西西伯利亚盆地

西西伯利亚盆地一、 盆地概况 西西伯利亚含油气盆地是俄罗斯联邦面积最大、油气储量最大和产量最高的一个含油气盆地，也是70年代以来世界上新开发的特大型含油气盆地之一。其地理位置大体在东经60度以东，90度以西及北纬73度以南，54度以北的范围内。盆地西缘以乌拉尔山脉为界，东缘以叶尼塞河为界，与东西伯利亚山地相邻，难免邻接阿尔泰山系和萨彦岭及哈萨克丘陵地带，北缘为喀拉海，濒临北冰洋。盆地总面积约350万平方千米。如把盆地向北部海区延伸大陆架部分也包括在内（现已探明有良好油气远景），西西伯利亚盆地总面积可达400420万平方千米。 盆地内地地势低洼，平地海拔在150米以下，故有西西伯利亚平原或低地之称，区内湖泽分布广泛，有3000多个大小不等的湖泊或沼泽地。总体上其地形是南高北低，缓缓向北倾斜，在北部的北极圈内包括半岛区是永久冻土带；中部，包括鄂毕河中游及额尔齐斯中游以北的广大地区遍布泥泞的沼泽；南部为草原。盆地海拔50200米。盆地中水系发育，河流、湖泊和沼泽区面积占80%左右，因此，盆地中真正的陆地面积只有150万平方千米。 盆地内第四系覆盖巨厚，北极圈以南森林和草原广泛分布。全区气候时分寒冷，冬季时间长达半年以上，从南向北气温在-40度-60度内变化。年平均气温在0下。区内年降雨量为4001200mm，蒸发量小，土壤以沙土及粉砂土为主，缺少泥质土。对植被生长不利，农作物仅能生长于最南部低地和平原区，那里气温相对高些，特别是夏天，时间较长。区内建筑材料非常缺乏，除木材外，其他工业用或民用材料均依靠外运。目前每年需从外地运入各种建筑物和设备600万t以上，今年来又有不断增加的趋势。全区人烟稀少，在平原范围内，基本上无长途公路，交通困难。发现油田后，修建了唯一的一条秋明苏尔古特下瓦尔托夫斯克的铁路，全长约1000km，野外需用履带式水陆两用车开展工作。 秋明、新西伯利亚等地区已成为行政、文化、交通和工业中心。 西西伯利亚是一个稳定的地台型盆地，尤其资源相当丰富，自秋明油田发现以来，对前苏联石油产量从3亿迅速增加到6亿起了关键作用。二、 地层特征 从三叠系到第三系可分为九个区域性地层群。三叠系最早在50年代初在乌拉尔和图尔盖东坡的中生代深凹陷中发现，以后在盆地的中部、东南部和北部的裂谷-地堑中又不断发现，但是其分布不连续，主要为陆相岩系，在南部与古生界为不整合接触关系，在北部与二叠系基本上是连续过度关系。 侏罗系地层主要划分为两个群，其中除了少量地区出现了海相地层外，大部分地区一般为陆相含煤碎屑岩、灰色碎屑岩以及含油气的砂-泥岩系沉积。 白垩系地层主要为泥岩夹砂岩，向东部砂岩和粉砂岩增加，大多为海相沉积，少量为陆相杂色泥岩沉积。在部分地区，陆相沉积地层居多，主要为灰色砂。 第三系底层岩性主要是海相地层，由灰色泥岩、泥质硅质岩和硅质岩组成。中层为湖相、冲击相、沼泽相沉积，主要为灰色砂岩、粉砂岩和泥岩互层。上部地层为灰色砂岩和泥岩不均匀互层，并夹有褐煤和泥煤层，沉积盆地边缘为杂色砂岩-泥岩。 第四系底部为前冰川期沉积物，主要为下更新统的湖泊、河流冲击相砂，泥质沉积物。第四系下部或中、下部为区域性冰川组沉积物；北部为冰川相、冰川-海相沉积；中部和南部为坡积-冲积和湖相沉积。北部地区以亚砂土和亚粘土为主，含有海相动物和植物化石。上更新统主要是湖相-河流冲积相堆积砂屑层、亚粘土层和粘土层。 全新统为河漫滩阶地砂、泥质沉积物。三、 生储盖特征 盆地基底和中、新生带沉积盖层之间，存在着一套古生界。它具有单独的构造属性、独特的沉积建造，与其上的中、新生界完全不同，因而把古生代称为中间构造层。1、 油气的生成 在盆地东南部地区，上述礁相和近礁相灰岩建造广泛，其范围一直可延伸到古生代纽罗丽斯海盆的西部，向东到坦巴耶沃以东，瓦休甘河以北地区，在该区钻井中或由地震查明的礁体有11个。 在这些礁体及与其相邻的近礁相灰岩分布区中，古生界碳酸盐岩具有十分有利的油气生成和聚集条件。 1）、这套古生界富含有机质，且厚度大。微量有机物的热解实验表明，其中的有机质经分解后可生成31%的石油，生物灰岩和近礁相灰岩中含有大量沥青，并见有许多油苗，有机质成熟度比上覆侏罗系岩层高，已达高成熟-过成熟，因而以生气为主，油较少。 2）、储集性能良好，孔隙、裂隙和孔洞发育，由于次生淋滤和溶蚀作用，加上白云岩作用，增加了生物灰岩的孔隙度，但在后生作用差的生物灰岩中，粒间孔隙度就很低。 2、油气的储集层 盆地的储集层主要为中-下侏罗统、上侏罗统、下白垩统和上白垩统。在大部分含油气组合中，一般都包括有两个以上的生储盖组合，也可以称之为亚含油气组合。 在盆地东南部，下、中侏罗统含油气组合主要是一套陆相的含煤建造，厚080m。用化学方法证明地层中云翳出的产物是从腐植型有机质中生成、运移出来的，在其他油田中，侏罗系埋深已达石油的主要生成带，石油组成证明是由秋明组的有机质生成的，具有自生、自储的特点。 上侏罗统和下白垩统储层中的石油在成因上与上侏罗统和贝利亚斯-凡兰吟阶中的腐泥型有机质有关，亦具有明显的自生、自储的特征。 上白垩统含油气组合是一套陆相沉积为主的砂岩、泥岩和粉砂岩间互层，总厚度为300600m，主要产层位赛诺曼阶，为土伦-坎佩阶泥岩所覆盖。其产层物性较高，连通孔隙度为25%30%，渗透率为25*175*0.001 毫达西，最大可达400500*0.001毫达西。3、 油气的盖层 在整个盆地中，除北部地区有三叠纪地台型海相沉积地层外，其他大部分是从侏罗纪开始形成沉积盖层的。 从侏罗纪开始，盆地周围的深断裂又有继承性活动，是的盆地整体沉降，与周围的山系分离，盆地北部的沉降时间较早，其沉积幅度也比中部和南部地区大。中、新生界在盆地中央厚、边缘薄。地层的构造变形微弱，其褶皱形态受基底起伏形态的影响和控制，有横贯盆地的两个东西向剖面。 在西西伯利亚中、新生代盆地中，盖层构造的发育不仅具有明显的继承性和叠加性，且他们的演变和构造形态与基底发育的时代和构造类型有比较密切的关系，这种关系一般可控制到3级构造及某些局部构造。四、 地质演化史盆地北部地区，其范围包括了亚马尔半岛、鄂毕湾、格达半岛、乌斯季-叶尼塞地区、普尔河和塔兹河流域的大部分。该区是盆地中沉降最后。构成了一个巨大的中、新生代台向斜。 在二叠到三叠纪，该区以裂谷-地堑系的发育为特征，而中、新生代沉积在这些位置上达8km以上。据相关人员人员统计，整个盆地中、新生界沉积层总体积1000万平方千米左右。而北部地区占据了一半，这主要是由于该区沉降幅度比其他地区大2到3倍的结果。 在早、中侏罗世相当于秋明组沉积时，广大地区为陆相环境，夹有间歇性的海相和滨海相砂、泥岩及含煤地层。晚侏罗世时，在盆地北部出现了三次区域性海进，每次海进之后都有局部还退出现。从总体上看，这个时期沉积的主要是浅海-滨海相地层。 早白垩世时，盆地北部地区继续以海相沉积为主，主要为泥岩。 由盆地北部下白垩统的东西向横剖面可知，在北乌连戈地区剖面下部以砂岩为主，向东、西两侧均被泥岩取代，属海进相沉积，向上为砂、泥岩互层，上部以砂岩为主，为还退地层。 早白垩世晚期出现了大规模的海退，并一直延续到晚白垩世早期，沉积了一套以大陆相为主的碎屑岩系，盆地北部的波库尔组陆相砂岩是大气田的主要储集岩，厚度达700800米。波库尔组的上、中、下三段均夹有煤层，其中腐植型有机质的总量达48.4万亿t。 晚白垩世初期，在盆地北部为滨海平原环境下的陆相沉积。因有周期性海水入侵，夹有滨海相沉积。自土伦期开始，又一次，大海近，淹没了盆地北部以及中部地区。蓄水区面积达到220万平方千米，连续沉积了以海相泥岩为主的土伦阶、康尼亚克阶、桑托阶、坎佩妮阶、马斯特里赫特阶、丹麦阶。 由盆地北部的近北东向的两个综合岩性-地层剖面，可见，从土伦期开始，海进的早期，堆积了岩性均已、分布普遍、厚度不大的库兹涅佐夫组，是上白垩统底部的一个标志层。该组在西北带、中央带和东北带的厚度分别为833m、4464m和3254m。随着资料的增多，以此层顶面或地面作区域构造等高线图，将对该区的油气勘探和预测起到更大的作用。 在盆地北部库兹涅佐夫组泥岩，由于层位稳定，分布面积很广泛，又是一个十分有效的油气的区域性盖层。 早第三纪末期，大规模的海进基本结束。晚第三纪开始，逐步出现了区域性的海退和隆起、剥蚀现象，又转为以陆相沉积为主。 通过上述讨论可以看出，整个盆地的中、新生代沉积可划分为三个大的沉积旋回，第一个是从三叠纪到早白垩世的阿普第期；第二个旋回是从阿普第期到早第三纪末期；第三个旋回是渐新世中期到第四纪。每个大沉积旋回的地步沉积了以陆相为主的碎屑岩。由于盆地内东、西两侧的差异沉积以及受到外围构造运动的影响，在由北向南海侵的基础上，还叠加了有东西两侧差异沉降运动的影响，使得沉积古地理面貌更加复杂多变。五、 构造特征 这里的构造，分前侏罗系基底构造和中、新生界盖层构造。 前侏罗系基底构造中，盆地北部为前寒武系褶皱基底-克拉通，其他地区为加里东和海西褶皱基底，其中还分布着大小不等的前寒武系地块，大都属于基底突起，最大的属汉特-曼西斯克中间地块。 各个时代褶皱基底及中间地块，互相之间均以深断裂为界，形成复杂的断块结构，其构造线方向总体为南北向，断裂分布以南北向、北西向和北东向为主。在北部，时代较新的晚海西-早启莫里褶皱带分布于太梅尔及西北部派霍伊山脉区，他们使体漫-伯朝拉、西西伯利亚和东西伯利亚盆地由原先同意的贝加尔基底分成三部分。 盆地中的前寒武系克拉通的主体是由滨叶尼塞带和亚马尔-塔兹区两个大地块组成，前者是东西伯利亚卡累利阿及前卡累利阿褶皱带的西延部分，后者据现有资料认为属贝加尔褶皱带的组成部分，甚至发育有裂谷系。因为：与中鄂毕区各地块一样，发育着晚元古代的沉积建造，而那些地块是晚贝加尔基底上的“碎片”；提曼-伯朝拉盆地的基底是贝加尔期褶皱的产物，其特点是于叶尼塞山地贝加尔褶皱基底相同，埋深与盆地北部的这块基底相同；地震波界面的速度、岩石密度等物理参数可与提曼-伯朝拉盆地的贝加尔褶皱基底对比；在亚马尔-塔兹区发育了古裂谷-地堑系，可与东西伯利亚的贝加尔-帕托姆地区最古老额裂谷系的发育特征对比。 下图中基底轮廊对盖层的发生、发育有着明显的控制作用。如前所述，在盆地北部埋深大的中生代台向斜发育于基底凹陷和古裂谷-地堑上；在盆地中部和南部中生代背斜和穹状隆起之下主要是古老的中间地块；在加里东和海西褶皱基底上是中生代凸起或台背斜；在盆地西部巨大的海西期线型褶皱基底上则发育了中生代的单斜构造。 这些事实最有利地说明了基底构造与盖层构造间的相应关系。 中、新生界盖层构造主要分外围构造、中央构造和北部构造来论述。 外围构造，从整个盆地盖层构造的发育格局来看，外围构造带是发育在前中生代不同时期褶皱基底上的边缘斜坡带，盖层中缺失三叠系和大部分侏罗系，该构造带的宽度为70250km不等，分布于盆地的东、南、西三个面，形似半环状，西部的里亚宾斯克凹陷、北索西瓦安状构造和图林突起组成了东乌拉尔斜坡带，其基底属海西褶皱带，次级构造比较复杂，发育着规模小、数量多、方向与乌拉尔平行的线性构造。在接近乌拉尔山系处发育了长达近千公里的宽数十到上百公里的边缘单斜带。外围构造带的“东半环”以叶尼塞河为界，邻接东西伯利亚盆地。帕库里舍和南叶尼塞单斜构造及其间的叶落圭凸起组成了统一的长近千公里的滨叶尼塞斜坡，其基底主要是前寒武纪褶皱带，构造比较简单。外围构造带的“半环顶”以中央哈萨克斯坦-阿尔泰-萨彦岭褶皱系为界，其基底是古生代加里东和萨拉伊尔褶皱系，可分为东、西两部分。西半部的内侧由一系列凹陷和隆起构造组成，外侧主要是由滨哈萨克斯坦和库尔塔梅两个大型单斜构造组成。这部分的构造线总体上为北西向，组成了一个内侧复杂、外侧简单的滨哈萨克斯坦斜坡带。东半部的南缘由滨额尔齐斯及库伦达两个边缘凹陷组成，期间是普拉托夫构造鼻，在边缘凹陷北部是卡面突起。 中央构造带盖层，沿着前侏罗系顶面及中-下侏罗统秋明组顶面，隆起和凹陷的幅度均达到500600m，正向构造顶部到负向构造底部的落差达10001200m，在剖面上显示的隆、凹幅度减小，到上白垩统底部或波库尔组顶部，整个盆地中部地区的地层几乎连成一片，某些构造则形成一个统一的体系。所以，对构造形态及类型的划分，可随标准层的不同而改变。到上白垩统甘继诺组顶板，构造的分异趋势大大减弱，使中央构造区形成一个统一的台向斜，只有苏尔古特穹状隆起仍保持着封闭的形态。 北部构造区中，前中生界基底面的最大埋深89km，前侏罗系顶板埋深57km。盖层一下的基底明显下沉是这个构造区的重要特征。该构造盖层中出现了近南北走向的线性走向及负向构造。由于在北部边缘地区受到西部太梅尔皱褶系及东部北乌拉尔-派霍伊分支褶皱系的影响，使其东段的构造线方向为北东向，而西段则为北西向。 中侏罗统顶板在该构造区中中央凹陷部位的埋深近5000m，南亚马尔地区埋深约2500m，大部分地区，中侏罗统的绝对标高为-40005000m，形成了一个长850km，宽350km的构造带，北面向喀拉海大陆架延伸。中侏罗统顶板的起伏差为5001000m。东西两侧与外围构造带的分界处，中侏罗统顶板的埋深很快变为2500m左右。包括三叠系在内的中生界，自南北埋深由4000m增加到8000m，基底而明显向北下降。六、 油气藏类型 从理论上讲，石油按烃类组成的变化可划分出无数类型，但是在自然界中实际上能见到的类型不多。盆地中原油和凝析油类型最常见的有环烷烃-烷烃型、环烷烃型和烷烃-环烷烃型原油，其次是芳烃-环烷烃型以及芳烃为主的原油和凝析油类型。根据原油中环烷烃、烷烃、芳烃的比例的多少、综合原油中含金属有机化合物的资料，可把盆地中原油划分为三大类。1、 第一类 特点是正构烷烃含量高，正辛烷的含量极大值不高，极大值区间主要在碳22到24范围内。在这类石油的正构烷烃中，其汽油馏分通常比在异构烷烃中的汽油馏分高，在煤油和重质馏分中，异构烷烃和环烷烃组分以长链脂肪族化合物居多，相反环烷烃含量少，在汽油馏分中的取代基以5-亚甲基为主。在没有和重质馏分中，主要是单环的具6-亚甲基取代的烃类化合物。在大分子芳烃中占优势的是含有萘核和菲核的烃类。在这类原油中，芳烃/环烷烃的比接近于1。在羟酸和有机碱中的脂肪度很高。原油中硫、矾、镍及相应的其他元素含量低，想对盆地中的其他原油而言，它富含镜质体。这类原油主要分布在盆地东南部的下-中侏罗统油气藏中。2、 第二类 特点是正构烷烃含量低，在原油的含量分布线上，碳7、碳17碳18和碳19碳21烃类的极大值不高，c17c18及c19c21的极大值可单独出现，也可同时出现。根据这类原油中轻质烃类的组成及含量比，与第一类原油相比，其大分子异构烷烃及环烷烃组分中以环烷烃结构占优势，脂肪结构次之，在环烷烃中又以单烷烃占优势，其次是二环结构的环烷烃，再次为三环结构的环烷烃，在这类原油的多核芳烃组成中，从总体上看这类原油的环烷-芳烃馏分中，稠合芳烃较少。想对烃类的组成而言，羟酸和有机碱的组成变化大，在环烷烃和芳烃中环状结构的作用加强，原油中长链脂肪族化合物的含量很少。含硫量高，并含有大量的金属元素。原油的c13同位素含量为34%29%。这类原油分布于盆地西部的下-中侏罗统油气藏及中鄂毕、凯梅锁伟和瓦休甘含油气区的上侏罗统和尼欧克姆的油气藏中，在这些地区，上侏罗统原油中烃类结构与大部分下白垩统原油中的烃类结构并无多大原则性的区别，故亦归入此类中。但同时又必须看到，在侏罗系原油组成和下白垩统原油组成中，物理化学性质、低沸点正构烷烃的含量；有机碱和羟酸的想对含量等方面仍有一定的差别。三、第三类 主要分布在上白垩统油气藏中，特别是在盆地北部的赛诺曼阶主要产曾中，这类原油的族组分中没有汽油和煤油馏分，这些原油常与软沥青相似，其特点是完全缺失正构烷烃，异构烷烃的含量也很低。在原油的环烷烃组成中，以多核三环和四环烷烃为主，羟酸和有机碱的主要结构单元同样以多核的环烷烃为主。在这类原油中硫等元素的含量与第一类石油相接近。 赛诺曼阶的天然气藏中，存在有很少量的凝析油，在烃类中只含煤油馏分，主要是环烷烃。这类原油广泛分布于北部地区的下白垩统油气藏中，其中还存在有低沸点的汽油馏分，这种汽油馏分很特殊，其中确实或很少含有正构烷烃，异构烷烃被取代，以环烷烃为主。在取代基中6-亚甲基多于6-亚甲基。在高沸点馏分中与上部赛诺曼阶中的原油相同，在凝析气藏中所含的凝析油组成是基本上相同的。毫无疑问，在石油组成上的这些明显趋向性可能有着某种成因方面的联系。七、 油气分布规律与分布控制因素 西西伯利亚盆地具有长期构造发育史、长期分阶段的构造沉降史、多期海平面升降变化史及盆地充填史；形成独特的构造特征和地层、沉积特征，加之上述的油气运移特征，因而具有独特的油气分布特征。1、油气田发育具有分区性，主要表现为油气藏围绕生油凹陷呈环状分布，围绕优势运移方向展布，隆起带为主要油气田发育区，在该盆地，油气主要分布在凯鲁索夫、瓦休干、帕杜金区，中鄂毕和纳德姆-普尔河普尔-塔兹南部区，近乌拉尔、弗拉洛夫区以及北部区；中部以油为主，北部以气为主；在盆地中部发育一系列巨型隆起，构造长期稳定发展，使得在隆起及斜坡区域储盖组合发育，隆起带的背斜型、斜坡带的砂岩体上倾尖灭型、地层超覆型等油气藏发育。2、油气田分布具有分层性，西西伯利亚盆地发育有多层产油气层，各含油气层具有一定的相对独立性。在该盆地中，从下而上发育了四套区域性含油气组合：下侏罗统至中侏罗统秋明组含油气组合；上侏罗统含油气组合；下白垩统含油气组合，是西西伯利亚盆地中最重要的含油气组合；上白垩统赛诺曼阶含油气组合。 盆地油气分布控制因素盆地的油气分布同时受多重因素的控制，就西西伯利亚盆地来说，主要受一下几个因素控制：1） 烃源岩和生排烃中心对油气分布的控制烃源是形成油气藏的第一控制因素。没有油气来源，就不能形成油气藏。国内外大量的油气勘探实践证明，一个盆地内油气藏的分布与烃源岩的分布及其生排烃中心具有密切的联系，盆地内的主要油气藏都与烃源岩的层位有密切关系，并分布在主要生油区内部和周围。 盆地中烃源岩的层位、类型及其成熟度控制着盆地油气分布的层位和相态。烃源岩层位