石油与天然气地质学 西西伯利亚盆地实验报告
姓名:张泰祥
学号：[1**********]3
日期：2014/5/17
指导教师：王权锋
简述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
一、交通、自然地理、气候状况„„„„„„„„3
二、区域地质„„„„„„„„„„„„„„„„5
三、油田地质„„„„„„„„„„„„„„„„9
四、勘探开发简况及历史„„„„„„„„„„„15
五、结论„„„„„„„„„„„„„„„„„„16
参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„16
西西伯利亚盆地是俄罗斯最大、油气储量和产量最高含油气盆地。面积350万平方公里，是世界超巨型盆地之一。
发现许多大油气田，构造简单，最大的罗马什金油田，面积4000km2。其它不少的油气田的面积也有几百到上千km2不等。 本世纪三十年代开始进行油气勘探。全盆地共发现油气田300多个。93年剩余探明可采储量82.2亿吨，天然气储量39.62万亿方。 盆地远景资源量可望达到200～280亿吨，天然气远景可采储量40～60万亿方。
西西伯利亚是一个稳定的地台型盆地，油气资源丰富。一个典型的克拉通内盆地。不但在中生界地台沉积盖层中含有极丰富的油气资源，而且近年来对其基底的研究表明，在古生代也有厚度很大的地台沉积岩，并发现了志留系到下石炭统的碳酸盐岩沉积及礁岩 建造，显示出广阔的前景。
一、交通、自然地理、气候状况
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400~420万平方千米。
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50~200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度下。区内年降雨量为400~1200mm，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、区域地质
1、大地构造位置
在大地构造区划上西西伯利亚盆地是一个巨型台向斜。该巨型台向斜与乌拉尔山脉、叶尼塞山脉、泰梅尔山岭、阿尔泰一萨彦褶皱区一起构成乌拉尔一蒙古后海西期年轻地台的北半部， 该年轻地台是在里菲纪一古生代乌拉尔一蒙古活动带的位置上于中生代形成的，表现为海西期形成的克拉通。在二叠纪与三叠纪之交的大陆裂解作用导致了北极一北大西洋巨型裂谷系统的形成， 地质和地球物理资料表明西西伯利亚地区三叠纪地幔物质的改造作用， 并形成了广泛分布的大陆裂谷系统， 西西伯利亚三叠纪古裂谷系统位于北极一北大西洋裂
谷系统的最东边。在裂谷系统之上发育了一系列侏罗纪一白垩纪的坳陷盆地， 其中最大的一个就是西西伯利亚盆地。下图为西西伯利亚盆地位置及构造单元
属中新生代年轻地台，可划分出基底、过渡层和沉积盖层。
最深部为Ar—Pt组成的结晶岩盘;上覆古生界海西褶皱基底。四缘褶皱山系从不同方向向盆地内部延伸，构成不同
期的基底:盆地东部及中、北部的大部分地区= 主要由Ar、Pt 组成；盆地南部及东南部= 以萨拉恢尔期及加里东期为主
的基底在古老基底之上发育了若干区域性继承盆地及地堑盆地，沉积了“过渡层”。上部构造层为典型地台型沉积盖层，主要由T3－J－K－Q组成，盆地中部3000-5000m，北部可达5000-7000m。下图为西西伯利亚盆地地球物理刨面。
2、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、油田地质
1、烃源岩的分布和演化
西西伯利亚盆地下侏罗统下托阿尔阶湖相泥岩中目前的有机碳含量为1.5 ％ ～ 3. 0 ％，个别层达到了5 ％。根据岩石学、干酪根同位素组合及化学成分等资料，该层有机质是陆生高等植物石化作用的产物。根据已掌握资料和其他盆地的现代湖泊的情况可以推断：在这种湖相地层中有机质含量向盆地中心增高。托古尔组有机质处在热成熟作用高峰阶段， 相当于主要生油带中部， 其残余生烃潜力达2 0 0 ～ 6 0 0 m g ／g ，一般在4 0 0 m g ／g 以上。
在西西伯利亚盆地北部滨海相、海相沉积区， 有机质含量明显增高，
达2 ％ 以上。因此可推测这些地区属于凹陷区， 其中沉积了水体更深的沉积物。正像北部地区乌连戈依、乌斯季一叶尼塞地区油气井的干酪根及岩石成分研究所揭示的那样，有机组分中藻质组分含量很小。例如在超深井中的下侏罗统秋明组中有机质的主要成分是镜质组， 有机物中C 同位素丰度高， 这也说明陆生高等植物遗体的破坏和石化作用产物在沉积有机质原始组分中占据了主导地位。 乌连戈伊气田的天然气主要是由上侏罗统顶部的巴热诺夫组海相页岩通过热裂解作用形成的。巴热诺夫组分布面积较广， 为富含有机质的硅质页岩， 厚度为2 0 ～ 5 0 m 。从目前的勘探来看， 该层没有大规模天然海相深水缺氧环境沉积， 母质类型为混合型干酪根， 有机碳含量( T O C ) 为3 ％ ～ 7 ％ ， R 。为1 ． 1％ ～ 1 ． 5 ％。
在盆地北部埋藏最深的地区， 按有机质热成熟作用程度来说已经超过了主要生油带而进入了深部生气带。下侏罗统生油岩， 在亚马尔一塔兹地区的区域凹陷中大约于1 2 0 M a 前的欧特里夫期和阿普特期开始进入主要生油带， 在马斯特里赫特期末结束了生油期而进入了深部生气带， 生气过程延续到了古近纪中期。
西西伯利亚盆地中侏罗统存在碎屑状煤炭， 在盆地北部滨海相、海相沉积区， 有机碳含量达到2 ． 0 ％ ～3 ． 0 ％。在亚马尔一塔兹凹陷区， 中侏罗统强烈生油始于阿普特期， 即1 15 ～ 12 0 M a 前， 这一过程直到马斯特里赫特期一古近纪才结束。此后进入生气带， 石油开始变为高成熟油和过成熟油， 并开始形成凝析油体系。
巴热诺夫组及其相当的层系是西西伯利亚盆地北部最重要的生油岩层。该组的硅质、钙质泥岩特别富含有机质， 有机质构成了岩石的重要组分。钙质、硅质泥岩的平均有机碳含量超过1 0 ％t。1。在伏尔加一早贝利阿斯期西西, ffl ~lJ亚海的深水区有机质含量处处都超过1 5 ％ ～ 2 0 ％， 干酪根成了岩石的重要组分。在大部分地区， 巴热诺夫组为主要生油层。
西西伯利亚盆地白垩系对生油的贡献要比侏罗系小得多。在白垩系中也曾生成过相当规模的液态烃， 但是范围较小。而西西伯利亚北部格达区赛诺曼气藏的气有相当部分来自阿普特阶、阿尔布阶和赛诺曼阶的含煤和亚含煤地层。更年轻的地层已经不能对西西伯利亚盆地贡献任何油气， 但它们能为下伏地层中运移来的石油、天然气提供储集空间。
2、生储盖特征
（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0~80m。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300~600m，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400~500*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。
3、油气田分布
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：
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。烃源岩层位控制油气分布层位的规律在构造稳定的沉积盆地中表现得最为明显。
二级构造带对油气分布的控制
西西伯利亚的古隆起对油气聚集也有重要的控制作用，是油气聚集的有利区。古隆起位于生油凹陷之间，是沉积时的构造高部位，有利于形成有利的储集相带，同时构造抬升造成的剥蚀作用也有利于溶蚀性储集层的发育。古隆起圈闭发育，圈闭类型多，可以发育构造圈闭、地层圈闭和各类符合圈闭，并且圈闭形成时间早。海相地层中油气运移的距离一般较远，凹陷中生成的尤其可以发生较长的运移，生油凹陷周围分布的古隆起是油气运移的主要指向，由于上述原因盆地中的古隆起是油气聚集的有利场所。
地层不整合对油气分布的控制
不整合对油气的分布也有重要的控制作用。
不整合面之下的风化淋滤带是有利储集层的分布带。不整合面之下的岩石经过长期的风化剥蚀和溶解淋滤，形成了孔隙、缝隙发育的风化淋滤带。这些岩石可以作为油气运移的通道和储集岩，特别是
在碳酸盐岩地区，这种不整合面之下的风化淋滤带特别发育，为储集油气的重要空间。不整合面之下通常是油气聚集的重要场所。不整合面之下的火山岩由于风化作用也经常成为有力的储集层。
不整合是油气运移的重要通道。不整合面之下的风化淋滤带和不整合面之上的底砾岩是孔隙性岩石，并且沿不整合面广泛分布，构成油气长距离侧向运移的通道。不整合还是沟通不同时代烃源岩与储集岩的桥梁，可以将本来在垂向上和侧向上并不接触的烃源岩和储集岩连接起来，使油气运移的空间范围变大，有利于油气的长距离运移。
四、勘探开发简况及历史
西西伯利亚地区面积为320万km 2, 其中含油远景面积为165万km 2。该地区从五十年代初开始大规模油气勘探, 到目前为止, 已发现油、气田240多个。其中油田124个,气田、凝析气田116个, 探明原油可采储量60多亿t , 天然气储量2 2.1万亿m3。最大的油田萨马特洛尔，可采储量为20 ~ 24 亿t 。最大的气田为乌连戈伊, 储量为7.8万亿m3。
西西伯利亚地区从1964年开始采油, 当年采油量为21 万t , 1968年达到1200万t，97年达到1.1 6亿t。97年达到2.18亿t, 1980年达到3.12亿t ,1 9 8 1 ~ 1 9 8 5年平均每年采3.6亿t。到1985年为止, 西西伯利亚地区累计采油量达36亿t , 有77 个油田投入开发,总油井数为3 2 0 0 0 口, 累计生产井总进尺1亿m。目前综合含水56% , 机械采油井数占7 4%。
1981~1985年投产油井22000口,注水井6000口。生产井总进
尺3000万m3。含水从25%增加到56% , 机械采油井数从33 % 增加到74 %。
1981 ~ 1985年, 由于开发层系细分, 增产原油5000万t , 钻补充井增产原油2000万t ,完善注水系统增产5000万t , 不稳定注水采油量为500万t。
目前，西西伯利亚盆地控制着几乎是大半个欧洲的天然气，而俄罗斯在同时开展了与中国在东西伯利亚地区级远东地区的油气开发和做项目。
五、结论
西西伯利亚盆地是世界上少有的超巨型的中-新生带盆地，沉降幅度大，有机质丰富，演化程度适中。
其初级条件良好，同生生长构造和局部构造发育，又有广泛发育的岩性遮挡层，使油气能很好的保存下来。储集层往往是多层重叠的，形成了一大批世界知名的大油气田，如萨摩特洛尔油田、乌连戈伊气田等。
在盆地南部，以油藏为主；在盆地北部，演化程度较高，以天然气藏为主，并有生物成因的天然气。
参考文献:
3-3+西西伯利亚盆地-06-07[DB/OL]. 百度文库.
西西伯利亚盆地油气形成和烃类油藏分布模式[DB/OL]. 百度文库.
西西伯利亚盆地北部大气田的形成条件和分布规律[DB/OL].
豆瓣.
西西伯利亚盆地[DB/OL]. 百度文库.