石油地質學

石油地質學主要研究石油及其伴生物天然氣、固體瀝青的化學組成、物理性質和分類；石油成因與生油巖標志；儲集層、蓋層及生儲蓋組合；油氣運移，包括油氣初次運移和油氣二次運移；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)展和轉化的過程。在石油和天然氣 的生成階段，必須探討有機物質或無機物質能否向石油及天然氣轉化？當各種條件具備，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，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、運移、聚集、破壞、再聚集視為一個統(tǒng)一的發(fā)展過程。油氣來源是基礎，油氣運移是紐帶，油氣礦藏是目標，油氣資源是結果。

石油地質學就是要研究自然界中油氣這個復雜系統(tǒng)中的方方面面，探討油氣礦藏形成與破壞的動平衡過程，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、儲集層、蓋層、運移、圈閉和保存6項條件。其中最重要的兩個條件是充足的油氣來源和有效的圈閉。

所以，在建立石油地質學的課程體系時，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）形成機理剖析各類油氣藏的形成條件及分布特征；然后逐步擴大到油氣田、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)論的觀點將它們聯(lián)成一個復雜的整體。最后，再回到實踐中去改造世界，指導生產和科學研究，做出含油氣遠景評價，科學地指出尋找油氣寶藏的方向。

石油地質學與流體力學、有機地球化學、地球物理學、構造地質學、沉積巖石學和巖相古地理學等有密切的關系。例如，這些學科的發(fā)展，以及色譜、色譜-質譜、紅外光譜、電子顯微鏡和同位素分析等技術的廣泛采用，為解決石油成因問題創(chuàng)造了良好的基礎。

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。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和巖相古地理才能確定儲集巖分布的有利地帶。

石油地質學與構造地質學關系十分密切。油氣的運移和聚集受盆地區(qū)域構造和局部構造條件的控制，要想成功地找到與背斜構造、斷裂構造，以及不整合面有關的油氣田和油氣聚集帶，就必須深入掌握有關構造地質學的知識。

18世紀中期，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學家亨特于1861年提出的。背斜理論一直為地質學家所遵循，指導著勘探的決策。特別是1920年地震反射法成功地應用于地下構造的制圖，更加強了應用背斜理論尋找石油的信心。

20世紀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，地質學家認識到不能簡單地只靠背斜理論找油。為尋找新油田，除了應用構造制圖外，還必須廣泛地采用地層學方法。因此，在石油地質理論中引入了礁、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的概念。

在19世紀初期，地質學家根據(jù)野外觀察認為，石油起源于瀝青質頁巖，并被運移到砂巖中。在無機成因說；與有機成因說的長期激烈爭論中，有機說者提供了很多重要證據(jù)，并 且不斷地對一些論點加以修正、補充和完善。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，指出海洋有機體一年所提供的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。

馬格拉除了強調壓實作用為初次運移的主要動力外，還提供了粘上脫水異常壓力和石油運移等方面的資料。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為，由于液態(tài)或氣態(tài)烴類數(shù)量不斷增加，生油層內壓力增加，直到壓力增至大于巖石強度時，則巖石產生微裂縫，烴類氣體排出，隨著地層內壓力逐漸降低，使微裂縫閉合。隨著烴類的不斷增加，地層內壓力加大，巖石又產生微裂縫，又有烴類排出，如此循環(huán)往復，就使烴類斷斷續(xù)續(xù)地排出。

1975年，蒂索等企圖根據(jù)石油生成和運移的新理論采用盆地分析方法，確定盆地的石油遠景和最有利的石油聚集帶。70年代以來，許多石油地質學家和地球化學家，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時間呈函數(shù)關系的模型，即石油生成模型。1983年，迪朗還基于達西定律和相對滲透率概念，描述了二維二相單元數(shù)學運移模型。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，指出了石油運移的時間及油藏形成的可能部位。盡管這些研究工作還不成熟，但石油地質學家們的努力，使得石油地質理論已開始定量化和模式化。

石油和天然氣在國民經(jīng)濟中占有極其重要的地位，現(xiàn)在已經(jīng)能夠從中提煉出3000多種產品，應用到各個領域。在我國實現(xiàn)農業(yè)、工業(yè)、國防、科學技術四個現(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、火車、飛機、輪船的優(yōu)質動力燃料，超音速飛機、火 箭、導彈、飛船等現(xiàn)代化武器的燃料也離不開石油產品；

石油和天然氣具有發(fā)熱量大、燃燒 完全、運輸方便、減少空氣污染等優(yōu)點，使其在世界能源消費結構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)動機，都需要潤滑才能轉動，所以人們將潤滑油料視為機器的“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、萘等化學工業(yè)應用的主要基礎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工業(yè)的主干原料，所以往往用乙烯產量來衡最一個國家的石油化學工業(yè)水平；丙烯有87%來自石油煉制產品，主要用途是生產髙辛烷值汽油；苯、甲苯、二甲苯等 環(huán)狀有機化合物主要來自石油，它們都是汽油的重要辛烷值組分。

上述石油化工產品的范圍很廣，既包括各種染料、農藥、醫(yī)藥，又包括生產量大、應用面廣的三大合成材料（即合成, 纖維、合成橡膠、合成塑料），還有重要的無機化工產品，如合成氨及硫磺等。合成氨是主要的化學肥料，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品都是國民經(jīng)濟不可缺少的重要材料。

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

作為石油地質工作者的任務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)奠定物質基礎。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？應該到何處去尋找油氣寶藏？這就是石油地質學所要回答的主要問題。

石油地質學是礦床學的一個分支，是在石油和天然氣勘探及開采的大量實踐中總結出來的一門新興學科。它是石油及天然氣地質勘探領域的重要理論基礎。綜合運用地質、物理、化學及生物等學科的基礎知識，來認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；并且在實際工作中，全面地、綜合地、辯證地分析各個區(qū)域的具體地質特 征，揭示和解決一個又一個矛盾，科學地預測區(qū)域的含油氣遠景。

石油地質學是隨著人類的油氣勘探活動而誕生的一門應用科學，它既是人類對于勘探中對油氣形成與分布規(guī)律認識的總結，又是指導人類油氣勘探活動的理論武器。在全世界范圍內，經(jīng)過近100年的勘探活動，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峻的挑戰(zhàn)，向新的深度(深層勘探)、新的領域(天然氣、非常規(guī)氣、非構造油氣藏)進軍是當今油氣勘探的總趨勢。這種形勢下，都迫使我們發(fā)展新的石油地質及油氣勘探理論、油氣勘探技術，廣泛吸收相關學科的新成果，以適應現(xiàn)代油氣勘探形勢的需要與發(fā)展?？v觀近20余年來，石油地質學及油氣勘探取得的進展，相關邊緣學科(從大的概念上講亦屬于石油地質的范疇)的發(fā)展極大的促進了石油地質學的發(fā)展，提高油氣勘探的效率。

1、板塊構造學的應用

板塊構造學說的誕生，被譽為“地質學上的革命”，它改變了人們對于全球構造的認識，同時也給石油地質學帶來了新的活力，它以嶄新的面貌探討了含油氣盆地發(fā)生和發(fā)展的地球動力學背景，并以一種新的觀點綜合解釋油氣在全球的分布的富集規(guī)律，擴大了油勘探領域和人們找油的思路。

①含油氣盆地形成機制的認識、盆地分類的完善。

②無機成因學說重新活躍起來，二元論，張愷

③逆掩推覆體找油，大山底下找盆地

2、層序地層學的發(fā)展與應用

層序地層學是在油氣勘探活動中發(fā)展起來的一門新興的學科，是在沉積學、地層學和地震勘探技術不斷發(fā)展和資料積累的基礎上發(fā)展起來的。層序地層學是一種劃分、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年代，再造古地理，并在鉆進前對生油層、儲集層和蓋層及潛在地層圈閉進行預測。

3、盆地構造研究的進展

①盆地的動力學分類：張(伸展)、壓(壓縮)、扭(走滑)

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

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

4、儲層評價技術的進展

儲層評價技術的進展包括儲層沉積學、儲層成巖作用和儲層地 球化學方面的進展

石油地質學本身的研究的課題不外乎兩大問題即成烴和成藏，這是石油地質學永恒不變的主題。在這兩個方面九十年代以來的主要進展：

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者，特別是地球化學在成烴理論方面對石油地質學的突出貢獻，開辟了我國油氣勘探的新領域。

2．成藏理論

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

3．石油地質綜合研究思想與方法進展

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

有關油氣藏概念的認識，不同時期、不同國家或地區(qū)的學者存在著一定差異。

在中國的石油地質學教科書中，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90年代以來的石油地質學教科書對油氣藏的定義，普遍強調2個要素：“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《石油及天然氣地質學》、張厚福等所著的《石油地質學》等。

然而，在20世紀80年代及以前的石油地質學教科書中，給油氣藏的定義雖然也強調了圈閉的重要性，但并未提及“具有統(tǒng)一油－水界面”，如西北大學地質系石油地質教研室所著的《石油地質學》以及張萬選、張厚福所著的《石油地質學》。與國內不同，國外學者在界定油氣藏的內涵時一直未提及其“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：“一個單個礦層中所含的油或者氣稱為油藏或氣藏”?；舨妓购吞├臑鮿t將一個單個的聚集叫做一個油氣藏。Chapman提出單個儲層中的油氣聚集有時可以稱作油氣藏（pool），但認為“pool”這個術語在世界上并未得到公認。只有諾斯的油氣藏概念強調了“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)，逐漸認識到包括致密油氣、頁巖油氣、煤層氣在內的許多非常規(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，也有研究者認為，包括致密油氣、頁巖油氣、煤層氣在內的連續(xù)型聚集并無明顯的圈閉和蓋層。

石油地質學主要研究石油及其伴生物天然氣、固體瀝青的化學組成、物理性質和分類；石油成因與生油巖標志；儲集層、蓋層及生儲蓋組合；油氣運移，包括油氣初次運移和油氣二次運移；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，石油地質學的內涵更廣，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、運移到富集成為油氣藏的基本原理外，還包括油氣田地質學、調查和勘探油氣的各種地質學、地球物理學和地球化學的原理和方法，以及油氣田開發(fā)的地質學原理和工藝技術等內容。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、儲集層、蓋層、運移、圈閉和保存6項條件。其中最重要的兩個條件是充足的油氣來源和有效的圈閉。

石油地質學與流體力學、有機地球化學、地球物理學、構造地質學、沉積巖石學和巖相古地理學等有密切的關系。例如，這些學科的發(fā)展，以及色譜、色譜-質譜、紅外光譜、電子顯微鏡和同位素分析等技術的廣泛采用，為解決石油成因問題創(chuàng)造了良好的基礎?！∫恍┲匾挠蜌獠嘏c河道砂、三角洲砂、沉積砂和礁密切相關。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和巖相古地理才能確定儲集巖分布的有利地帶?！∈偷刭|學與構造地質學關系十分密切。油氣的運移和聚集受盆地區(qū)域構造和局部構造條件的控制，要想成功地找到與背斜構造、斷裂構造，以及不整合面有關的油氣田和油氣聚集帶，就必須深入掌握有關構造地質學的知識。