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石油地质学的研究范围

2016-12-28

石油地质学是研究石油和天然气在地壳中生成、运移和聚集规律的学科,是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、油气藏的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。


  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,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,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,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。


  马格拉除了强调压实作用为初次运移的主要动力外,还提供了粘上脱水异常压力和石油运移等方面的资料。此外,斯纳尔斯基指出,微裂缝对石油从不渗透油源岩中排出有重要的作用。蒂索、佩列特和赫德伯格等还认为,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,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。


  石油地质学主要研究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;石油成因与生油岩标志;储集层、盖层及生储盖组合;油气运移,包括油气初次运移和油气二次运移;圈闭和油气藏类型;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。