石油地質(zhì)學(xué)

石油地質(zhì)學(xué)主要研究石油及其伴生物天然氣、固體瀝青的化學(xué)組成、物理性質(zhì)和分類；石油成因與生油巖標(biāo)志；儲(chǔ)集層、蓋層及生儲(chǔ)蓋組合；油氣運(yùn)移，包括油氣初次運(yùn)移和油氣二次運(yùn)移；圈閉和油氣藏類型；油氣藏的形成和保存條件。

從油氣的生成到油氣礦藏的形成，是客觀事物不斷發(fā)展和轉(zhuǎn)化的過程。在石油和天然氣 的生成階段，必須探討有機(jī)物質(zhì)或無機(jī)物質(zhì)能否向石油及天然氣轉(zhuǎn)化？當(dāng)各種條件具備，它們則可能生成石油或天然氣。在油氣生成之后，必須進(jìn)一步探討這些分散狀態(tài)的油氣能否聚集起來形成油氣礦藏？又受哪些因素制約？油氣礦藏形成之后，事物的發(fā)展并未結(jié)束。在一定條件下，油氣礦藏可能遭受破壞；逸散的油氣遇到新的合適條件，仍然可能再集中，引起 油氣礦藏的再形成……如此螺旋式地前進(jìn)，不斷向前發(fā)展，這就是自然界石油和天然氣從生成到油氣礦藏形成的客觀發(fā)展過程。

所以我們將石油和天然氣的生成、運(yùn)移、聚集、破壞、再聚集視為一個(gè)統(tǒng)一的發(fā)展過程。油氣來源是基礎(chǔ)，油氣運(yùn)移是紐帶，油氣礦藏是目標(biāo)，油氣資源是結(jié)果。

石油地質(zhì)學(xué)就是要研究自然界中油氣這個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)中的方方面面，探討油氣礦藏形成與破壞的動(dòng)平衡過程，査明今天地殼上油氣寶藏的分布規(guī)律。

油氣藏的形成過程就是在各種因素的作用下，油氣從分散到集中的轉(zhuǎn)化過程。能否有豐富的油氣聚集，并且被保存下來，主要取決于是否具備生油層、儲(chǔ)集層、蓋層、運(yùn)移、圈閉和保存6項(xiàng)條件。其中最重要的兩個(gè)條件是充足的油氣來源和有效的圈閉。

所以，在建立石油地質(zhì)學(xué)的課程體系時(shí)，必須由表及里、由淺入深，正確反映上述客觀事物本身的發(fā)展規(guī)律。我們按照這種認(rèn)識規(guī)律，首先闡明什么是石油和天然氣，它們有哪些特征？隨著認(rèn)識過程的深化，系統(tǒng)研究石油和天然氣的現(xiàn)代成因理論及運(yùn)移、聚集等油氣成藏的基本原理，分析“三場”（地溫場、地壓場、地應(yīng)力場）對油氣藏形成全過程的影響；用油氣藏（油氣聚集的基本單元）形成機(jī)理剖析各類油氣藏的形成條件及分布特征；然后逐步擴(kuò)大到油氣田、油氣聚集帶、含油氣區(qū)及含油氣 盆地等各級油氣聚集單元，并用系統(tǒng)論的觀點(diǎn)將它們聯(lián)成一個(gè)復(fù)雜的整體。最后，再回到實(shí)踐中去改造世界，指導(dǎo)生產(chǎn)和科學(xué)研究，做出含油氣遠(yuǎn)景評價(jià)，科學(xué)地指出尋找油氣寶藏的方向。

石油地質(zhì)學(xué)與流體力學(xué)、有機(jī)地球化學(xué)、地球物理學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、沉積巖石學(xué)和巖相古地理學(xué)等有密切的關(guān)系。例如，這些學(xué)科的發(fā)展，以及色譜、色譜-質(zhì)譜、紅外光譜、電子顯微鏡和同位素分析等技術(shù)的廣泛采用，為解決石油成因問題創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)。

一些重要的油氣藏與河道砂、三角洲砂、沉積砂和礁密切相關(guān)。而這些類型的砂體和礁的分布受沉積體系的控制，因此，只有通過研究沉積巖石學(xué)和巖相古地理才能確定儲(chǔ)集巖分布的有利地帶。

石油地質(zhì)學(xué)與構(gòu)造地質(zhì)學(xué)關(guān)系十分密切。油氣的運(yùn)移和聚集受盆地區(qū)域構(gòu)造和局部構(gòu)造條件的控制，要想成功地找到與背斜構(gòu)造、斷裂構(gòu)造，以及不整合面有關(guān)的油氣田和油氣聚集帶，就必須深入掌握有關(guān)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的知識。

18世紀(jì)中期，人們就曾經(jīng)在油氣苗位置上或其附近鑿井，發(fā)現(xiàn)在一些背斜脊部有油滲出。背斜理論是加拿大地質(zhì)學(xué)家亨特于1861年提出的。背斜理論一直為地質(zhì)學(xué)家所遵循，指導(dǎo)著勘探的決策。特別是1920年地震反射法成功地應(yīng)用于地下構(gòu)造的制圖，更加強(qiáng)了應(yīng)用背斜理論尋找石油的信心。

20世紀(jì)30年代，在美國發(fā)現(xiàn)了巨大的東得克薩斯地層油藏之后，地質(zhì)學(xué)家認(rèn)識到不能簡單地只靠背斜理論找油。為尋找新油田，除了應(yīng)用構(gòu)造制圖外，還必須廣泛地采用地層學(xué)方法。因此，在石油地質(zhì)理論中引入了礁、不整合、逆傾斜的尖滅、巖相制圖、樞紐線、三角洲沉積等與地層圈閉有關(guān)的概念。

在19世紀(jì)初期，地質(zhì)學(xué)家根據(jù)野外觀察認(rèn)為，石油起源于瀝青質(zhì)頁巖，并被運(yùn)移到砂巖中。在無機(jī)成因說；與有機(jī)成因說的長期激烈爭論中，有機(jī)說者提供了很多重要證據(jù)，并 且不斷地對一些論點(diǎn)加以修正、補(bǔ)充和完善。1943年，懷特莫爾等根據(jù)從海藻中分離出含有19～34碳原子的一系列烴類的事實(shí)，指出海洋有機(jī)體一年所提供的6000萬桶烴類，就足夠形成在沉積巖中發(fā)現(xiàn)的總烴量。

1952年，史密斯通過對現(xiàn)代海洋沉積物中烴的研究，進(jìn)一步完善了這種生油理論。他指出近代海洋沉積物中存在游離烴類，并在成巖早期階段隨著深度加大，烴含量急劇增加，非烴化合物含量顯著減少。1963年，埃布爾森提出，石油是沉積物的干酪根在成巖過程的晚期經(jīng)過熱解生成的。干酪根成油說已成為石油生成的現(xiàn)代最重要的理論。

馬格拉除了強(qiáng)調(diào)壓實(shí)作用為初次運(yùn)移的主要?jiǎng)恿ν猓€提供了粘上脫水異常壓力和石油運(yùn)移等方面的資料。此外，斯納爾斯基指出，微裂縫對石油從不滲透油源巖中排出有重要的作用。蒂索、佩列特和赫德伯格等還認(rèn)為，由于液態(tài)或氣態(tài)烴類數(shù)量不斷增加，生油層內(nèi)壓力增加，直到壓力增至大于巖石強(qiáng)度時(shí)，則巖石產(chǎn)生微裂縫，烴類氣體排出，隨著地層內(nèi)壓力逐漸降低，使微裂縫閉合。隨著烴類的不斷增加，地層內(nèi)壓力加大，巖石又產(chǎn)生微裂縫，又有烴類排出，如此循環(huán)往復(fù)，就使烴類斷斷續(xù)續(xù)地排出。

1975年，蒂索等企圖根據(jù)石油生成和運(yùn)移的新理論采用盆地分析方法，確定盆地的石油遠(yuǎn)景和最有利的石油聚集帶。70年代以來，許多石油地質(zhì)學(xué)家和地球化學(xué)家，根據(jù)盆地類型、沉降史、沉積史、干酪根類型及其成熟度，建立石油生成模型，以便在空間和時(shí)間上定量地確定每一層油源巖的生烴潛力。

1975年蒂索等首次介紹了石油生成與地質(zhì)時(shí)間呈函數(shù)關(guān)系的模型，即石油生成模型。1983年，迪朗還基于達(dá)西定律和相對滲透率概念，描述了二維二相單元數(shù)學(xué)運(yùn)移模型。該模型提供了埋藏過程中沉積物孔隙的石油飽和度史和流體壓力史，指出了石油運(yùn)移的時(shí)間及油藏形成的可能部位。盡管這些研究工作還不成熟，但石油地質(zhì)學(xué)家們的努力，使得石油地質(zhì)理論已開始定量化和模式化。

石油和天然氣在國民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位，現(xiàn)在已經(jīng)能夠從中提煉出3000多種產(chǎn)品，應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。在我國實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、國防、科學(xué)技術(shù)四個(gè)現(xiàn)代化中，石油和天然氣是非常寶貴的燃料、潤滑油料及化工原料。石油被譽(yù)為工業(yè)的血液，從石油中提煉的汽 油、煤油、柴油等是汽車、拖拉機(jī)、火車、飛機(jī)、輪船的優(yōu)質(zhì)動(dòng)力燃料，超音速飛機(jī)、火 箭、導(dǎo)彈、飛船等現(xiàn)代化武器的燃料也離不開石油產(chǎn)品；

石油和天然氣具有發(fā)熱量大、燃燒 完全、運(yùn)輸方便、減少空氣污染等優(yōu)點(diǎn)，使其在世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所占的比例越來越大， 目前，各種能源排列順序是石油40%、煤炭27.4%、水電25.3%、天然氣22.9%和核能 7.1%。石油又是重要的潤滑油料，從微小、精密的鐘表到龐大高速的發(fā)動(dòng)機(jī)，都需要潤滑才能轉(zhuǎn)動(dòng)，所以人們將潤滑油料視為機(jī)器的“食糧”。

更為重要的是，石油和天然氣作為化工原料的總趨勢已經(jīng)形成，乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、乙炔、萘等化學(xué)工業(yè)應(yīng)用的主要基礎(chǔ)原料多來自石油和天然氣。

目前，77%的乙烯是從天然氣加工分離出來的乙烷和丙烷熱解制成，這種活潑多變的分子，其衍生物成為石油化學(xué)工業(yè)的主干原料，所以往往用乙烯產(chǎn)量來衡最一個(gè)國家的石油化學(xué)工業(yè)水平；丙烯有87%來自石油煉制產(chǎn)品，主要用途是生產(chǎn)髙辛烷值汽油；苯、甲苯、二甲苯等 環(huán)狀有機(jī)化合物主要來自石油，它們都是汽油的重要辛烷值組分。

上述石油化工產(chǎn)品的范圍很廣，既包括各種染料、農(nóng)藥、醫(yī)藥，又包括生產(chǎn)量大、應(yīng)用面廣的三大合成材料（即合成, 纖維、合成橡膠、合成塑料），還有重要的無機(jī)化工產(chǎn)品，如合成氨及硫磺等。合成氨是主要的化學(xué)肥料，世界上70%以上合成氨都來自天然氣或石油。上述這些品種繁多的石油化工產(chǎn)品都是國民經(jīng)濟(jì)不可缺少的重要材料。

所以，我們在建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國的過程中，發(fā)展石油和天然氣工業(yè)有著十分重要的意義。

作為石油地質(zhì)工作者的任務(wù)就是要更快地找到更多、更大的油氣寶藏，査明地下油、氣資源，為高速發(fā)展石油工業(yè)奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。我們偉大的祖國幅員遼闊，在九百六十萬平方公里土地上和那一望無垠的沿海大陸架，沉積盆地星羅棋布，沉積巖系分布普遍，不僅有面積巨大的陸相沉積盆地，而且擁有海相碳酸鹽巖系異常發(fā)育的廣大區(qū)域，蘊(yùn)藏著豐富的石油和天然氣資源。但是石油和天然氣深埋地下，又是流體，控制它們分布的自然條件復(fù)雜多變。那么，究竟是哪些條件，如何控制地殼上油氣資源的分布？應(yīng)該到何處去尋找油氣寶藏？這就是石油地質(zhì)學(xué)所要回答的主要問題。

石油地質(zhì)學(xué)是礦床學(xué)的一個(gè)分支，是在石油和天然氣勘探及開采的大量實(shí)踐中總結(jié)出來的一門新興學(xué)科。它是石油及天然氣地質(zhì)勘探領(lǐng)域的重要理論基礎(chǔ)。綜合運(yùn)用地質(zhì)、物理、化學(xué)及生物等學(xué)科的基礎(chǔ)知識，來認(rèn)識油氣礦藏的形成及分布規(guī)律，明確尋找油氣的方向，以便為勘探及開發(fā)油氣礦藏奠定理論基礎(chǔ)；并且在實(shí)際工作中，全面地、綜合地、辯證地分析各個(gè)區(qū)域的具體地質(zhì)特 征，揭示和解決一個(gè)又一個(gè)矛盾，科學(xué)地預(yù)測區(qū)域的含油氣遠(yuǎn)景。

石油地質(zhì)學(xué)是隨著人類的油氣勘探活動(dòng)而誕生的一門應(yīng)用科學(xué)，它既是人類對于勘探中對油氣形成與分布規(guī)律認(rèn)識的總結(jié)，又是指導(dǎo)人類油氣勘探活動(dòng)的理論武器。在全世界范圍內(nèi)，經(jīng)過近100年的勘探活動(dòng)，未經(jīng)勘探的處女地所剩無幾，容易尋找的油氣田大多被發(fā)現(xiàn)。對能源不斷增長的需求，以及勘探難度的越來越大，是擺在全世界石油勘探者面前的一大矛盾。世界石油勘探面臨著極為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，向新的深度(深層勘探)、新的領(lǐng)域(天然氣、非常規(guī)氣、非構(gòu)造油氣藏)進(jìn)軍是當(dāng)今油氣勘探的總趨勢。這種形勢下，都迫使我們發(fā)展新的石油地質(zhì)及油氣勘探理論、油氣勘探技術(shù)，廣泛吸收相關(guān)學(xué)科的新成果，以適應(yīng)現(xiàn)代油氣勘探形勢的需要與發(fā)展。縱觀近20余年來，石油地質(zhì)學(xué)及油氣勘探取得的進(jìn)展，相關(guān)邊緣學(xué)科(從大的概念上講亦屬于石油地質(zhì)的范疇)的發(fā)展極大的促進(jìn)了石油地質(zhì)學(xué)的發(fā)展，提高油氣勘探的效率。

1、板塊構(gòu)造學(xué)的應(yīng)用

板塊構(gòu)造學(xué)說的誕生，被譽(yù)為“地質(zhì)學(xué)上的革命”，它改變了人們對于全球構(gòu)造的認(rèn)識，同時(shí)也給石油地質(zhì)學(xué)帶來了新的活力，它以嶄新的面貌探討了含油氣盆地發(fā)生和發(fā)展的地球動(dòng)力學(xué)背景，并以一種新的觀點(diǎn)綜合解釋油氣在全球的分布的富集規(guī)律，擴(kuò)大了油勘探領(lǐng)域和人們找油的思路。

①含油氣盆地形成機(jī)制的認(rèn)識、盆地分類的完善。

②無機(jī)成因?qū)W說重新活躍起來，二元論，張愷

③逆掩推覆體找油，大山底下找盆地

2、層序地層學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用

層序地層學(xué)是在油氣勘探活動(dòng)中發(fā)展起來的一門新興的學(xué)科，是在沉積學(xué)、地層學(xué)和地震勘探技術(shù)不斷發(fā)展和資料積累的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。層序地層學(xué)是一種劃分、對比和分析沉積巖層的新理論和新方法。使人們能更精確地對比地質(zhì)年代，再造古地理，并在鉆進(jìn)前對生油層、儲(chǔ)集層和蓋層及潛在地層圈閉進(jìn)行預(yù)測。

3、盆地構(gòu)造研究的進(jìn)展

①盆地的動(dòng)力學(xué)分類：張(伸展)、壓(壓縮)、扭(走滑)

②構(gòu)造樣式概念的提出：一定構(gòu)造環(huán)境和條件下的構(gòu)造變形的基本特征(組合特征—剖面形態(tài)、排列方式等) 構(gòu)造地質(zhì)模型。盆地變形特點(diǎn)、構(gòu)造變形規(guī)律的早期預(yù)測。

③反轉(zhuǎn)構(gòu)造：指一個(gè)張性或張扭性盆地在后期經(jīng)受了壓和壓扭性應(yīng)力作用，盆地由拉張下沉到擠壓上隆，斷裂由正斷向逆斷轉(zhuǎn)變，在剖面上形成下凹上隆、下正上逆的構(gòu)造格局，后期的反轉(zhuǎn)往往是油氣構(gòu)造圈閉的最后定型期，和油氣的生、運(yùn)聚有密切的匹配關(guān)系

4、儲(chǔ)層評價(jià)技術(shù)的進(jìn)展

儲(chǔ)層評價(jià)技術(shù)的進(jìn)展包括儲(chǔ)層沉積學(xué)、儲(chǔ)層成巖作用和儲(chǔ)層地 球化學(xué)方面的進(jìn)展

石油地質(zhì)學(xué)本身的研究的課題不外乎兩大問題即成烴和成藏，這是石油地質(zhì)學(xué)永恒不變的主題。在這兩個(gè)方面九十年代以來的主要進(jìn)展：

1．成烴理論

60-70年代-80年代初：干酪根生油理論

80年代后期-90年代：未熟低熟油理論，煤成烴理論是我國學(xué)者，特別是地球化學(xué)在成烴理論方面對石油地質(zhì)學(xué)的突出貢獻(xiàn)，開辟了我國油氣勘探的新領(lǐng)域。

2．成藏理論

對成藏動(dòng)力學(xué)因素的重視，從溫、壓等動(dòng)力的角度研究油氣的成藏過程，將油氣生成—運(yùn)移—聚集作為一個(gè)統(tǒng)一的整體：流體封存箱理論、成藏動(dòng)力學(xué)呼之欲出。

3．石油地質(zhì)綜合研究思想與方法進(jìn)展

從定性—定量，從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)，從局部—系統(tǒng)、盆地模擬技術(shù)以及含油氣系統(tǒng)的思想和方法。 2100433B

有關(guān)油氣藏概念的認(rèn)識，不同時(shí)期、不同國家或地區(qū)的學(xué)者存在著一定差異。

在中國的石油地質(zhì)學(xué)教科書中，較流行的油氣藏概念是，油氣藏是油氣在單一圈閉中的聚集，具有統(tǒng)一的壓力系統(tǒng)和油（氣）－水界面。特別是20世紀(jì)90年代以來的石油地質(zhì)學(xué)教科書對油氣藏的定義，普遍強(qiáng)調(diào)2個(gè)要素：“單一圈閉”和“具有統(tǒng)一的壓力系統(tǒng)和油（氣）－水界面”，如陳榮書所著的《石油及天然氣地質(zhì)學(xué)》、張厚福等所著的《石油地質(zhì)學(xué)》等。

然而，在20世紀(jì)80年代及以前的石油地質(zhì)學(xué)教科書中，給油氣藏的定義雖然也強(qiáng)調(diào)了圈閉的重要性，但并未提及“具有統(tǒng)一油－水界面”，如西北大學(xué)地質(zhì)系石油地質(zhì)教研室所著的《石油地質(zhì)學(xué)》以及張萬選、張厚福所著的《石油地質(zhì)學(xué)》。與國內(nèi)不同，國外學(xué)者在界定油氣藏的內(nèi)涵時(shí)一直未提及其“具有統(tǒng)一的壓力系統(tǒng)和油（氣）－水界面”，甚至連“圈閉”也多未 提及。如Levorsen指出：“一個(gè)單個(gè)礦層中所含的油或者氣稱為油藏或氣藏”?；舨妓购吞├臑鮿t將一個(gè)單個(gè)的聚集叫做一個(gè)油氣藏。Chapman提出單個(gè)儲(chǔ)層中的油氣聚集有時(shí)可以稱作油氣藏（pool），但認(rèn)為“pool”這個(gè)術(shù)語在世界上并未得到公認(rèn)。只有諾斯的油氣藏概念強(qiáng)調(diào)了“單一圈閉”的特征。

然而，值得注意的是，上述油氣藏概念主要都是基于常規(guī)油氣藏的研究提出的。隨著越來越多非常規(guī)油氣藏的發(fā)現(xiàn)，逐漸認(rèn)識到包括致密油氣、頁巖油氣、煤層氣在內(nèi)的許多非常規(guī)油氣藏，通常并不具有 邊、底水。在此情況下，“具有統(tǒng)一的油（氣）－水界面”的油氣藏概念顯然不適用于非常規(guī)油氣藏。另外，也有研究者認(rèn)為，包括致密油氣、頁巖油氣、煤層氣在內(nèi)的連續(xù)型聚集并無明顯的圈閉和蓋層。

石油地質(zhì)學(xué)主要研究石油及其伴生物天然氣、固體瀝青的化學(xué)組成、物理性質(zhì)和分類；石油成因與生油巖標(biāo)志；儲(chǔ)集層、蓋層及生儲(chǔ)蓋組合；油氣運(yùn)移，包括油氣初次運(yùn)移和油氣二次運(yùn)移；圈閉和油氣藏類型；油氣藏的形成和保存條件。在美國和日本等國，石油地質(zhì)學(xué)的內(nèi)涵更廣，除研究石油和天然氣成因、油氣藏的形成和油氣在地殼中的分布規(guī)律，以及從生成、運(yùn)移到富集成為油氣藏的基本原理外，還包括油氣田地質(zhì)學(xué)、調(diào)查和勘探油氣的各種地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)和地球化學(xué)的原理和方法，以及油氣田開發(fā)的地質(zhì)學(xué)原理和工藝技術(shù)等內(nèi)容。油氣藏的形成過程就是在各種因素的作用下，油氣從分散到集中的轉(zhuǎn)化過程。能否有豐富的油氣聚集，并且被保存下來，主要取決于是否具備生油層、儲(chǔ)集層、蓋層、運(yùn)移、圈閉和保存6項(xiàng)條件。其中最重要的兩個(gè)條件是充足的油氣來源和有效的圈閉。

石油地質(zhì)學(xué)與流體力學(xué)、有機(jī)地球化學(xué)、地球物理學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、沉積巖石學(xué)和巖相古地理學(xué)等有密切的關(guān)系。例如，這些學(xué)科的發(fā)展，以及色譜、色譜-質(zhì)譜、紅外光譜、電子顯微鏡和同位素分析等技術(shù)的廣泛采用，為解決石油成因問題創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)?！∫恍┲匾挠蜌獠嘏c河道砂、三角洲砂、沉積砂和礁密切相關(guān)。而這些類型的砂體和礁的分布受沉積體系的控制，因此，只有通過研究沉積巖石學(xué)和巖相古地理才能確定儲(chǔ)集巖分布的有利地帶?！∈偷刭|(zhì)學(xué)與構(gòu)造地質(zhì)學(xué)關(guān)系十分密切。油氣的運(yùn)移和聚集受盆地區(qū)域構(gòu)造和局部構(gòu)造條件的控制，要想成功地找到與背斜構(gòu)造、斷裂構(gòu)造，以及不整合面有關(guān)的油氣田和油氣聚集帶，就必須深入掌握有關(guān)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的知識。