石油地质学
石油地质学(petroleum geology) 研究石油和天然气在地壳中生成、运移和聚集规律的学科,石油和天然气地质学的简称。石油是流体,与固体矿产相比,有其独特的生成和聚集规律。石油聚集的地方并不是生成的地方,石油在生成后,必须通过运移才能聚集在有利的圈闭中。大量的勘探和开采实践,积累了很多有关油气生成、运移和聚集规律的知识,逐渐形成这门学科。在美国和日本等国,石油地质学的内涵更广,除研究石油和天然气成因、油气藏形成和油气在地壳中的分布规律,以及从生成、运移到富集成为油气藏的基本原理外,还包括油气田地质学、调查和勘探油气的各种地质学、地球物理学和地球化学的原理和方法,以及油气田开发的地质学原理和工艺技术等内容。
石油地质学研究石油和天然气在地壳中生成、运移和分布规律的地质学分支。属经济地质学或实用地质学的范畴。石油地质学与沉积学、构造地质学、有机地球化学、矿床地质学和岩相古地理学密切相关。石油的生成和聚集规律与固体矿产不同。石油聚集的地方并不是生成的地方,石油在生成后必须通过运移才能聚集在有利的圈闭中。石油的勘探和开采实践,积累了油气生成、运移和聚集规律的知识,促进了学科的形成和发展。在美国和日本等国,石油地质学的内涵更广,除油气从生成到聚集成为矿藏的地质学基本原理外,还包括油气田地质学、调查和勘探油气的各种原理和方法、油气田开发的工艺技术等内容。
中国石油、天然气的发现、开采历史较早。在公元前221~前210年,已在四川邛崃出现了用顿钻钻成的天然气井。18世纪中期,人们曾经在油气苗位置上或其附近凿井取油,并发现在一些背斜脊部有油渗出。19世纪初期,有地质学家提出石油源于沥青质页岩并运移到砂岩中。在石油有机与无机成因的激烈争论中,促进了石油生成理论的发展。1963年,P·H·埃布尔森提出,石油是沉积物的干酪根在成岩过程的晚期经过热解生成的。干酪根热降解成油说,是石油生成的重要理论。
石油是人类最重要的能源,人类对石油的需求,使石油地质学取得极大的进展。但有些问题尚待解决:根据勘探表明,干酪根热降解成油说,不一定是生油理论的唯一模式;在储油层成岩后生作用的研究中,探讨次生孔隙的成因;进行盆地分析和模拟研究,促石油理论向定量化、模式化方向发展;非构造圈闭是今后石油勘探的重要对象;发展深井钻和开展海底找油。
18世纪中期,人们就曾经在油气苗位置上或其附近凿井,发现在一些背斜脊部有油渗出。背斜理论是加拿大地质学家T·S·亨特于1861年提出的。背斜理论一直为地质学家所遵循,指导着勘探的决策。特别是1920年地震反射法成功地应用于地下构造的制图,更加强了应用背斜理论寻找石油的信心。
20世纪30年代,在美国发现了巨大的东得克萨斯地层油藏之后,地质学家认识到不能简单地只靠背斜理论找油。为寻找新油田,除了应用构造制图外,还必须广泛地采用地层学方法。因此,在石油地质理论中引入了礁、不整合、逆倾斜的尖灭、岩相制图、枢纽线、三角洲沉积等与地层圈闭有关的概念。
在19世纪初期,地质学家根据野外观察认为,石油起源于沥青质页岩,并被运移到砂岩中。在无机成因说与有机成因说的长期激烈争论中,有机说者提供了很多重要证据,并且不断地对一些论点加以修正、补充和完善。1943年,F.C.怀特莫尔等根据从海藻中分离出含有19~34碳原子的一系列烃类的事实,指出海洋有机体一年所提供的6000万桶烃类,就足够形成在沉积岩中发现的总烃量。1952年,P·V·史密斯通过对现代海洋沉积物中烃的研究,进一步完善了这种生油理论。他指出近代海洋沉积物中存在游离烃类,并在成岩早期阶段随着深度加大,烃含量急剧增加,非烃化合物含量显著减少。1963年,P·H·埃布尔森提出,石油是沉积物的干酪根在成岩过程的晚期经过热解生成的。干酪根成油说已成为石油生成的现代最重要的理论。
K·马格拉(即真柄钦次,1975)除了强调压实作用为初次运移的主要动力外,还提供了粘土脱水异常压力和石油运移等方面的资料。此外,А·Н·斯纳尔斯基(1962)指出,微裂缝对石油从不渗透油源岩中排出有重要的作用。B.P.蒂索、R.佩列特和H.D.赫德伯格等还认为,由于液态或气态烃类数量不断增加,生油层内压力增加,直到压力增至大于岩石强度时,则岩石产生微裂缝,烃类气体排出,随着地层内压力逐渐降低,使微裂缝闭合。随着烃类的不断增加,地层内压力加大,岩石又产生微裂缝,又有烃类排出,如此循环往复,就使烃类断断续续地排出。1975年,蒂索等企图根据石油生成和运移的新理论采用盆地分析方法,确定盆地的石油远景和最有利的石油聚集带。70年代以来,许多石油地质学家和地球化学家,根据盆地类型、沉降史、沉积史、干酪根类型及其成熟度,建立石油生成模型,以便在空间和时间上定量地确定每一层油源岩的生烃潜力。1975年蒂索等首次介绍了石油生成与地质时间呈函数关系的模型,即石油生成模型。1983年,B.迪朗还基于达西定律和相对渗透率概念,描述了二维二相单元数学运移模型。该模型提供了埋藏过程中沉积物孔隙的石油饱和度史和流体压力史,指出了石油运移的时间及油藏形成的可能部位。尽管这些研究工作还不成熟,但石油地质学家们的努力,使得石油地质理论已开始定量化和模式化。
主要包括 6个方面:
①石油及其伴生物天然气、固体沥青的化学组成、物理性质和分类(见石油沥青)。
②石油成因与生油岩标志。
③储集层、盖层及生储盖组合。生储盖组合是形成油气藏必不可少的条件之一。有利的生储盖组合是指生油层中的油气能运移到储集层中,同时盖层的质量和厚度又能保证运移至储集层中的油气不会逸散。这是形成油气田的重要条件之一。
④油气运移,包括油气初次运移和油气二次运移。
⑤圈闭和油气藏类型。
⑥油气藏的形成和保存条件。油气藏的形成过程就是在各种因素的作用下,油气从分散到集中的转化过程。能否有丰富的油气聚集,并且被保存下来,主要取决于是否具备生油层、储集层、盖层、运移、圈闭和保存 6项条件。其中最重要的两个条件是充足的油气来源和有效的圈闭。
石油地质学与流体力学、有机地球化学、地球物理学、构造地质学、沉积岩石学和岩相古地理学等有密切的关系。例如,这些学科的发展,以及色谱、色谱-质谱、红外光谱、电子显微镜和同位素分析等技术的广泛采用,为解决石油成因问题创造了良好的基础。一些重要的油气藏与河道砂、三角洲砂、沉积砂和礁密切相关。而这些类型的砂体和礁的分布受沉积体系的控制,因此,只有通过研究沉积岩石学和岩相古地理,才能确定储集岩分布的有利地带。
石油地质学与构造地质学关系十分密切。油气的运移和聚集受盆地区域构造和局部构造条件的控制,要想成功地找到与背斜构造、断裂构造,以及不整合面有关的油气田和油气聚集带,就必须深入掌握有关构造地质学的知识。
石油地质学虽已取得很大进展,但仍存在一些尚待解决的问题:
①勘探的实践表明,干酪根热降解成油说,可能并非是生油理论的唯一模式;
②在储层成岩后生作用的研究中,探讨次生孔隙的成因,预测砂岩和碳酸盐岩横向上和纵向上的次生孔隙发育带;
③在厚生油泥岩发育情况下,详细研究石油初次运移的距离和排烃量等问题,是石油地质学一项迫切的任务;
④盆地分析和模拟研究,将会推动石油地质理论向定量化、模式化方向发展;
⑤非构造圈闭是提高油气储量和产量的重要勘探对象。
书 名:中国石油地质学
书 号:4930-9/TE.3462
出版时间:2005.05
著者: 翟光明 高维亮
责编: 庞奇伟
版次: 1-1
装帧: 精装
开本: 16D
字数(千字): 1084
页数: 562
图书简介: 本书是对中国石油地质的系统总结。主要内容包括四个方面:一论述了中国石油地质学的发展历史,特别是较详细地叙述了新中国成立后,伴随石油工业的崛起,创建具有中国特色石油地质学的历程;二是论述了石油地质学的基础,包括含油气区地层、构造和沉积相;三是论述了石油地质学的基本内容:油气生成、运移、储盖组合、油气水性质与水动力条件;四是系统阐述了中国油气藏类型、形成条件和油气分布规律。
读者对象: 本书可供科研、生产单位石油地质工作者与相关院校师生参考。
[1] 大唐网 http://info.datang.net/S/S1452.htm
[2] 是由工业出版社网 http://www.cnpc.com.cn/shiyou/tushu/jp/4930.htm
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