俄罗斯安加拉-勒拿阶地油气地质特征与勘探潜力分析-.pdf

俄 罗 斯 安 加 拉 勒 拿 阶 地 油 气 地 质 特 征 与 勘 探 潜 力 分 析 王青王建君徐树宝胡学军 中油国际海外研究中心， 北京 100083 摘要结合俄罗斯勒拿通古斯盆地安加拉勒拿阶地的勘探历史与现状，对相关的钻井、地震及地球化学等 资料进行石油地质综合研究， 评价了该阶地的石油地质条件与勘探潜力。 该阶地 （文德系碎屑岩沉积顶面） 是一个略向 N W方向倾斜的单斜；主要的烃源岩分布在文德系和里菲系地层中，里菲系、文德系烃源岩分别于文德纪、寒武纪进入 油气生成的高峰期；主要储层为文德系寒武系下部的碎屑岩和碳酸盐岩，包括 Osi n层、Par fenov层、Sham anov层 及Bohan层；阶地内的圈闭类型主要为背斜和因地层尖灭和岩性侧变形成的地层岩性圈闭，并发育了多套油气储盖组 合； 下寒武统的盐岩层为区域盖层。 分析认为， 因后期的构造运动导致早期聚集的气藏被破坏， 在二次或多次运移过程 中遇构造圈闭或地层岩性圈闭而聚集成藏。 下步主要勘探方向为阶地东南部Par f enov层上倾方向的地层尖灭和岩性侧 变成因的地层岩性圈闭。 关键词俄罗斯；安加拉勒拿阶地；石油地质；地层岩性圈闭；勘探潜力 中图分类号TE112文献标识码A 安加拉勒拿阶地位于俄罗斯联邦共和国的勒拿 通古斯盆地东南角， 呈不规则形状展布， 面积约19 104km 2（图1） 。在勒拿通古斯盆地寻找油气田的 工作始于20世纪40年代。1948年开始钻探安加拉 勒拿阶地地区， 并于19611986年期间相继发现了阿 托夫气田、 勃拉茨气田和科维克金气田。 由于该区地处 丘陵地带， 地表条件不佳及该区一直无天然气销售市 场等问题， 导致该地区勘探效率和勘探程度偏低[1, 2]。 由于该地区地理位置距离中国近， 其油气资源可 以供给规划中的俄中油气管线， 因此对该地区的油 气资源研究具有重要的战略意义。 本文在深入有关油 公司调研、 广泛收集资料的基础上， 通过对钻井、 地震 及地球化学等资料的综合分析， 探讨安加拉勒拿阶 地的石油地质特征， 并提出下一步勘探方向。 1 区域地质特征 勒拿通古斯盆地位于东西伯利亚地台的东南部， 是一个早古生代克拉通边缘盆地 ；盆地基底由太古宇 和中、 古元古界的变质岩系组成。 安加拉勒拿阶地位 于勒拿通古斯盆地东南边缘、 贝加尔和萨扬褶皱带 之间 ； 整个阶地受构造作用而褶皱变形不明显， 阶地的 文德系碎屑岩沉积顶面总体上是一个略向 NW方向下 倾的单斜， 仅在阶地的东部和中部有数个小隆起。 在安 加拉勒拿阶地沉积盖层厚度为3000～3800m ，主要 由里菲系、 文德系、 寒武系和奥陶系及部分侏罗系和第 四系组成 （图2） [1]。 勒拿通古斯盆地经历了多期构造运动。 贝加尔 构造期 （早里菲期） ， 西伯利亚克拉通内部形成多个裂 谷 ； 中里菲期， 继续间断性张裂， 持续接受碎屑岩和碳 酸盐岩沉积; 晚里菲期， 因南部的陆块向北俯冲与西伯 利亚板块的碰撞， 原先的主动裂谷边缘转化为褶皱造 山带， 并且克拉通内部裂谷活动减弱。 因安加拉勒拿 阶地处于盆地边缘， 发生了大规模抬升， 部分地层被剥 蚀， 导致文德系地层直接覆盖在基底或不同时期的里 第一作者简介王青，男，工程师，年毕业于石油大学（北京） ，获硕士学位，现从事海外油气勘探新项目评价工作。 收稿日期；修改日期5 海 外 勘 探 O V E R S E AE X P L O R A T I O N 中国石油勘探年第期 6 2004 2007- 04- 012008-01-1 20084 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 菲期沉积地层上 ； 期间以碎屑沉积为主， 大部分是泥岩 和粉砂岩薄层[3～7]。 文德纪古生代是克拉通稳定沉积阶段。 贝加尔 造山旋回以后， 西伯利亚克拉通整体沉降。 早文德世期 间， 构造趋于平稳， 克拉通中部为隆起区并提供物源， 安加拉勒拿阶地作为沉积区， 接受了大量的碎屑岩， 夹杂少量碳酸盐岩； 至晚文德世， 海侵逐步增强。 早寒 武世时期， 海退逐步明显， 克拉通南部形成封闭的蒸发 盆地， 发育了区域性膏盐层[6～10]。 因此， 文德纪寒武 纪总体上为一个海进海退旋回， 在安加拉勒拿阶地 发育了主要沉积盖层， 并形成了良好的生储盖组合。 在中奥陶世， 陆相沉积范围又进一步开始扩展 ； 在 晚奥陶世开始了海退期， 到了晚奥陶世末期盆地升出 海平面。 因沉积后的剥蚀作用， 安加拉勒拿阶地缺失 大部分志留系， 阶地南部完全缺失奥陶系。 在晚志留世 早泥盆世时期， 克拉通南部造山活动加强， 盆地及其 周围山区的接壤地带经历了强大的挤压应力场作用， 安加拉勒拿阶地处于隆起区 ； 此期间是圈闭形成的 关键时期。 早石炭世末期及二叠纪末， 克拉通南部又发 生了整体抬升和褶皱运动。 侏罗纪期间， 出现了一定规 模的坳陷沉积期， 在安加拉勒拿阶地沉积少量海相 碎屑岩。 侏罗纪末期的构造运动最终确定了西伯利亚 克拉通现今构造特征[7～13]。 2 基本石油地质条件 2. 1烃源岩特征 在勒拿通古斯盆地中主要的烃源岩分布在文 德系和里菲系中。 盆地东南部的露头资料显示， 里菲 纪末期发育的暗灰色、 黑色泥质页岩， 有机碳含量达 1. 0 ～10. 0 ，平均值为 0. 5 ～1. 5 ；现普遍处于 过成熟阶段， 并且除露头之外的里菲系绝大部分已变 质。 钻井资料显示， 早文德世期间， 盆地东南部发育 的乔尔组暗灰色和黑色泥质岩的剩余有机碳平均含量 达 0. 5 ～1. 0 ，在个别地层中达 4. 0 ～5. 0 。晚文 德世时期盆地发育了一套碳酸盐岩沉积， 有机碳的含 量为 ～5 ，局部地区达 ～6 ；可 见，该烃源岩生烃潜力较低，但因地层厚度大（5 图 1 勒拿通古斯盆地中南部构造概要图 Fig. 1 Str uct ur al elem ents i n the m i ddle and t he south of the Lena-Tunguska B asi n 图 2 安加拉勒拿阶地地层柱状图 Fi g. 2 Str at igr aphi c col um n of t he A ngara- Lena ter race 王青等俄罗斯安加拉勒拿阶地油气地质特征与勘探潜力分析 xN63 0. 020. 10. 100. 0 00m C h inaPetroleum E plo rationo. 4 2008 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 左右） ， 可能具有一定的生烃潜力。 前人盆地模拟研究 表明， 里菲系烃源岩于文德纪进入生油气高峰期， 文德 系烃源岩于寒武纪进入油气生成的高峰时期[5]。 2. 2储层和盖层 经勘探实践证实， 安加拉勒拿阶地主要储层分布 在文德系寒武系下部的碎屑岩和碳酸盐岩， 包括O si n 层、Par fenov 层、Sham anov层及 Bohan层（图2） 。 乔尔组砂岩储层包括Par fenov层、Sham anov层、 Bohan层， 这3套储层广泛分布于安加拉勒拿阶地全 区。Sham anov层砂岩厚度分布在 6～8m之间，Bohan 层和 Par f e nov 层砂岩厚度一般均达到 60～70m 。 Parf enov层的砂岩储层储渗性能最好， 连通孔隙度最 高达25 ，渗透率为 300m D 。Bohan 层厚度一般在 10m 以上， 储渗性能中等。 由于成岩后生作用影响， 这3套 储层的非均质性均较为严重。 乔尔组顶部碳酸盐岩 碎屑岩层是文德系储层的区域性盖层。 寒武系乌索尔组O si n层是碳酸盐岩沉积， 地层厚 度在40～70m 之间， 主要是生物灰岩和生物碎屑灰岩， 储层类型主要为孔隙型和孔隙洞穴型， 孔隙度分布 在 10 ～15之间，渗透率在 0～100m D之间，某些地 区裂缝渗透率可达300m D 。O si n层的区域盖层是上乌 索尔组盐岩和膏盐岩化的白云岩互层， 该地层厚度为 数百米。 2. 3圈闭特征 安加拉勒拿阶地主要圈闭类型为构造圈闭和成 岩作用形成的地层岩性圈闭。 2. 3. 1构造圈闭 地震资料显示， 该区中部与东部还分布数个背斜 构造， 主要是与古隆起有关， 并且圈闭内的砂岩储集性 能较好 ； 典型背斜圈闭如阿托夫气藏， 构造上为基底隆 起背景下的短轴背斜。 2. 3. 2地层岩性圈闭 主要为储层上倾尖灭 （或岩性侧变） 圈闭。 此类圈 闭因储层沿着上倾方向发生地层尖灭或地层的侧向岩 性发生变化形成不渗透岩层， 从而形成遮挡并聚集油 气。 形成此类油气藏的必要遮挡条件是储层的尖灭线 或岩性变化的交替线与构造等高线在平面上以不同的 方式组合相交， 并控制油气藏的顶部， 尖灭线和岩性的 交替线及油气水界面决定了油气藏的面积和范围。 已发 现的此类油气田主要特征为储集岩局部变成非储集岩， 即原先的储层经胶结作用改造成致密的岩层， 形成上覆 或侧向遮挡， 从而遮挡并捕获油气 ； 典型的气田为科维 克金气藏， 因气藏南部储层相变为非渗透层， 东部被断 层所分割封闭而形成构造地层岩性复合圈闭成藏。 2. 4油气藏的形成史 由于勒拿通古斯盆地沉积后期经历多次构造运 动， 推测可能使其早期形成的油气发生了多次逸散、 多 次聚集成藏。 在勒拿通古斯盆地南部， 在早文德世沉积间断 时期， 里菲系遭受强烈剥蚀， 而里菲系烃源岩于文德纪 进入生油气高峰期， 因此， 此期间的构造运动可能破坏 了早期已形成的油气藏。 古构造的重建结果表明， 在文 德纪末期安加拉勒拿阶地中部当时是一个大型正向 构造 ； 并且文德纪末期早古生代期间， 文德系和里菲 系沉积已在某些地区进入生油带和深部生气带①②。 因 此可以推测， 此期间烃类从安加拉勒拿阶地南部和 东南部向该正向古构造方向运移， 形成原生油气藏。 晚 志留世起， 盆地开始长期的隆升阶段， 古油气藏可能遭 受破坏； 而在沉积盆地中部由于存在较厚的寒武系盐 岩碳酸盐岩层，对已有的油气藏起了保护作用；并 且， 在早石炭世末、 二叠纪末及侏罗纪末期皆发生了大 幅度构造抬升运动， 都可能改造早期形成的油气藏。 另外， 在中生代时期， 安加拉勒拿阶地南部曾经 历了深沉降， 此过程可能是目前在该阶地发现的烃类 主要是天然气的主要原因。 3 已知油气聚集成藏规律及潜在领域 3. 1已发现油气田特征 安加拉勒拿阶地已发现气田特征见表1。 在安加拉勒拿阶地已发现了3个天然气田。 ①科 维克金气田位于安加拉勒拿阶地的东北部， 气藏分 布在向南东方向抬升的单斜上 （图3） 。 该气藏储层物 性在全油田范围内变化很大， 南部储层相变为非渗透 层， 东部为断层所分割封闭。 该气藏探明可采储量约2 1012m 3。 ②勃拉茨气田为短轴背斜， 构造走向近于南 北向，气藏的东侧边界为断层（图4） 。该气藏储层的 砂岩随着远离构造高部位， 储层顶部砂层的物性逐渐 变差， 在气藏西北部钻遇受岩性因素控制的非渗透层。 此外， O层发现少量带水油流。 ③阿托夫气田为近 南北向分布的短轴背斜 （图5） ， 南翼平缓， 北、 西、 东 海 外 勘 探 O V E R S E AE X P L O R A T I O N 中国石油勘探年第期 6 sin 20084 4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 三翼都较陡， 圈闭形态呈层状背斜气藏。 气藏储层物性 由隆起顶部向翼部方向迅速变差， 构造顶部砂岩储集 性能较好， 并向北、 西、 东翼相变为非渗透层。 气藏的 气水边界也受物性变化影响。 另外， 在O层发现少 量石油，在 Sham anov 层发现一些天然气，但规模均 较小。 据前苏联储委评估， 勃拉茨和阿托夫气田探明地 质储量分别约为 107108m 3和22108m3[14, 15]。 3. 2油气成藏规律及其潜在勘探领域 由于勒拿通古斯盆地遭受后期改造的范围广、 强度大、 期次多， 其早期形成的油气可能发生了多次逸 散， 存在多期次聚散成藏的历史， 致使其油气藏机理和 油气分布规律较为复杂。 结合上述3个已发现的气田特 征， 综合分析安加拉勒拿阶地的石油地质特征后， 认 为 ①该地区的烃源岩为前寒武系地层， 并且主力烃源 岩在晚志留世泥盆纪发生成岩变质作用， 因此首次 主要的油气生成、 运移的时间应该在此时间界限以前， 目前现存的油气主要应该是后期改造破坏、 二次或多 次运聚成藏的油气藏。 ②安加拉勒拿阶地构造相对 简单，构造形态整体上看为东南高、 西北低的平缓斜 坡， Bohan层和Parfenov层顶面构造形态为一个大型 单斜构造。 构造圈闭发育相对较少， 而地层尖灭和岩性 侧变形成的地层岩性圈闭发育； 并且物性致密层在构 造或地层圈闭中均存在， 并一定程度上控制气水边界; 储层致密化的成岩作用时间早于天然气最后的运移聚 表1 安加拉勒拿阶地已发现气田特征 Table 1 C haracteristics of the gas f ields discover edin the A ngara-Lena terrace 图 3 科维克金气田Par f enov层气藏图 Fi g. 3 R eservoir dist ribution i n the Parfenov reservoir of Kovykt a gas fi eld 图 4 勃拉茨气田 Par fenov层气藏图 Fi g. 4 R eservoir dist ribution i n the Parfenov reservoir of Bolach gas field 图5 阿托夫气田Parf enov层气藏图 Fi g. 5 R eservoir dist ribution i n the Parfenov reservoir of Atov gas f iel d 王青等俄罗斯安加拉勒拿阶地油气地质特征与勘探潜力分析 xN65 si n C h inaPetroleum E plo rationo. 4 2008 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 集。 ③因早期的天然气聚集在其他构造高部位， 并且主 力储层广泛且连续分布 ； 而后期的构造运动， 使早期聚 集的气藏被破坏， 向构造高部位聚集二次或多次运移， 在运聚过程中遇构造圈闭或已胶结的岩石形成遮挡的 地层岩性圈闭， 从而捕获了再次运移的天然气聚集成 藏 （如阿托夫气田和科维克金气田） 。 ④由于下寒武统 的盐岩层为油气藏提供了良好的保存条件， 也控制了 该区主要含油气储层分布在下寒武统盐岩层以下。 基于上述分析， 该阶地东南部下步勘探方向为分 布为单斜背景上的砂岩上倾方向的地层尖灭圈闭、 储 层致密带封闭的岩性圈闭或两者的复合圈闭， 即类似 科维克金气藏。 阶地西北部、 中部的下步勘探方向主要 为与基底隆起有关的构造圈闭及阶地边缘与晚志留世 早泥盆世等挤压造山作用有关的构造圈闭， 即类似 阿托夫等气藏。 目前， 在科维克金气田邻近地区已发现 了数个类似特征的小型地层岩性气藏。 下步勘探的主 要工作重点就是要利用高分辨率二维地震， 通过钻井 标定， 并借助地震反演技术等， 来识别砂岩及其致密 层， 从而寻找有效圈闭。 4 主要认识与结论 （1） 良好的烃源岩为气田的形成创造了物质基础; 下寒武统盐岩层的发育为天然气成藏提供了良好的盖 层条件。 气源岩大量生气期偏早， 早期气藏遭到破坏， 存在二次或多次成藏过程。 （2） 大面积展布的Parf enov层沉积砂体为天然气 储存提供了有利场所 ； 该阶地平缓的构造形态、 构造圈 闭相对较少， 因地层尖灭和岩性侧向变化而形成的地 层岩性圈闭分布较多； 储层致密化的成岩作用时间早 于天然气的二次运移聚集。 （3） 下步主要勘探方向为阶地东南部Parfenov 层上倾方向的地层尖灭和岩性侧变成因的地层岩性圈 闭 ； 其次为阶地西北部、 中部的与基底隆起有关的构造 圈闭， 以及阶地边缘与后期造山作用有关的构造圈闭。 下步勘探重点工作主要是识别砂岩及其致密层， 寻找 有效的地层尖灭和岩性侧变成因的地层岩性圈闭。 参考文献 [ 1] G r egory F U l m ishek. 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