盆系成藏组合油气最为富集。泥盆系成藏组合已发现油气藏504个,主要以地层-构造圈闭为主。盆地的主力烃源岩为上泥盆统多米尼克组含泥灰岩、黑色泥灰岩和黑色含钙或硅质页岩,储集层为上泥盆统孔隙型或裂缝孔隙型碳酸盐岩为主,盖层为上泥盆统泥岩,主要分布在盆地中央台地地区。3.3以构造圈闭为主的地层-构造型圈闭和油气成藏组合西西伯利亚盆地面积巨大,油气主要储集于侏罗系和白垩系。根据盆地主要储盖组合分布、含油气性以及海陆地域差异等,将西西伯利亚盆地划分为5套成藏组合,分别为南部上侏罗统—下白垩统砂岩成藏组合、南部下侏罗统早期秋明组砂岩成藏组合、北部陆上白垩系天然气成藏组合、北部陆上侏罗系天然气成藏组合和北部南喀拉海海域白垩系成藏组合(图5)。南部主要包括乌拉尔—弗罗洛夫次盆地、中鄂毕次盆地和南西西伯利亚次盆地3个次盆区,其中南部上侏罗统—下白垩统砂岩成藏组合目前已发现油气藏1863个,烃源层为下白垩统巴热诺夫(Ba-zhenovo)组、中上侏罗统泥岩;储集层为下白垩统砂岩、上侏罗统砂岩与浊积岩;盖层为下白垩统和上白垩统土伦阶泥岩;以构造圈闭为主构造,也发育地层-构造型圈闭;油气主要富集于构造高部位砂体和浊积砂岩透镜体中。南部下侏罗统早期秋明组砂岩成藏组合已发现油气藏376个,烃源层为下侏罗统托尔阶页岩;储集层为下侏罗统秋明组砂岩、下伏碳酸盐岩风化壳;盖层为中侏罗统卡洛夫阶页岩。圈闭主要以岩性圈闭为主,油气主要富集于秋明组沥青质裂缝泥岩的裂隙中和层内砂岩透镜体中。北部陆上主要包括纳迪姆—塔兹次盆地和南喀拉海—亚马尔次盆地陆上部分。其中北部陆上白垩系成藏组合已发现油气藏1629个,以天然气为主,烃源层为下白垩统泥岩和煤系;储集层为白垩系砂岩;盖层为上白垩统泥岩。圈闭以构造型圈闭为主,伴有少量砂体尖灭体地层型圈闭,油气主要富集于地层的长垣隆起区,砂泥互层有利于油气大面积充注和相互封盖。北部陆上侏罗系成藏组合已发现油气藏204个,也以天然气藏为主,烃源层为中下侏罗统煤系;储集层为侏罗系砂岩;盖层为上侏罗统泥岩。圈闭主要以构造圈闭为主,油气主要富集于地层的长垣隆起区,砂泥互层有利于油气大面积充注和相互封盖。此外,上侏罗统含煤脆性泥岩中裂隙也利于油气富集。北部喀拉海海域主要包括盆地最北部南喀拉海—亚马尔次盆地中海域部分,整体位于北极海域,勘探程度比较低,目前该成藏组合中仅发现油气藏120个。烃源岩为上侏罗统页岩和下白垩统煤系,储集层为下白垩统砂岩,盖层为上白垩统泥灰岩。圈闭以构造圈闭为主,地层上倾方向伴有地层-构造型圈闭。油气从下伏的上侏罗统—下白垩统烃源岩中,沿烃源岩中断层向上运移至储集层中富集成藏。东巴伦支海盆地油气藏赋存于三叠系和侏罗系,主要来自侏罗系。在目前已发现的5个气田中,96%的储量来自侏罗系。盆地已证实成熟的烃源岩为中下三叠统煤系倾气型页岩。侏罗系成藏组合主力储层为中上侏罗统砂岩,盖层则包括中上侏罗统页岩和下白垩统页岩,圈闭类型主要为地层构造圈闭,包括不对称背斜、地层岩性尖灭等。三叠系成藏组合主力储层为下三叠统—中三叠统砂岩,盖层为上三叠统泥岩,圈闭主要为向四周倾覆的背斜与地层圈闭及地层尖灭圈闭。3.4中新统煤系地层北萨哈林盆地油气藏主要分布于渐新统—中新统,已发现油气藏656个,主力烃源岩为中新统煤系地层,主力储层为上渐新统—下中新统硅酸盐、中新统碎屑岩储层,盖层主要为中新统泥岩,属于下生上储型成藏组合,盆地富气,主要分布于盆地陆棚和浅海区。4资源潜力评价4.1油气成藏资源量确定俄罗斯地区资源评价是国家专项全球油气资源评价中重要的一部分,因此采用了相同的评价方法。主要是以成藏组合为单元,根据成藏组合勘探程度的不同分别选择发现过程法、主观概率法和多参数类比法。对于俄罗斯主要含油气盆地油气藏发现比较多,勘探程度相对比较高的特点,主要盆地油气成藏组合均采用油气藏发现过程法进行资源量计算。远东阿纳德尔和哈泰尔卡已有油气发现,但油气藏个数少于6个的采用主观概率法。资源量汇总时采用加权蒙特卡罗模拟方法,权系数由特尔菲法确定。油气藏储量数据主要采用IHS全球能源库中油气藏资料,为了保持数据的统一,油气藏统计数据均截至2008年年底。4.2成藏组合对油气勘探潜力的预测资源评价结果显示俄罗斯地区10个含油气盆地(图2)的31个油气成藏组合待发现石油资源量165亿t,待发现天然气资源量49亿m3,凝析油17.6亿t。其中,待发现油气资源量比较多的盆地有西西伯利亚盆地、东西伯利亚盆地、东巴伦支海盆地和北萨哈林盆地;蒂曼—伯朝拉盆地、北高加索盆地和伏尔加—乌拉尔山盆地是俄罗斯的老的油气工业区,待发现资源量仍在4.1亿t之上;远东北鄂霍茨克盆地、阿纳德尔盆地和哈泰尔卡盆地待发现资源量较小。待发现资源量的评价结果反映的是在目前的经济技术条件下,在未来30年内盆地可发现的油气资源量。以成藏组合为单元的资源评价结果从平面上和纵向上指出了地区和盆地未来的勘探潜力。平面上,西西伯利亚盆地、东西伯利亚盆地、东巴伦支海和北萨哈林盆地待发现油气资源最为丰富;纵向上,前寒武系、三叠系、侏罗系、白垩系和第三系待发现资源量比较丰富(图6);从油气性质来看,天然气待发现资源量略多于石油,西西伯利亚北部、东巴伦支海和东西比利亚是天然气资源的富集区。本次评价中,西西伯利亚老油气区待发现资源量仍然非常巨大,主要原因在于岩性地层等特殊圈闭类型勘探程度仍非常低,仍具有非常大的勘探潜力。北部北极海域于2000年发现两个白垩系大气田,初步证实了区域白垩系成藏组合的勘探潜力,大量的未钻大型构造圈闭则显示了区域的天然气资源潜力。东西伯利亚盆地除前寒武系成藏组合外,盆地边缘坳陷二叠系—白垩系也具有很大的资源潜力,盆地北部叶尼塞—哈坦加坳陷具有和西西伯利亚盆地北部同样的资源条件,勘探程度极低,且成藏组合已获大气田证实;盆地东部勒拿—维柳伊坳陷发育优质的厚层煤系烃源岩,成藏组合内已发现大气田,勘探程度低,具有较大的勘探潜力。伏尔加—乌拉尔盆地、蒂曼—伯朝拉盆地以及北高加索盆地是俄罗斯老的石油工业基地,总体勘探程度比较