賀正軍，溫志新，王兆明，陽(yáng)孝法，劉小兵，梁英波，吉利洋，汪永華

1中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院；2中國(guó)石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司工程服務(wù)公司

0 前言

西西伯利亞盆地的主體位于俄羅斯中部地區(qū)，東西向介于烏拉爾山脈與葉尼塞河之間，向北延伸至北冰洋喀拉海南部，面積超過(guò)238×104km2，是一個(gè)富含油氣的中生代—新生代大型裂谷盆地。當(dāng)前，俄羅斯境內(nèi)60%的石油產(chǎn)量和90%的天然氣產(chǎn)量均來(lái)自該盆地［1-2］，其在油氣工業(yè)中的地位居俄羅斯首位。目前盆地整體勘探程度尚處于精細(xì)勘探的初步階段，北部海域陸架范圍還存在大量未鉆探的大型構(gòu)造圈閉，待發(fā)現(xiàn)油氣資源依然十分豐富［3］，是我國(guó)石油公司實(shí)施海外油氣合作的重要目標(biāo)區(qū)之一。盆地優(yōu)質(zhì)烴源巖和儲(chǔ)層均發(fā)育于侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)裂后拗陷階段，這與典型裂谷盆地油氣富集于裂谷層系的特點(diǎn)具有明顯差異。筆者在充分利用各種公開(kāi)文獻(xiàn)和商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)新資料的基礎(chǔ)上，從巖相古地理研究出發(fā)，結(jié)合所有已發(fā)現(xiàn)油氣藏的分布特征，劃分了盆地主要含油氣層系的成藏組合，并系統(tǒng)分析了各成藏組合的發(fā)育特征及油氣分布規(guī)律，旨在深化盆地油氣地質(zhì)認(rèn)識(shí)，明確未來(lái)重點(diǎn)勘探方向，為中俄油氣管道沿線的上游油氣合作提供借鑒與參考。

1 地質(zhì)背景

西西伯利亞盆地是一個(gè)發(fā)育在東歐板塊與西伯利亞地臺(tái)之間的晚古生代非均質(zhì)褶皺基底之上的大型裂谷盆地，垂向上被俄羅斯學(xué)者劃分為3個(gè)構(gòu)造層，即基底構(gòu)造層、三疊系裂谷構(gòu)造層和中生界—新生界坳陷沉積層［3-7］?；讟?gòu)造層由前寒武紀(jì)微古陸（塊體）和貝加爾期、早加里東期、加里東期及海西期等不同時(shí)代拼接的褶皺地塊組成，褶皺系的表層坳陷內(nèi)發(fā)育了磨拉石建造和古生界地臺(tái)型碳酸鹽巖沉積，主要分布在現(xiàn)今盆地的南部地區(qū)；三疊系裂谷構(gòu)造層為分布在封閉的、近南北向及北東向線狀地塹內(nèi)的三疊系火山巖與陸源碎屑巖，在盆地中央呈狹窄的線條狀從南往北延伸至南喀拉海域［3］；中生界—新生界坳陷沉積層屬于盆地主要沉積蓋層，沉積了分布范圍廣、厚度從南往北明顯增厚的侏羅系—新生界碎屑巖，侏羅系底面埋深在南部為3~6 km，在北部超過(guò) 8~12 km（圖 1）［3,7］。盆地含油氣層系主要發(fā)育在裂后拗陷階段的侏羅系—白堊系，平面上劃分為6個(gè)含油氣區(qū)（圖1）。

圖1 西西伯利亞盆地中生界—新生界地層等厚圖與油氣田分布Fig.1 Isopach map of Mesozoic-Cenozoic and distribution of oil and gasfieldsin West Siberian Basin

2 巖相古地理特征

綜合文獻(xiàn)資料，結(jié)合盆地大量油氣藏?cái)?shù)據(jù)資料［8-14］，編制了盆地侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)巖相古地理分布圖（圖2），從時(shí)空上揭示了盆地生、儲(chǔ)、蓋等主要成藏要素的平面展布特征。

在整個(gè)侏羅紀(jì)，西西伯利亞盆地經(jīng)歷了穩(wěn)定構(gòu)造背景下的超級(jí)海侵演化，沉積范圍由北往南逐漸擴(kuò)展（圖2a，2b）。早侏羅世，盆地南部主要沉積陸相含煤碎屑巖，向北逐漸變?yōu)闇\海相；盆地北部形成寬闊的海灣，并逐漸從海灣過(guò)渡到近岸低地平原。中侏羅世，海域范圍不斷擴(kuò)大。至晚侏羅世，海水覆蓋了整個(gè)盆地（除東南端以外）的絕大部分地區(qū)，主要沉積了濱淺海相砂泥巖。侏羅紀(jì)末（提塘期）—白堊紀(jì)初（貝里阿斯期），海水覆蓋范圍達(dá)到最大（圖2b），發(fā)育了廣域覆蓋的巴熱諾夫（Bazhe?nov）組含瀝青質(zhì)頁(yè)巖層，該套地層既是盆地最主要烴源巖，亦是良好的區(qū)域性蓋層。

之后，盆地轉(zhuǎn)入海退演化階段（圖2c，2d）。在該階段，盆地仍然處于穩(wěn)定構(gòu)造背景，盆地東側(cè)始終保持寬緩的大陸架環(huán)境，深水發(fā)育區(qū)以南北軸向展布于盆地西側(cè)邊緣。隨著海退發(fā)生，至早白堊世巴雷姆期，僅在西側(cè)的南部存在一個(gè)窄的深水地帶，盆內(nèi)絕大部分地區(qū)逐漸被淺水陸架前積型三角洲—深水斜坡沉積體系充填，形成了盆地下部含油氣層系優(yōu)越的儲(chǔ)層條件。碎屑物質(zhì)主要來(lái)源于東側(cè)的西伯利亞地臺(tái)，西側(cè)的烏拉爾造山帶提供了次要物源。

從巴雷姆期末至晚白堊世，盆地進(jìn)入多期次快速沉降旋回演化階段，海侵和海退旋回體系交替發(fā)育（圖2d—2i）。盆地邊緣以沖積—湖泊—沼澤相陸相砂泥巖交互沉積為主，盆地內(nèi)以淺?！ｊ戇^(guò)渡相沉積占主體，砂巖較發(fā)育。期間，在土倫期，盆地內(nèi)的海域范圍發(fā)生顯著變化，海侵范圍再次達(dá)到高峰，海水幾乎覆蓋了全盆地（圖2i），沉積了廣泛分布的泥質(zhì)巖-硅質(zhì)巖，構(gòu)成了盆地另一套重要的區(qū)域性蓋層。

3 成藏要素與成藏組合

在巖相古地理研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合盆地5830個(gè)油氣藏?cái)?shù)據(jù)資料［12］，總結(jié)了盆地基本成藏要素地質(zhì)特征，并參考童曉光的成藏組合定義［15］，將侏羅系—白堊系劃分為7套成藏組合（圖3，表1），研究了各成藏組合及其油氣分布特征。

3.1 烴源巖

盆地共發(fā)育下侏羅統(tǒng)—中侏羅統(tǒng)、上侏羅統(tǒng)提塘階—下白堊統(tǒng)貝里阿斯階、下白堊統(tǒng)阿普特階—上白堊統(tǒng)塞諾曼階3套烴源巖。

圖2 西西伯利亞盆地侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)巖相古地理演化Fig.2 Lithofaciespaleogeographic evolution of Jurassic-Cretaceousin West Siberian Basin

下侏羅統(tǒng)—中侏羅統(tǒng)烴源巖主要包括托阿爾階的托古爾（Togur）組頁(yè)巖、托阿爾階—阿林階的拉多姆（Radom）組頁(yè)巖（圖3）［3,7］。托古爾組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)包含海相藻類、浮游生物類、細(xì)菌類及陸相高等植物等多種來(lái)源，生烴潛力較好，TOC為1%~5%，成熟度在盆地內(nèi)大部分地區(qū)都已經(jīng)達(dá)到高峰生油窗范圍（Ro為0.65%~1.15%），外圍和南部局部構(gòu)造隆起帶成熟度較低（Ro＜0.65%）。拉多姆組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)以高等植物占優(yōu)勢(shì)，生烴潛力為中—好，大部分地區(qū)TOC為1%~3%；沿盆地邊緣有機(jī)質(zhì)熱成熟度很低（Ro＜0.5%），向盆地中心成熟度增高至高峰生油窗，在北部地區(qū)由于埋深大，成熟度要高得多（Ro＞2%）。

上侏羅統(tǒng)提塘階—下白堊統(tǒng)貝里阿斯階發(fā)育了盆地最主要的烴源巖。該套烴源巖主要以沉積于侏羅紀(jì)末深水環(huán)境的巴熱諾夫（Bazhenov）組含瀝青質(zhì)頁(yè)巖為主（圖3），有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ—Ⅱ型，TOC大多為2%~15%，局部超過(guò)25%，平均值約為7%。該套烴源巖有效厚度為20~50 m，分布面積超過(guò)160×104km2，是一套世界級(jí)的優(yōu)質(zhì)烴源巖［3,7,9,16-17］。受埋深控制，成熟度在南部和中部主要處于初始—高峰生油窗范圍（Ro為0.5%~0.8%），往北部隨著埋深增大，進(jìn)入高峰生油窗的下限至生氣窗下限（Ro為0.7%~1.3%），局部Ro＞1.3%，這是盆地整體上“南油北氣”的一個(gè)最重要原因。

下白堊統(tǒng)阿普特階—上白堊統(tǒng)塞諾曼階烴源巖主要為分布在盆地北部的阿普特階、阿爾布階和塞諾曼階的含煤地層，TOC為0.5%~2.0%，由于埋藏較淺，大多處于未成熟狀態(tài)，是北部塞諾曼階一些含生物氣或低熟天然氣大型氣田的重要烴源巖［7］。

圖3 西西伯利亞盆地綜合柱狀圖與成藏組合Fig.3 Comprehensivehistogramand reservoir formingassemblagesin West Siberian Basin

3.2 儲(chǔ)層

盆地縱向上從古生界到白堊系均有儲(chǔ)層發(fā)育（圖3），油氣藏以侏羅系—白堊系占絕對(duì)主導(dǎo)地位，古生界僅在南部一些隆起構(gòu)造帶發(fā)現(xiàn)了若干中小型基巖類油氣藏和數(shù)個(gè)古生界碳酸鹽巖油氣藏，已發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量?jī)H占0.2%［12,18-19］。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：侏羅系—白堊系已證實(shí)的儲(chǔ)層多達(dá)16套，儲(chǔ)層巖性為碎屑巖，沉積環(huán)境多樣，已發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)層埋深小于4 000 m；最重要的儲(chǔ)層為下白堊統(tǒng)的貝里阿斯階—巴雷姆階的尼歐克姆（Neocomian）組和阿普特階—塞諾曼階的波庫(kù)爾（Pokurskoye）組，這2套儲(chǔ)層的物性較好，平均孔隙度分別為12.0%~27.4%和18.0%~35.8%，單層有效厚度也比其他儲(chǔ)層大（表1）。

表1 西西伯利亞盆地侏羅系—白堊系成藏組合劃分Table 1 Division of Jurassic-Cretaceous reservoir forming assemblagesin West Siberian Basin

3.3 成藏組合劃分及油氣分布

3.3.1 侏羅紀(jì)海侵階段成藏組合

侏羅紀(jì)海侵沉積演化階段可劃分出3個(gè)成藏組合，即下侏羅統(tǒng)、中侏羅統(tǒng)和上侏羅統(tǒng)成藏組合（表1，圖4）。下侏羅統(tǒng)成藏組合對(duì)應(yīng)于海侵初期階段，有利儲(chǔ)層主要發(fā)育于盆地南緣的陸相沖積平原、湖泊環(huán)境，分布非常局限，僅在南部西側(cè)的克拉斯諾列寧隆起構(gòu)造和盆地東南部的隆起區(qū)獲得油氣發(fā)現(xiàn)，油氣藏儲(chǔ)層物性中等，有效厚度不大。中侏羅世隨著海侵范圍的擴(kuò)大，在盆地南部至中部廣泛發(fā)育秋明組河道—濱海、淺海相碎屑巖，在北部也發(fā)育了一些深海斜坡砂巖體，這些砂體在現(xiàn)今隆起構(gòu)造位置形成中侏羅統(tǒng)有利成藏組合，該組合平面上在整個(gè)盆地的坳陷及其坳內(nèi)隆起構(gòu)造均發(fā)現(xiàn)了不同規(guī)模的油氣藏。晚侏羅世，隨著海侵范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，有利儲(chǔ)層分布范圍反向萎縮，主要分布在盆地中—南部坳陷及坳內(nèi)隆起構(gòu)造帶：在坳陷邊緣及斜坡區(qū)發(fā)育河流相—淺海相—海相砂巖儲(chǔ)層成藏組合；往盆地中央則發(fā)育淺?！詈Ｏ喟蜔嶂Z夫組頁(yè)巖儲(chǔ)層成藏組合，構(gòu)成盆地重要的非常規(guī)致密油分布區(qū)（圖4）。受勘探程度還比較低的影響，整個(gè)侏羅系各成藏組合已發(fā)現(xiàn)的油氣儲(chǔ)量占比不高，僅占9.63%（表1）。

圖4 西西伯利亞盆地中侏羅統(tǒng)卡洛夫階巖相古地理與侏羅紀(jì)海侵階段成藏組合分布疊合圖Fig.4 Superimposition map of lithofaciespaleogeography of the Middle Jurassic Callovian and reservoir forming assemblages of Jurassic transgression stagein West Siberian Basin

3.3.2 早白堊世海退階段成藏組合

晚侏羅世海侵結(jié)束后，在巴熱諾夫組烴源巖之上形成了海退階段的下白堊統(tǒng)貝里阿斯階—巴雷姆階成藏組合，它是盆地最主要的成藏組合，油氣儲(chǔ)量約占整個(gè)盆地的40.21%（表1），主要包括尼歐克姆組、阿奇莫夫組、阿克赫斯組及下塔諾普欽組4套產(chǎn)層。該組合的平面分布范圍與中侏羅統(tǒng)成藏組合大致相當(dāng)（圖5）：大部分的油氣分布在中—南部坳陷區(qū)的尼歐克姆組儲(chǔ)集體中，儲(chǔ)集體為淺?！獪\海斜坡環(huán)境的前積型三角洲碎屑巖楔狀體，儲(chǔ)量占比為32.58%（表1）；其次是中央坳陷區(qū)的阿奇莫夫組深水濁積體，為另一套較重要的油氣儲(chǔ)集體，儲(chǔ)量占比達(dá)5.41%；此外，在盆地北部隆起區(qū)的阿克赫斯組和下塔諾普欽組，沉積于沖積平原、湖泊及淺海環(huán)境的砂巖儲(chǔ)層中也見(jiàn)到一些油氣分布。

圖5 西西伯利亞盆地下白堊統(tǒng)貝里阿斯階巖相古地理與早白堊世海退階段成藏組合分布疊合圖Fig.5 Superimposition map of lithofaciespaleogeography of the Lower Cretaceous Berriasian and reservoir forming assemblages of Early Cretaceousregressivestagein West Siberian Basin

3.3.3 早白堊世巴雷姆期末—晚白堊世海侵—海退多旋回階段成藏組合

在巴雷姆期末—晚白堊世沉積演化階段發(fā)育了盆地上部的3個(gè)成藏組合（表1，圖6），其中，主力成藏組合為下白堊統(tǒng)阿普特階上段—上白堊統(tǒng)塞諾曼階成藏組合，其次為下白堊統(tǒng)阿普特階下段成藏組合及上白堊統(tǒng)成藏組合（表1）。主力成藏組合主要分布在盆地北部東側(cè)的隆起構(gòu)造帶，是盆地北部天然氣的最主要儲(chǔ)層段，儲(chǔ)量占比為38.41%，僅次于下白堊統(tǒng)貝里阿斯階—巴雷姆階成藏組合；該套組合在北部隆起的南側(cè)主要為發(fā)育河流—淺海相碎屑巖沉積的波庫(kù)爾組，往北變?yōu)橐院础I岸相為主的馬列薩林組。阿普特階下段成藏組合主要分布在近盆地邊緣物源區(qū)的一些隆起構(gòu)造帶，沉積環(huán)境主要為湖泊和淺海。上白堊統(tǒng)成藏組合主要在盆地中部—北部隆起構(gòu)造帶局部零星分布，沉積環(huán)境主要為淺海。

圖6 西西伯利亞盆地上白堊統(tǒng)塞諾曼階巖相古地理與早白堊世巴雷姆期末—晚白堊世海侵—海退多旋回階段成藏組合分布疊合圖Fig.6 Superimposition map of lithofacies paleogeography of Upper Cretaceous Cenomanian and reservoir formingassemblagesin themulti?cycle(transgressive-regressive)stagefromtheend of Early Cretaceous Barremian to Late Cretaceous in West Siberian Basin

4 有利勘探領(lǐng)域

西西伯利亞盆地侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)經(jīng)歷了多旋回性的沉積演化，控制了侏羅系—白堊系縱向上多套含油氣成藏組合的形成與差異分布。侏羅紀(jì)至早白堊世巴雷姆期，盆地經(jīng)歷了一個(gè)超級(jí)的海侵—海退旋回。在侏羅紀(jì)海侵初期，有利成藏組合主要分布在盆地南部；隨著海侵范圍擴(kuò)大，成藏組合發(fā)育延伸至整個(gè)盆地范圍；至海侵高峰時(shí)期，隨著海水深度進(jìn)一步增大，有利含油氣成藏組合分布區(qū)萎縮至中部。隨后，在海退旋回發(fā)育了以淺水陸架進(jìn)積型砂體和深水斜坡濁積砂體為儲(chǔ)集體的優(yōu)質(zhì)成藏組合，分布于整個(gè)盆地的中央坳陷區(qū)。在巴雷姆期末—晚白堊世，盆地范圍內(nèi)的海平面發(fā)生多期次升降變化，主要在盆地中部—北部發(fā)育了阿普特階上段—塞諾曼階進(jìn)積型優(yōu)質(zhì)成藏組合、阿普特階下段成藏組合及上白堊統(tǒng)成藏組合。結(jié)合盆地勘探現(xiàn)狀進(jìn)一步分析，認(rèn)為西西伯利亞盆地存在兩類重要的有利勘探領(lǐng)域，值得未來(lái)在中俄開(kāi)展上游油氣合作時(shí)超前重點(diǎn)關(guān)注。

4.1 北部陸架下白堊統(tǒng)阿普特階上段—上白堊統(tǒng)塞諾曼階成藏組合中的大型未鉆探構(gòu)造圈閉

西西伯利亞盆地北部已發(fā)現(xiàn)60個(gè)大型氣田，天然氣可采儲(chǔ)量共計(jì)約 45×1012m3［12］。解剖已發(fā)現(xiàn)大型氣田發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)氣田具有相同的富集分布特征（圖7）：頂部在塞諾曼階的波庫(kù)爾組發(fā)育一個(gè)單一的大型構(gòu)造型氣藏，集中了氣田大部分的天然氣儲(chǔ)量；下部地層中發(fā)育眾多地層型、構(gòu)造-地層復(fù)合型油氣藏，儲(chǔ)量占比雖少，但儲(chǔ)量也非常大，不容忽視［17,20-22］。例如，儲(chǔ)量最大的烏連戈伊氣田，天然氣可采儲(chǔ)量為9.5×1012m3，其頂部波庫(kù)爾組的構(gòu)造圈閉面積達(dá)6 880 km2，所分布的儲(chǔ)量占該氣田總儲(chǔ)量的75%；下部地層中還發(fā)育有35~50個(gè)垂向上疊置分布的氣藏，儲(chǔ)量約為2.4×1012m3。當(dāng)前，烏連戈伊氣田瓦蘭今階的阿奇莫夫組已開(kāi)始成為該氣田的一個(gè)重要的勘探開(kāi)發(fā)接替層系［22］。

北部陸架的南喀拉海域，具備與北部陸上相同的石油地質(zhì)條件，其勘探程度還非常低，存在大量未鉆探構(gòu)造圈閉［3］，可以確定波庫(kù)爾組及其相當(dāng)?shù)膶游粦?yīng)是未來(lái)海域陸架大型氣田發(fā)現(xiàn)的首選目的層；同時(shí)，下白堊統(tǒng)貝里阿斯階—巴雷姆階成藏組合發(fā)育加積型—進(jìn)積型三角洲砂巖楔狀體，可考慮作為一種兼探與拓展的勘探目標(biāo)，該領(lǐng)域未來(lái)勘探前景十分廣闊。

圖7 西西伯利亞盆地北部大型氣田區(qū)域地質(zhì)剖面（剖面位置見(jiàn)圖6，據(jù)文獻(xiàn)［17］修改）Fig.7 Regional geological profileof largegasfield in thenorth of West Siberian Basin(profilelocation isshown in Fig.6,cited from［17］,modified)

4.2 南部陸上的侏羅系成藏組合中的巖性圈閉

南部陸上是盆地石油的主產(chǎn)區(qū)，當(dāng)前的主力勘探目標(biāo)仍以白堊系成藏組合為主。隨著主力成藏組合勘探程度不斷提高，下部侏羅系成藏組合的勘探逐漸成為減緩盆地石油產(chǎn)量下滑的關(guān)鍵［23］。未來(lái)，盆地侏羅系成藏組合的精細(xì)勘探地位將日益重要，從資源潛力和勘探程度綜合考慮，上侏羅統(tǒng)成藏組合中的瓦休甘組和中侏羅統(tǒng)成藏組合的秋明組巖性圈閉發(fā)育，可作為盆地南部排在首位的接替勘探領(lǐng)域，是中俄未來(lái)開(kāi)展精細(xì)勘探技術(shù)合作優(yōu)先考慮的有利目標(biāo)。

5 結(jié)論

（1）西西伯利亞盆地是世界上油氣資源最豐富的含油氣盆地之一，含油氣層系主要發(fā)育在疊置于三疊紀(jì)裂谷層序之上的中生代—新生代平緩巨型坳陷內(nèi)。侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)拗陷階段發(fā)育了優(yōu)越的石油地質(zhì)條件：晚侏羅紀(jì)開(kāi)始發(fā)育的巴熱諾夫組烴源巖，為盆地富油氣奠定了堅(jiān)實(shí)的烴源基礎(chǔ)；拗陷階段發(fā)育的烴源巖與同期多套儲(chǔ)集體良好配置，形成了多套油氣成藏組合。

（2）盆地侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)早期經(jīng)歷了一個(gè)超級(jí)海侵—海退旋回，后期又經(jīng)歷了多個(gè)快速變化的海侵—海退旋回，縱向上形成7套成藏組合，其在平面上差異性分布：下部侏羅系3套成藏組合主要分布在盆地南部和中部地區(qū)；中間下白堊統(tǒng)成藏組合基本上分布于整個(gè)盆地的中央坳陷區(qū)；上部下白堊統(tǒng)阿普特階—上白堊統(tǒng)3套成藏組合主要分布于盆地中部—北部的近東側(cè)隆起構(gòu)造帶。

（3）盆地已發(fā)現(xiàn)的油氣儲(chǔ)量主要集中在下白堊統(tǒng)尼歐克姆組和下白堊統(tǒng)阿普特階上段—上白堊統(tǒng)塞諾曼階成藏組合中，前者主要分布在盆地南部，后者主要分布在盆地北部，兩者的油氣儲(chǔ)量約占全盆地的71%，是當(dāng)前最主要的兩大油氣產(chǎn)層。

（4）未來(lái)中俄開(kāi)展上游油氣合作，西西伯利亞盆地兩類勘探領(lǐng)域值得超前重點(diǎn)關(guān)注：北部陸架下白堊統(tǒng)阿普特階上段—塞諾曼階成藏組合中的大型未鉆探構(gòu)造圈閉，是大型氣田發(fā)現(xiàn)的最主要方向；南部陸上的侏羅系成藏組合中的瓦休甘組和秋明組巖性圈閉，是成熟探區(qū)精細(xì)勘探的首選目標(biāo)。