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走滑运动—三角洲的耦合控藏——以俄罗斯北萨哈林盆地为例

袁峰 蔡文杰 尹倩倩 李春鹏

袁峰, 蔡文杰, 尹倩倩, 李春鹏. 走滑运动—三角洲的耦合控藏——以俄罗斯北萨哈林盆地为例[J]. 海洋地质前沿, 2019, 35(5): 11-20. doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.05002
引用本文: 袁峰, 蔡文杰, 尹倩倩, 李春鹏. 走滑运动—三角洲的耦合控藏——以俄罗斯北萨哈林盆地为例[J]. 海洋地质前沿, 2019, 35(5): 11-20. doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.05002
Feng YUAN, Wenjie CAI, Qianqian YIN, Chunpeng LI. THE COUPLING OF STRIKE SLIP MOVEMENT AND DELTA DEPOSITION AND ITS CONTROLLING OVER HYDROCARBON ACCUMULATION: A CASE FROM NORTH SAKHALIN BASIN IN RUSSIA[J]. Marine Geology Frontiers, 2019, 35(5): 11-20. doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.05002
Citation: Feng YUAN, Wenjie CAI, Qianqian YIN, Chunpeng LI. THE COUPLING OF STRIKE SLIP MOVEMENT AND DELTA DEPOSITION AND ITS CONTROLLING OVER HYDROCARBON ACCUMULATION: A CASE FROM NORTH SAKHALIN BASIN IN RUSSIA[J]. Marine Geology Frontiers, 2019, 35(5): 11-20. doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.05002

走滑运动—三角洲的耦合控藏——以俄罗斯北萨哈林盆地为例

doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.05002
基金项目: 

海外重点区勘探开发关键技术(基础研究重大项目前期研究专项) 2017ZX05032

详细信息
    作者简介:

    袁峰(1988—),男,硕士,工程师,主要从事地震资料解释及构造分析研究工作.E-mail:yuanfeng5@cnooc.com.cn

  • 中图分类号: P736.2

THE COUPLING OF STRIKE SLIP MOVEMENT AND DELTA DEPOSITION AND ITS CONTROLLING OVER HYDROCARBON ACCUMULATION: A CASE FROM NORTH SAKHALIN BASIN IN RUSSIA

图(10)
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-01-16
  • 刊出日期:  2019-04-28

走滑运动—三角洲的耦合控藏——以俄罗斯北萨哈林盆地为例

doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.05002
    基金项目:

    海外重点区勘探开发关键技术(基础研究重大项目前期研究专项) 2017ZX05032

    作者简介:

    袁峰(1988—),男,硕士,工程师,主要从事地震资料解释及构造分析研究工作.E-mail:yuanfeng5@cnooc.com.cn

  • 中图分类号: P736.2

摘要: 基于对俄罗斯北萨哈林盆地构造演化及地层充填特征的基础地质特征分析和油气分布规律的总结,对盆地油气分布特征的主控因素进行了探讨。研究认为:盆地的油气分布在平面上具有油气田呈S—N向成带分布,从北向南具有“油减少、气增多”的特点;在纵向上,油气发现的层位具有“北上南下”的特点;在规模上,油气储量分布具有“陆小海大”的特点。油气成藏条件综合评价分析认为,油气分布主要受走滑断裂和三角洲发育的控制,具体表现为:走滑运动与不同时期的三角洲控制着烃源岩的展布,使得油气分布呈北产油南产气的特征;走滑运动和3期三角洲的迁移使得油气发现层位呈“北上南下”的特点;走滑断裂带控制了圈闭规模和保存条件,使得油气田规模呈“陆小海大”的特点。结合以上分析指出,北萨哈林盆地东部海域勘探程度低,含油气系统证实具有多期三角洲和多类型圈闭发育,是北萨哈林盆地具有较大勘探潜力的区域。

English Abstract

袁峰, 蔡文杰, 尹倩倩, 李春鹏. 走滑运动—三角洲的耦合控藏——以俄罗斯北萨哈林盆地为例[J]. 海洋地质前沿, 2019, 35(5): 11-20. doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.05002
引用本文: 袁峰, 蔡文杰, 尹倩倩, 李春鹏. 走滑运动—三角洲的耦合控藏——以俄罗斯北萨哈林盆地为例[J]. 海洋地质前沿, 2019, 35(5): 11-20. doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.05002
Feng YUAN, Wenjie CAI, Qianqian YIN, Chunpeng LI. THE COUPLING OF STRIKE SLIP MOVEMENT AND DELTA DEPOSITION AND ITS CONTROLLING OVER HYDROCARBON ACCUMULATION: A CASE FROM NORTH SAKHALIN BASIN IN RUSSIA[J]. Marine Geology Frontiers, 2019, 35(5): 11-20. doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.05002
Citation: Feng YUAN, Wenjie CAI, Qianqian YIN, Chunpeng LI. THE COUPLING OF STRIKE SLIP MOVEMENT AND DELTA DEPOSITION AND ITS CONTROLLING OVER HYDROCARBON ACCUMULATION: A CASE FROM NORTH SAKHALIN BASIN IN RUSSIA[J]. Marine Geology Frontiers, 2019, 35(5): 11-20. doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.05002
    • 北萨哈林盆地位于俄罗斯远东萨哈林岛的东北部,面积约为23.4×104 km2,盆地近88.9%的面积位于鄂霍次克海海域,并进入了深水区(图 1)。萨哈林岛为西北太平洋边缘带的一部分,位于日本北海道岛的正北方,以鞑靼海峡与亚洲大陆相隔,向东以鄂霍次克海和千岛群岛与太平洋相隔[1]

      图  1  北萨哈林盆地位置

      Figure 1.  Location of North Sakhalin Basin

      北萨哈林盆地是萨哈林陆上和海上的主要含油气区,盆地在1923年首次获得油气发现。截至016年,盆地已发现95个油气田,陆上的发现大部分为小—中型油田,海上则发现了大型和特大型气田[2]。前人研究表明,萨哈林地区海域油气储量/资源量比值仍较低(约23%),海域勘探程度低,油气地质研究认识也比较低,勘探前景良好[3]。本文在对盆地构造演化及地层充填特征分析基础上,分析总结了盆地油气分布规律及其成藏主控因素,深化对北萨哈林盆地的油气地质认识,提出了下一步勘探的有利区带,旨在为盆地未来的油气勘探提供借鉴。

    • 萨哈林盆地位于俄罗斯远东大陆与太平洋西北缘之间的活动大陆边缘,盆地的演化与太平。盆地的形成演化经历了晚白垩世至渐新世的裂谷期,渐新世至上新世的转化拉伸期和上新世至今的反转期[5-6]

      在晚白垩世—渐新世的裂谷阶段,萨哈林地区处于挤压前陆会聚边缘的构造环境。受张应力影响,西萨哈林地区发生了裂谷作用,形成了正断层和高角度断层。沿断层发生差异升降,形成了半地堑、区域凹陷和裂谷肩等构造[7]

      在渐新世—上新世的转化拉伸期,欧亚大陆东缘的大部都处于剪张应力环境。日本海的打开导致盆地西缘北海道—萨哈林走滑断裂带强烈活动,盆地发生区域性沉降。

      在晚上新世—现今的反转阶段,盆地发生整体隆升,形成了区域性不整合。此外,沿北海道—萨哈林走滑断裂带形成了一系列逆冲断层和褶皱构造,这些褶皱构造在西部形态紧闭,向东逐渐变宽缓,其次,由西向东,随着远离断裂带,构造变形减弱,褶皱被断层切割减少。

    • 萨哈林盆地位于俄罗斯远东大陆与太平洋西北缘之间的活动大陆边缘,盆地的演化与太平洋板块和欧亚板块在新生代的俯冲有着密切关系[4]。盆地的形成演化经历了晚白垩世至渐新世的裂谷期,渐新世至上新世的转化拉伸期和上新世至今的反转期[5-6]

      北萨哈林盆地的基底为下古生界—早中生界的地层,古近系、新近系和第四系的沉积盖层超覆在其上,呈不整合接触,其中以新近系的陆源碎屑沉积物为主(图 2)[8-9]

      图  2  北萨哈林盆地综合地层柱状图

      Figure 2.  Integratedstratigraphic columnin North Sakhalin Basin

      结合盆地构造演化,盆地的沉积盖层可以划分为3大构造层:

      (1) 下部为上白垩统—下渐新统的陆相碎屑岩和煤系地层,包括上白垩统的火山岩建造、始新统的利索克斯组陆相碎屑岩、下渐新统的迈棋喀组浅海—深海相砂岩和硅质泥页岩。

      (2) 中部为强变形的碎屑岩层,包括部分古近系和新近系的5套地层,分别为上渐新统的达耶—胡林组深海相页岩和硅质岩,上覆的新近系主要为古阿穆尔河三角洲沉积物,随着三角洲在鄂霍次克海中向东推进,自下而上表现为海进—海退的沉积旋回,形成了包括维宁组陆相、过渡相、浅海相的灰色泥岩,达吉组三角洲、浅海—深海相砂岩和粉砂岩,奥科贝凯组浅—深海相泥岩、硅质泥页岩、粉砂岩和努托夫组下段三角洲、浅海—深海相砂岩与暗色泥页岩。其中发育3套烃源岩、5套储层、多套盖层,形成了多套生储盖组合,垂向上构成多套自生自储或下生上储型有效配置。

      (3) 上部为上上新统—第四系海陆过渡相和滨浅海相的普米组和全新统地层。

    • 根据Woodmac数据库资料统计结果显示,截至2016年7月,北萨哈林盆地共发现油气田95个,平面上已发现的油气田85%分布在萨哈林岛上,油气田南北向成带分布,从北向南油减少,气增多(图 3)。

      图  3  北萨哈林盆地油气田分布图

      Figure 3.  Oiland gasfield distributionin North Sakhalin Basin

      北萨哈林盆地主要烃源岩为与三角洲远端的泥质岩及三角洲近端的炭质页岩和煤层有关,垂向上发育了3套烃源岩(图 2):

      (1) 上渐新统达耶组—胡林组的深海相暗色页岩和硅质岩,TOC含量为0.60%~1.40%,有机质为混合型,且以腐泥型为主。该套烃源岩在盆地范围内分布广,厚度较大,成熟度较高(Ro=0.75%~1.61%),其中80%以上已经进入了生气窗(Ro>1.3%)。

      (2) 下中新统维宁组—达吉组的浅海—三角洲相煤系地层和深海相页岩,是盆地已钻井揭示的主力烃源岩。有机质为腐泥-腐殖混合型,且分布不均,其中含煤地层TOC含量可达3.6%,海相页岩的TOC含量最高达到1.5%。该套烃源岩厚度巨大,且40%以上已经进入了生油窗(Ro=0.45%~0.76%)[1]。在盆地中北部为三角洲海相深水泥页岩,以腐泥型为主,是盆地北部石油的主要来源。在中南部,以近岸浅海相和陆相含煤烃源岩为主,属腐殖型,主要生成气藏和凝析气藏

      (3) 中—上中新统的奥科贝凯组—努托夫组下段半深海—三角洲泥页岩是盆地东北部的潜在烃源岩,有机质类型为以腐泥型占优势的混合型有机质,TOC多为0.3%~1.3%,最大可达1.49%,向东有机质含量增高。该套烃源岩的主要问题是成熟度不高,85%以上的Ro < 0.5%[7]

      综上所述,达吉组三角洲的发育和展布控制了北萨哈林盆地烃源岩的平面分布。据达吉组沉积时期的沉积环境,达吉组三角洲局限海相的深水硅质岩是以腐泥型、生油为主的烃源岩,主要分布于盆地的中北部;其浅海—三角洲相煤系地层是以腐殖型、生气为主的烃源岩,主要分布于盆地的中南部(图 4)。

      图  4  北萨哈林盆地达吉组沉积环境

      Figure 4.  Sedimentaryenvironment of Dagi Formation in North Sakhalin Basin

      基于新近纪3期三角洲的沉积时期与北海道—萨哈林走滑断裂带的主要活动时期一致(图 2),推测达吉组三角洲的沉积是受走滑断层活动的影响而呈现出东北部以海相沉积为主、东南部以三角洲相沉积为主的展布特征(图 5),因此,走滑断层的活动与达吉组三角洲的沉积联合控制了盆地主力烃源岩的平面展布,从而使得北萨哈林盆地的油气田发现具有“北油南气”的特点。

      图  5  北萨哈林盆地烃源岩分布

      Figure 5.  Distributionofsourcerocksin North Sakhalin Basin

    • 北萨哈林盆地主要储层与古阿穆尔河三角洲砂体有关,因此,盆地由上到下发育了上部、中部和下部3套储盖组合,储层以海相砂岩为主,储层物性好。

      (1) 下部储盖组合:储层为达吉组三角洲浅海相细砂岩和粉砂岩,孔隙度为11%~37%,平均22%;渗透率为(10~1 000)×10-3 μm2,平均320×10-3 μm2;其上覆的奥科贝凯组泥岩、粉砂质泥岩层为盖层。

      (2) 中部储盖组合:储层为奥科贝凯组浅海—半深海相粉砂岩、泥质粉砂岩,孔隙度为10%~25%,平均15%;渗透率为(10~100)×10-3 μm2;奥科贝凯组的粉砂质泥岩为盖层。

      (3) 上部储盖组合:储层为努托夫组下段浅海相—三角洲相砂岩、粉砂岩,孔隙度为15%~34%,平均23%;渗透率为(10~1 000)×10-3 μm2;平均200×10-3 μm2;努托夫组上段的半深海相泥岩为其盖层。

      北萨哈林盆地的油气发现在纵向上主要分布在下中新统达吉组和上中新统努托夫组的下段。其中达吉组储层存储了盆地内天然气储量的50%以上,而下努托夫组储层存储了盆地内石油储量的70%以上,两者占已发现油气总储量的97.2%[10]。同时,这2套主力储层从陆上往海域,从北向南表现出明显的分带性特征(图 6),呈现为在盆地东南部,以达吉组储层为主,在东北部,以努托夫组储层为主的特点。

      图  6  北萨哈林盆地主力成藏组合储层厚度及分布范围

      Figure 6.  Thickness and distribution of mainreservoirsin North Sakhalin Basin

      沉积上,达吉组和努托夫组相似,属于古阿穆尔河的大型三角洲体系,地震地层学上表现为达吉组浅海相三角洲自西向东进积,形成了达吉组砂岩储层;至奥科贝凯组沉积时期,盆地发生了海侵,三角洲退缩,以泥质沉积物的垂向加积和退积为主;努托夫组沉积期间与达吉组相似,再次发育向东进积的大型三角洲砂体(图 7)。同时,从沉积厚度上,上努托夫组的沉积中心距达吉组的沉积中心200 km[11],自达吉组向努托夫组由南向北迁移:达吉组三角洲厚度中心位于盆地南部;奥科贝凯组厚度中心位于盆地中部;努托夫三角洲厚度中心位于盆地北部(图 8)。从北萨哈林盆地主力储层空间展布来看,努托夫组下段三角洲砂岩沉积和奥科贝凯组浅海相砂岩沉积主要分布在盆地的北部,并且由北向南,砂地比逐渐降低。到盆地中部,努托夫组下段砂岩基本上为前三角洲相的薄砂层沉积,奥科贝凯组则相变为浅海相泥岩沉积。而达吉组三角洲相砂岩主要分布在盆地中部及以南,是盆地南部油气田的主力储层[10]

      图  7  北萨哈林盆地三期三角洲沉积环境

      Figure 7.  Sedimentaryenvironment ofthreestages of delta ofin North Sakhalin Basin

      图  8  北萨哈林盆地三角洲厚度中心迁移地质剖面

      Figure 8.  A deltaic profileshowingthethickness changesin North Sakhalin Basin

      图  9  走滑断裂带控三角洲迁移模式图

      Figure 9.  StrikeGslipfaultcontrols delta migration pattern

      由此,认为三角洲的发育与走滑运动密切相关,而走滑断层在三角洲的平面迁移中扮演的是“传送带”的角色,即走滑断层的活动使得同一大型河流下的不同时期的三角洲平面上向着走滑活动的方向移动,而在纵向上相互错开叠置,砂体在剖面上表现出“鱼跃”的特征(图 9)[12-14]。因此,北萨哈林盆地的右旋走滑作用造成多期次的扇体砂岩纵向上叠置、平面上迁移展布,从而导致盆地内的含油气层系在纵向上分层、平面上分带,形成多套生储盖组合。3期三角洲的平面变化直接影响了盆地主力勘探层系的变化,主力储层达吉组主要分布于盆地的东南部海域,努托夫组主要分布于东北部海域。因此,走滑运动控制着3期三角洲的平面迁移,从而控制储层的发育,使得盆地油气发现层位具有“北上南下”的特点。

    • 地西部岛上已发现油气藏圈闭类型主要为断块型、断背斜型,并且圈闭面积普遍较小,最大15.5 km2,平均3.0 km2。盆地东部则以背斜为主,圈闭面积较大,最大246 km2,平均85 km2。东部背斜圈闭具有一定继承性,油气藏具有统一的油水界面。而西部被多期断层切割形成规模较小的断块或断背斜圈闭,形成受基底大断裂活动产生的挤压应力控制,形成时间较晚,油气藏不具有统一的油水界面[10]

      由于萨哈林岛在构造上属于长期活动的北海道—萨哈林走滑断裂带[15],大型走滑断层发育,中间次级断层发育,从而使得陆上的构造层被切割成复杂的断块构造,形成了以断层控制为主的构造圈闭。因此,陆上圈闭受断层切割严重,从而导致陆上油气田储量规模都比较小。东部海域早期发生坳陷沉降,同时远离走滑断裂带,走滑断层对构造圈闭的破坏作用不显著。同时,后期发生的构造反转,使得东部海域形成了一系列大型继承性的低隆起,构成了有利于油气聚集的大型低幅背斜圈闭,因此,能形成较大规模的油气藏(图 10)。

      图  10  北萨哈林盆地区域剖面构造演化示意图

      Figure 10.  Tectonicevolution of North Sakhalin Basin

      因此,北萨哈林盆地陆上大型走滑断裂带的发育,圈闭构造普遍受到断层切割,加上晚上新世以来的抬升和剥蚀,导致大量油气藏破坏,是陆上地区油气藏规模较小的主要原因[16]。而东部海域由于远离区域剪切断裂带,其构造免受断层切割,保持了较大的圈闭规模,受反转抬升过程的影响也比较弱,从而形成了储量规模较大的油气聚集。所以,北萨哈林盆地走滑断裂控制了圈闭大小和保存条件从而使得油气田规模具有“陆小海大”的特点。

    • 北萨哈林盆地的油气地质条件优越,历经百年的油气勘探,已成为俄罗斯东部最大的油气产出中心[17]。通过以上对盆地油气地质条件及已发现油气分布规律的综合分析,认为盆地东部海上的油气资源潜力巨大,是北萨哈林盆地未来油气勘探的主战场:北萨哈林盆地的主力烃源岩维尼组—达吉组发育在东部海域,北部为油源岩,南部为气源岩,因此,在海域北部找油,南部找气;盆地的主力储层努托夫组发育在盆地东北部,厚度中心位于东北部海域,下部主力储层达吉组发育在盆地中南部,其厚度中心位于东南部海域;盆地的东部海域发育了海上大型背斜圈闭区以及岩性圈闭区。因此,总体而言,北萨哈林盆地东部海域勘探程度低,含油气系统证实,多期三角洲和多类型圈闭发育,是该盆地具有较大勘探潜力的区域。

    • (1)俄罗斯北萨哈林盆地是西北太平洋活动大陆边缘的一个含油气盆地,其形成演化与太平洋板块和欧亚板块在新生代的俯冲有关,同时受到了盆地西缘北海道—萨哈林走滑断裂带的剪张和剪压活动的影响:渐新世—早中新世的拉张应力使盆地内部产生一系列正断层;中新世叠加走滑运动形成的剪张应力导致盆地的区域性沉降;晚上新世的剪压性活动导致盆地的反转,并形成了大量背斜构造和逆冲断层。

      (2) 北萨哈林盆地的油气分布与走滑断层及三角洲的分布相关:走滑运动与不同时期三角洲联合控制烃源岩展布使得盆地具有“北油南气”的分布特点;走滑运动和3期三角洲的迁移使得盆地油气发现层位具有“北上南下”的特点;走滑断裂带控制圈闭规模和保存条件使得油气田规模具有“陆小海大”的特点。

      (3) 北萨哈林盆地是俄罗斯重要的产油气盆地,待发现储量巨大。其中,盆地东部海域勘探程度低,含油气系统证实,多期三角洲及盆底扇储层和多类型圈闭发育,是北萨哈林盆地具有较大勘探潜力的区域。

参考文献 (17)

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