乌拉尔前陆盆地带大油气田形成条件与分布规律.pdf

第 3 3 卷第 2 期 2 0 1 2 年 4 月 新疆石油地质 XI NJ I ANG PE T ROL E UM GEOL OGY Vo lI ． 33． No． 2 Ap r ． 2 01 2 乌拉尔前陆盆地带大油气 田形成条件与分布规律 贺鸿 冰 ， 何 登发 ， 温志 新 ， 王兆明 1 ． 中国地质大学 海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室， 北京 1 0 0 0 8 3 ； 2 ． 中国石油 勘探开发研究院， 北京 1 0 0 0 8 3 摘要 乌拉尔前陆盆地带包括蒂曼一伯朝拉盆地和伏尔加一乌拉尔盆地。该 区油气资源十分丰富， 目前共发现大 油气田2 8 个， 为俄罗斯重要的油气生产基地。应用含油气系统评价的方法， 通过对乌拉尔前陆盆地的形成演化和石 油地质特征的分析， 并对典 型油气田进行剖析 ， 探讨 了主要油气 田的形成条件和分布规律。研究认为， 在 晚泥盆世弗 拉斯期一法门期被动大陆边缘阶段， 快速沉降时发育良好的多马尼克组烃源岩， 岩性主要为泥岩、 泥灰岩， 为整个盆 地带最主要的烃源岩； 储集层主要为泥盆一二叠系浅水陆架相的碳酸盐岩和碎屑岩； 受海西期乌拉尔造 山运动的影 响， 盆地不断抬升， 二叠系空谷阶发育良好的区域性膏岩盖层； 该盆地带主要发育构造圈闭， 其次为构造一 地层复合圈 闭； 受盆地差异沉降的影响， 不同地 区的烃源岩热演化程度不同， 最早的油气生成期为早石炭世； 油气主要沿断裂和 不整合面运移； 油气主要分布在古隆起及其周围斜坡带。研究区的油气勘探处于勘探中期， 但蒂曼一 伯朝拉盆地的 海域部分， 伏尔加一乌拉尔盆地的中部、 北部和南部勘探程度较低， 具有很大的勘探潜力。 关键词 乌拉 尔前 陆盆地带； 盆地演化； 大油气 田； 含油气系统； 分布规律 文章编号 1 0 0 1 3 8 7 3 2 0 1 2 0 2 0 2 5 6 “ 0 6 中图分类号 T El 1 2 文献标识码 A 乌拉尔造山带为亚洲和欧洲的分界线 ， 石炭纪东 欧板块与哈萨克斯坦板块开始挤压碰撞 ， 乌拉尔山开 始形成【 ” 。在乌拉尔山前缘于东欧板块的前陆岩石圈部 位形成了乌拉尔前陆盆地带， 主要包括伏尔加一乌拉尔 盆地和蒂曼一伯朝拉盆地 ， 前者面积为 7 0 x l 0 4 k m ， 后 者为 4 3 x 1 0 k m ． 盆地位于乌拉尔山西侧 图 1 ， 东欧 克拉通的东北缘 ， 整个盆地带只有北侧临海。截至2 0 0 9 年， 累计发现石油储量1 2 2 ．4 6 x 1 0 t ， 天然气2 ．9 2 x 1 0 1。 m ． 据I H S 信息管理服务公司 和C C 数据库资料统 计 ， 全球 1 0 2 4 个大油气 田中， 与挤压型巨型缝合带有 关的大油气 田有 5 7 2 个。由于挤压碰撞作用 的影 响， 油气的勘探难度加大 ， 因此， 研究前陆盆地带大油气 田 的形成条件与分布规律 ， 对石油地质理论发展与该区 域的勘探具有重要意义， 同时也可以为我 国前陆盆地 的油气勘探提供借鉴。 1 构造背景 1 ． 1 乌拉尔前 陆盆地的形成与演化 东欧地 台形成于里菲期早期 ， 由古老地块碰撞拼 合所形成嘲 。里菲期早中期的裂谷作用对东欧板块产 生了较大的影响， 尤其是伏尔加一乌拉尔盆地和莫斯 科盆地 ， 发育多套裂谷期沉积物。 文德运动期 ， 东欧板块北部边缘同巴伦支陆块发 生挤压碰撞 ， 蒂曼裂谷向俄罗斯地台南西向逆冲。而 东欧板块乌拉尔边缘处于被动大陆边缘环境 ， 发育宽 广的古乌拉尔洋 。加里东运动早期发生大范围海侵 ， 同时伴随较为强烈的火山作用。早寒武世晚期， 东欧 板块与周围岛弧和陆块碰撞 ， 古乌拉尔洋关闭。这次 挤压作用导致了大范围长时间的海退， 主要发育海相 和陆相红层 。 ’ 加里东运动晚期大规模的拉张和沉降导致乌拉 尔洋打开 ， 并伴随较为强烈的火 山活动 ， 东欧被动大 陆边缘最终成型。晚奥陶世， 被动边缘斜坡凹陷沉积 了浅海相碳酸盐岩， 而内陆地区则形成了区域性隆 起。志留纪到早 泥盆世沉 积主要发生在乌拉尔前 渊 带 ， 岩．1 生为半深海一 深海相硅质和灰质泥岩。 早泥盆世加里东造山运动影响了整个东欧地 台， 其边缘发生隆升。在蒂曼一伯朝拉盆地由于挤压抬 升， 奥陶一 志留系的碳酸盐岩遭受剥蚀； 伏尔加一乌拉 尔盆地中也形成了一系列的隆起 ， 如东奥伦堡地 区。 东欧绝大多数地区为干旱 区， 只在伏尔加一乌拉尔盆 地的东部和东南部发育浅海相沉积 。 从泥盆纪中晚期开始东欧板块东部的乌拉尔和 滨里海边缘开始伸展破裂 。乌拉尔边缘变宽并且与 乌拉尔洋相连的台地东部开始沉降 ， 同时台地 内部开 始形成裂谷系 ， 如卡马一科尼尔裂谷系 图 1 。弗拉 斯期中期， 弧陆碰撞导致东欧板块乌拉尔边缘构造和 沉积环境发生 了明显变化 。东欧边缘开始形成俯 冲 带， 使得该区火山长时期处于活动状态， 并持续至石 炭纪末期。在弗拉斯期 中一 晚期形成 了南鞑靼 、 巴什 收稿日期 2 0 1 1 - 0 5 0 6 修订日期 2 0 1 1 0 9 2 0 基金项目 中石油重大科技专项 2 0 0 8 E 一 0 6 0 9 0 3 作者简介 贺鸿冰 1 9 8 7 - ， 男， 湖南常宁人 ， 在读硕士研究生， 石油地质， T e 1 1 8 9 1 0 1 9 9 6 5 5 E ma i 1 h e b i n g _5 2 1 5 6 7 1 6 3 ． C O l “ 1 第 3 3 卷第2 期 贺鸿冰， 等 乌拉尔前陆盆地带大油气田形成条件与分布规律 ． 2 5 9． 沉积 ， 孔隙度为3 ％～ 2 5 ％， 渗透率为5 - 1 0 0 m D ， 最大 可达3 0 0 0 m D ， 其主要分布在盆地南部及其前渊位置 图3 c 。 2 - 3 盖层 研究区盖层广泛发育 ， 既有区域盖层又有局部盖 层 。蒂曼一伯朝拉盆地发育 2 套区域盖层 弗拉斯阶 广泛发育 的泥岩或者泥灰岩 ， 厚度在 1 5 ～ 2 0 0 m， 主要 对奥 陶系和 中一 下泥盆统储集层起封盖作用 ， 封盖性 能在盆地西北部急剧变差 ， 是含砂或者碳 酸盐岩比例 增加所导致 ； 空谷阶盐岩盖层实际上是 由一些局部盖 层所组成 ， 其厚度为 1 0 0 2 0 0 m ． 在盆地北部和东北 部， 盖层泥质成分比较高， 封盖能力较好u ， 在盆地西 部 ， 由于碳 酸盐 成份增加 ， 封盖性能变差甚 至消失 。 伏尔加一 乌拉尔盆地中弗拉斯阶区域盖层厚度一般在 5 0 m左右 ， 最厚可达 1 2 0 m； 而空谷阶盐岩盖层厚度 为 5 0 ～ 1 2 0 0 m ． 两者之间还发育 3 套区域盖层 ， 分别是 杜内阶至维宪阶页岩和泥岩 ， 厚度一般 为 3 ～ 3 5 m， 在 盆地南部最厚可达2 5 0 m； 维宪阶泥灰岩和页岩， 在盆 地西南部其厚度为1 2 ～ 1 5 m， 向北西方向厚度增大； 莫 斯科阶泥岩和泥灰岩， 其厚度为6 ～ 8 m． 2 ． 4 圈闭 研究区主要以构造圈闭为主， 其次为地层圈闭和 地层一 构造复合圈闭 表 2 。受早泥盆世和石炭纪的 挤压作用影响， 研究区构造圈闭开始发育， 而地层圈 闭形成时间跨度 比较大 ， 最早可以追溯 到文德期 ， 但 主要还是在泥盆纪形成。前期形成 的圈闭受海西期 乌拉尔造山运动的影响， 均具有背斜形态 。油气聚集 主要受长垣构造和隆起 等因素控制n ” 。断层 的改造 也是一个不可忽视的因素 ， 如 Y a r e g e 气田就是一个受 断层改造形成的次生油气藏。乌拉尔前陆盆地带的 圈闭类型有以下4 种。 1 不整合一 背斜型不整合边界与背斜共 同构 表2 乌拉尔前陆盆地大油气田参数 成 圈闭 ， 圈 闭具有背斜形态 。如 Us a 油 田， 主要储 集 层为 中泥盆统三角洲一 浅海相碎屑岩 ， 背斜 内部发育 许多岩性圈闭 ， 后期遭受挤压作用形成背斜 。储集层 顶部边界为不整合面。 2 断层一背斜 型背斜被 断层所切割 ， 两者联 合构成圈闭 图4 a 。如武克蒂尔油田， 该油田含有 2 个储集层单元 ， 上部单元受到断层和背斜的控制 ， 下部 储集层为单一的背斜圈闭， 两者被一套泥质灰岩分隔 开 图4 b 。 3 背斜型储集层顶部及其 四周与盖层接触 ， 整体呈背斜形态。这类圈闭较发育， 如奥伦堡气田， 其盖层 主要 为亚丁斯 克阶一 空谷 阶的硬石膏及泥岩 图4 c 。石炭系和二叠系储集层被下二叠统的灰岩 盖层所分隔 。 4 岩性一背斜 型 圈闭呈背斜形态 ， 油气 圈闭 以地层为主。如罗马什金油田， 储集层为三角洲一 浅 海平原及砂坝沉积的碎屑岩， 盖层为弗拉斯阶泥岩、 灰岩和泥灰岩 。圈闭受到岩性 和背斜构造 的双重控 制 图4 d 。 总体 而言 ， 乌拉尔前陆盆地带 的圈闭规模较大 表 2 ， 如奥伦堡气 田， 其构造 面积达到 4 0 0 0 k m ， 构造 幅度可达 7 0 0 m． 罗马什金油 田的构造面积可达 第3 3 卷第2 期 贺鸿冰， 等 乌拉尔前陆盆地带大油气田形成条件与分布规律 2 6 1 有效通道 ， 多马尼克组烃源岩生成的油气才可以作大 范围的运移 ， 古隆起及其周围斜坡带成为油气富集最 有利 的场所 。 4 结 论 1 位于乌拉尔造山带西侧的蒂曼一伯朝拉盆 地和伏尔加一乌拉尔盆地， 经历了寒武纪前的裂谷阶 段 、 晚寒武世到志留纪的被动大陆边缘阶段、 卑泥盆 世的挤压阶段 、 中泥盆世的拗陷阶段以及石炭纪的乌 拉尔造 山阶段 的演化。 2 研究区主力烃源岩为多马尼克组烃源岩， 从 早石炭世开始成熟。受盆地差异沉降的影响， 不同地 区的烃源岩的成熟度不一致。储集体主要为浅水陆 架相的碳酸盐岩和碎屑岩， 主要分布在泥盆系、 石炭 系和二叠系， 其中泥盆系一 维宪阶大油气田储集层岩 性 主要为砂岩 ， 其余油气 田以碳酸盐岩为主。受乌拉 尔造山作用影响， 该地区主要发育构造圈闭， 同时还 有构造一 地层圈闭 ， 圈闭形态 主要有不整合一 背斜型 、 断层一 背斜型 、 背斜型和岩性一 背斜型。 3 油气主要分布在古隆起及其围斜坡带， 如科 尔瓦隆起， 南鞑靼穹窿， 上卡马凹陷， 布祖卢克凹陷等。 参考文献 [ 1 ] 张秋明． 乌拉尔碰撞造山带地球动力学与成矿作用研究 [ J ] ． 国土资源情报 ， 2 0 0 3 ， 4 4 1 4 7 ． [ 2 3 Z o n e n s h a i n L P ， K u z m i n M I ， N a t a p o v L M。 G e o l o gy o f t h e U S S R a p l a t e ． t e c t o n i c s y n t h e s i s [ J ] ． A me ri c a n G e o p h y s i c a l ’ Uni o n，1 9 9 0，21 1 -2 42． [ 3 ] A b r a ms M A ， A p a n e l A M， T i m o s h e n k o ， e t a 1 ． 0 i l f a mi l i e s a n d t h e i r po t e n t i a l s o u r c e s i n t he n o r t he a s t e r n Ti ma nPe c h o r a b a s i n ， R u s s i a [ J ] ． A A P G B u l l e t i n ， 1 9 9 9 ， 8 3 4 5 5 3 5 7 7 ． 【 4 J L i n d q u i s t S J ． T h e T i ma n P e c h o r a b i s i n p r o v i n c e o f n o r t h w e s [‘ A r c t i c Ru s s i a ； Do ma n i k ， P ale o z o i c t o t al p e t r o l e u m s y s - t e m【 C J ． O p e n F i l e R e p o rt U n i t e d S t a t e s G e o l o g i c al S u r v e y ， 4 0 ． V A， Un i t e d S t a t e s ， 1 9 9 9 ． 【 5 j S c h a me l S ， S m ale J L ’ A m i n o v L， e t a 1 ． P e t r o l e u m s y s t e m s o f t h e P e c h o r a b a s i n ， R u s s i a [ C ] ． A A P G A n n u a l C o n v e n t i o n ， Ab s t r a c t s ， 1 9 9 4 ， 7 9 2 5 1 ． 【 6 j S m a l e J L ， Wa v r e k D A， Q u i c k J C ， e t a 1 ． C o m p a r i s o n o f U p p e r D e V o n i a n ” Do ii mn i k ’S O U r C e r o c k g e n e r a t i v e p o t e n tial i n We s t U r a l i a n p e t r o l e u m b a s i n s ， R u s s i a a n d K a z a k h s t a n [ C ] ． AAP G An n i i al C o r i v e t R i o n ， 1 9 9 4 ， 6 ．1 2 1 5 ． [ ，7 ] B e l o n i n M D ， B u d ano v G F ， L a z a r e v V S ． G l t l b i r m o y e s t r o y e n i y e＼ T i m a n o - P e c h o r s k o y p r o v i n t s i i D e e p s t r u c t u r e o f t h e T i m an P e c h o r a P r o v i n c e [ M] ． R u s s i a N e d r a ， 1 9 8 9 1 0 4 - 1 1 4 ． 【 8 J S h i ma n s k y V K ，N e rue h e v S G ，B a z h e n o v a T K，e t a 1 ． Ge o c h e mi c M mo d e l i n g o f T i ma n - P e e h o r a o i l a n d g a s b asi n o n t h e．b a s i s b f b a l a n c e a n d k i n e ti c mode l a [ A] ． P e t rol ff u m e x p l o r a t i o n a n d p r o d u c ti o n i n T i man - P e c h o r a b a s i n an d 冬 B a r e n t s S e a [ C ] 。 V N I G R I ， S l - P e t e m b u r g ， R u s s i a , 1 9 9 5 1 2 8 1 35 ． [ 9 ] Ma k s i m o v S P ，D i k e n s h t e i n G K h ， Z o l o t o v A N ，e t a 1 ． G e o l o g i y a n e f t i a n d g a z a Vo s t och n o - Ye v r o p e y s k o y p l a ff o r my p e t r o l e u m g e o l o g y o f t h e E ast E u r o p e an p l a tf o r m [ M] ． R u s s i a Ne d r a， 1 9 9 0 1 2 7 4 ． [ 1 0 ] 王晓波， 李剑， 王东良， 等。 天然气藏盖层研究进展及 发展趋势[ J ] ． 新疆石油地质， 2 0 1 O 2 3 1 6 6 6 4 6 6 7 ． [ 1 1 ] 童晓光， 徐树宝． 世界石油勘探开发图集 独联体地区分 册 [ M] ． 北京 石油工业出版社， 2 0 0 2 1 5 8 O ． Fo r ma t i o n a n d Di s t r i b ut i o n o f Gi a n t 0i l ． Ga s Fi e l ds i n Ur a l Fo r e l a nd Ba s i n Be l t HE Ho n g b i n g ， HE De n g f a ， WE N Z h i x i n ， W ANG Z h a o mi n g 2 f 1 ． MOE Ke y L a b o r a t o r y o f Ma ri n e Re s e r v o i r Ev o l u t i o n a n d Hy d r o c a r b o n Ac c u mu l a t i o n Me c h ani s m， Ch i n a Un i v e r s i t y o f Ge o s c i e n c e s ， B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 ， C h i n a ； 2 ． R e s e a r c h I n s t i t u t e o f P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n a h d D e v e l o p me n t ， P e t r o C h i n a ， B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 ， C h i n a Ab s t r a c t U r al f o r e l a n d b a s i n b e l t i n c l u d e s T i m a n P e c h o r a and V o l g a - U r al b a s i n s w i t h v e r y ri c h h y d r oca r b o n r e s o u r c e s ， i n w h i c h 2 8 giant o i l g a s f i e l d s h a v e b e e n f 0 u n d u p t o n o w． S o i t i s a n i mp o rt an t b a s e f o r h y d r o c a r b o n p r o d u c t i o n i n Ru s s i a ． T h i s p a p e r u s e s the me tho d o f p e - t ro l e u m s y s t e m e v alu a t i o n ， an aly z e s t h e e v o l u t i o n a n d p e tr o l e u m g e o l o g i c c h ara c t e ris t i c s o f t h e f o r e l a n d b a s i n ， i n t e r p r e t s t h e t y p i c al o i l g a s fi e l d s a n d s u mma r i z e s t h e f o rm a t i o n c o n d i t i o n s a n d d i s t ri b u t i o n o f t h e fie l d s ． I t i s s u g g e s t e d t h a t i n the s t a g e o f p a s s i v e c o n t i n e n t a l marg i n o f F r a s n i a n t o F a me n n i a n p e rio d o f L a t e De v o n i a n ， Do ma n i k h y d r o c a r b o n s o u r c e r o c k wi t h s h ale a n d ma r l wa s d e po s i t e d i n the f o rel a n d b a - s i n ， wh i c h b e c a me t h e mo s t i mpor t a n t s o u r c e r o c k i n t h i s b e l t ． Th e r e s e rvo i r i s ma i n l y d i s t ri b u t e d i n t h e Ne o p ale o z o i c ， a n d t h e l i t h o l o g y was c a r b o n a t e r o c k a n d c l a s t i c r o c k d e p o s i t e d i n t h e s h a l l o w s h e l f Un d e r t h e i n fl u e n c e o f Ur a l o r o g e n y ， t h e b a s i n w a s i n c e a s e ] e s s u p l i ft i n g a n d t h e r e gio n al g y p sol y t e c a p r o c k w a s f o r me d i n K u n g u r i a n o f t h e P e rm i a n ． I n t h e b a s i n b e l t ， s t ruc t u r al t r a p s w e r e m a i n l y d e v e l o p e d ， a n d t h e n s t r u c t u r a1． s t r a t i g r a p h i c t r a p s ． I n fl u e n c e d b y t h e b a s i n a l d i f f e r e n t i a l s u b s i d e n c e ， t h e s o u r c e r ock s i n d i f f e r e n t are a s are d i f f e r e n t i n the r mal e v o l u t i o n e x t e n t ． an d t h e e a r l i s t h y d r o c arb o n g e n e r a t i o n p e ri o d w a s i n E arl y C a r b o n i f e r o u s ． Hy d r o c a r b o n mi g r a t i o n o c c u r r e d ma i n l y a l o n g f a u l t s a n d u n c o n f o rm i t y ， a n d h y d r o c a r b o n d i s t r i b u t i o n a r o u n d t h e p a l a e o h i g h s and t h e i r s l o p e s ． T h e s t u d y s h o w s t h a t t h e p e t r o l e u m e x p l e r a t i o n i s i n mi d d l e s t a g e i n t h i s a r e a ， b u t i n t h e o f f s h o r e o f T i ma n - P e c h o r a b a s i n a n d t h e c e n t r a l ， t h e n o rth e r n a n d s o u t h e r n p a r t s o f Vo l g a Ur al b a s i n ， t h e i r l o w e x p l o r a t i v e e x t e n t s ma k e t h e m h a v e g r e a t e x p l o r a t i o n p o t e n t i a l s ． Ke y Wo r d s U r al f o r e l a n d b a s i n b e l t ； b a s i n e v o l u t i o n ； gi ant o i l g a s f i e l d ； p e o l e u m s y s t e m； d i s t ri b u t i o n