《震控成藏导论》：
第1章 油气与油气成藏
石油和天然气，简称油气，是指在地质历史时期形成，赋存在地下岩石孔裂隙中的可燃性碳氢化合物。石油和天然气的成生储既有差别，更有密切的联系。因此，本书将油气的运移。成藏统一进行讨论。
聚集了油气的地质构造单元称为油气藏。油气藏是油气勘探。开发的对象。“油气成藏”作为一个学术术语，是指油气藏的形成；作为一个研究领域，其探究的是油气的形成与聚集过程以及机理与机制。油气成藏是油气地质学的基本研究内容，但油气成藏分析涉及地质构造。地球动力演化。渗流力学等众多学科。
“油气成藏”研究在内涵与外延上尚无清晰的界定。因此，不同学者所称的“油气成藏”在内涵与外延上可能会有所不同。本书在一般意义上使用“油气成藏”一词，是指油气藏的形成，侧重油气的二次运移与聚散。
1.1 石油和天然气
1.1.1 石油
石油又称原油，是以碳氢化合物为主要成分，赋存在岩石孔裂隙中的棕黑色可燃性油质液体矿物。石油与煤同属化石燃料，是目前世界上最重要的一次能源。2013年，全球开采原油逾44亿吨，其中约88%的原油被用来提炼汽油。柴油。煤油等燃油，约12%被用作诸如溶剂。化肥。塑料。农药等化工产品的原材料。2013年，我国开采原油约2.1亿吨，消耗约4.9亿吨，原油对外依存度超过了57.39%。
石油的化学组成主要是碳（83%~87%）、氢（11%~14%），其余为硫（0.06%~0.8%）。氮（0.02%~1.7%）、氧（0.08%~1.82%），另有少量微量金属元素（镍。钒。铁。锑等）。碳和氢化合形成的烃类构成石油的主要组成部分，约占95%~99%。各种烃类按其结构可分为：烷烃。环烷烃。芳香烃，而石油通常是这些烃类化合物的混合物。不同地区产出的石油其主要成分可能会有一定的差别。石油依主要成分的不同可区分为轻质原油。凝析油。重油等类型。
石油的物理化学性质因产地而异（实际是化学组成不同），密度为0.8~1.0 g/cm3，黏度范围很宽，凝固点差别很大（-60~30℃），沸点范围为常温到500℃以上，可溶于多种有机溶剂，不溶于水，但可与水形成乳状液。
我国原油产量多以吨计。国际贸易中常以“桶”计，1桶为42加仑，约合158.98升。因为各地出产的石油的密度不尽相同，所以一桶石油的重量也不尽相同。一般的，一吨石油大约有7桶，轻质油则为7.1~7.3桶不等。
石油资源的分布极不均匀，全世界目前发现的石油约有2/3在中东波斯湾地区，俄罗斯。美国。中国。南美洲等地都有很大的储藏量。我国的石油资源主要分布在松辽盆地和环渤海湾盆地；此外，塔里木盆地。鄂尔多斯盆地。珠江口和东海陆架等地也有很大的藏量。
关于石油的形成有两种假设：有机成因说和无机成因说。
（1）有机成因说认为，石油是古代海洋或湖泊沉积物中的生物遗体有机质在温度和压力的作用下经过漫长的有机化学反应形成的。从生物遗体有机质到石油是一个漫长的过程，首先形成腊状的油页岩，然后在合适的温度压力条件下逐渐形成液态和气态的碳氢化合物。石油生成的“典型”的深度为4~6km，深度过浅温度过低时形不成石油，深度过大温度过高时石油会裂解为天然气（图1.1）。
图1.1 石油和天然气形成的温压条件
资料来源：Matthews（2008）
石油密度较小，相对较轻，形成以后会向近地表运移。现有研究表明，石油的形成至少可能需要200万年的时间。目前发现的油藏中，时间最老的可达到5亿年之久。
（2）无机成因说认为世界上确实有一些油气田其烃总量之巨很难用生物成因说来解释一些油气是由地壳深部的碳氢化合物沿深大断裂向上迁移形成的，
（3）一些学者认为，油气的有机成因和无机成因都存在，此为所谓的二元成因说。其实，无机成因说并不否认有有机成因石油的存在。而且现有证据表明，绝大多数的油气田都是有成因的。如果有无机成因油气的存在，那它一定和区域性的深大断裂有关，因而也有可能和地震活动有关。
海相地层中形成的石油称为海相石油，陆相地层中形成的石油称为陆相石油。世界范围内，大的油气田多产于海相地层，但我国最大的油田——大庆油田产于陆相地层。
1.1.2天然气
天然气是一种以甲烷为主，赋存在地下岩石孔裂隙中的可燃气体。天然气通常是多组分的混合气体，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大部分，另有少量的乙烷。丙烷和丁烷；此外，一般还含有硫化氢。二氧化碳。氮和水气以及微量的惰性气体，如氦和氩等。
天然气的比重约为0.65g/cm3，比石油轻。其主要成分是甲烷（CH4），它是最短最轻的烃分子，因比空气轻而易扩散到空气中。纯的天然气无色无味，无毒。但甲烷在空气中的聚集浓度达到5%~15%时会发生威力巨大的爆炸。因此，为帮助检测泄漏，销售的天然气中都加了硫醇（四氢噻吩），闻起来有刺鼻的气味。
天然气也属化石能源，但它在燃烧过程中产生的有害物质极少，产生的二氧化碳仅为煤的40%左右，是目前最重要的清洁能源。2013年，全世界开采天然气约3.39万亿立方米，我国开采逾1170亿立方米。2013年，我国天然气消费的对外依存度是31.6%。天然气主要用于生活和工业燃气，包括燃气汽车等，同时也是极为重要的化工原料。
天然气与石油生成过程既有联系又有区别（图1.1）。石油主要由腐泥型有机质在深成阶段经由催化裂解形成，形成过程比较缓慢。天然气的原始物质比较多样化，除腐泥型有机质既生油也生气外，腐植型有机质主要生成气态烃。天然气的生成环境也相对更加宽泛，有机物质经过厌氧腐烂时就会产生富含甲烷的气体，石油经过高温裂解也能形成天然气，而且天然气的生成过程可以相当地快。
天然气的成因大致可分为生物成因气。油型气。煤型气和无机成因气。工业开采的目前主要是油型气。次为煤型气。页岩气也是天然气。煤型气。页岩气的储量有可能比常规天然气的储量还大。
（1）生物成因气指在成岩作用阶段的早期，在强还原条件下，沉积有机质经微生物的群体发酵和合成作用形成的天然气。生物成因气出现在埋藏浅。时代新和演化程度低的岩层中，几乎全由甲烷组成，其含量一般大于98%。
（2）油型气是沉积有机质，特别是腐泥型有机质，在热降解成油过程中与石油一起形成的天然气，或者是在后成作用阶段由有机质和早期形成的液态石油热裂解形成的天然气。油型气包括湿气（石油伴生气）。凝析气和裂解气。油型气的形成具有显著的垂直分带性，在浅部（成岩阶段）形成的主要是生物气，在深成阶段后期形成的主要是低分子量的气态烃（C2~C4）（湿气），以及轻质液态烃在较高温压条件逆蒸发形成的凝析气。在深部，由于温度更高，生成的石油会裂解为小分子的轻烃直至甲烷，有机质亦进一步生成气体。以甲烷为主的石油裂解气是油型气生成序列的最后产物，通常将这一阶段称为干气带。
（3）煤型气是指煤系有机质（包括煤层和煤系地层中的分散有机质）经热解生成的天然气。煤矿开采中常见的瓦斯就是煤系地层中形成以甲烷为主要成分的煤成气。煤型气一般为干气，也可能有湿气，甚至凝析气。煤型气也可形成特大气田。
（4）无机成因气包括以甲烷为主要成分的天然气和CO2。无机成因天然气可能有两类形成方式：特定条件下的无机反应形成（CO2+H2→CH4+H2O）和封存在地幔中的地球原始大气中的甲烷等沿深大断裂或伴随火山活动等排出形成（即所谓的幔源气）。CO2气也有两种形成方式：碳酸盐岩在高温条件下的分解和封存在地幔中的地球原始大气中的CO2。
天然气的分布领域比石油广，产出类型和储集形式比石油多。天然气藏既有与石油聚集形式相似的常规天然气藏，如构造。地层。岩性气藏等；又可形成煤层气。水封气。气水化合物以及致密砂岩。页岩气等非常规的天然气藏。世界上已探明的天然气储量中，约有90%都不与石油伴生，而是以纯气藏或凝析气藏的形式出现，这表明天然气的成藏与石油的成藏规律可能有所不同。
天然气的地理分布很不均匀，世界天然气资源半数以上分布在俄罗斯和中东海湾地区。我国的天然气主要分布在鄂尔多斯盆地。四川盆地。塔里木盆地。柴达木盆地。莺-琼盆地五大盆地。
1.2 油气藏
油气藏（oil/gas reservoir）是地壳内油气聚集的基本单元，是具有独立压力系统和统一的流体界面的单一圈闭。圈闭（trap）是由盖层（渗透率极低的岩层如泥岩。页岩或类似的地质构造如封堵性很好的断层。不整合面等）围限储层（高孔渗岩石）组合而成的油气聚集空间。圈闭中如果主要聚集了油，是为油藏；如果只有天然气，是为气藏；如果是气上油下的油气共存，是为油气藏。本书所称的油气藏如不加特别说明则泛指油藏。气藏和油气藏。
……
展开
