石油地质学的新进展

石油地质学的发展过程~

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。

随着世界油气勘探的深入发展，在“背斜理论”指导下，容易寻找的背斜油气田多已被
　　发现，用新理论、新技术指导的现代油气勘探已经成为世界各国油气勘探人员面临的重大挑
　　战。地壳上油气分布的不均衡性，受地层、岩性因素控制的大量非构造油气藏形成、分布的
　　隐蔽性，天然气气藏在形成机理上与油藏的差异性，海上及边远地区油气勘探、开发技术的
　　复杂性等等，都迫使我们发展新的石油地质学及油气勘探理论、油气勘探技术，以适应现代
　　油气勘探形势的需要与发展。
　　上述世界油气勘探的趋势及特点，决定了石油地质学必须向若干边缘学科方向发展，并
　　在基本原理方面有所进展，才能满足勘探的需要，促进生产的发展。近余年来，石油地
　　质学在如下方面获得了显著进展。
　　一、边缘学科
　　板块构造学说的应用——板块构造学说的诞生被誉为“地质学上的革命”。它给石油地质学也带来了新的活力，
　　表现在：
　　含油气盆地分类方案繁多。过去的含油气盆地分类多限于陆地和大陆边缘，板块构
　　造学说诞生后，含油气盆地分类方案如雨后春笋，异常活跃，不再限于陆壳型和过渡壳型的
　　盆地，而是眼光更为开阔，注意到洋壳型盆地；对盆地类型及其形成机制的认识也更为深刻，
　　油气勘探的预见性增强，领域更广。
　　油气无机成因说重新活跃。板块构造学说的出现，以及在巨大转换断层带和环太平
　　洋俯冲带发现了大量烃类显示，说明其生成与上地幔的物质活动有关。因此，国内外不少学
　　者重新提倡油气生成的无机来源，在地盾、俯冲带及转换断层带的油气勘探与科学研究显著
　　加强了。
　　逆掩推覆体找油引起重视。以往地质家们认为逆掩断层带构造复杂，保存条件差，
　　很少列为油气勘探对象。由于板块构造学说将烃类生成及显示与上地幔活动联系起来，大型
　　逆掩断层带正可成为深部油气向上移动的通道，只要遇见良好圈闭便可聚集成油气藏。美国
　　落基山东麓逆掩推覆体若干重要油气田的发现证实了上述观点，开拓了油气勘探领域。
　　有机地球化学的应用——
　　有机地球化学的应用，使石油地质学的基本原理发生了天翻地覆的变化，油气成因的研
　　究从定性向定量发展，提高了油气勘探成功率。有机地球化学的现代技术和先进设备，使有
　　机质类型、丰度及成熟度研究愈益深入，地球化学指标大量涌现，烃源岩及生气区、生油区
　　的评价均可达到定量水平。生物标志化合物及同位素地球化学近年来发展尤快，甾、萜、
　　异戊间二烯型烷烃等生物标志物的研究，有助于探讨油源对比、母质类型及成熟度；同位素
　　地球化学研究对解释气源对比、油源对比、有机质成熟度、天然气成因类型及地层绝对年龄
　　等，均具有重要意义。现在有机地球化学技术正被推广用来探讨油气运移、聚集和保存问题，
　　用来发展地面地球化学勘探技术，探索直接找油气的途径和方法。
　　地震地层学层序地层学的应用——
　　地震地层学是现代数字地震勘探技术与地层学、沉积学、石油地质学相结合衍生的一门
　　新兴边缘学科，对油气勘探与开发均具有重要意义。目前可将地震地层学明确地划分为区域
　　地震地层学（含层序地层学）与储层地震地层学（含开发地震学）两个范畴。前者主要是利用地震反射剖面结合少量岩心及测井资料，研究盆地内各层序的沉积环境，分析体系域的类
　　型、特点及分布，重塑沉积史及构造史，对生、储、盖、圈等条件作出评价，寻找非构造圈
　　闭，为预探井提供钻探对象；后者是近几年萌芽的一个新研究动向，在一个局部构造或沉积
　　单元内对地震资料进行特殊处理，综合测井及岩心资料，定量研究薄砂层或薄石灰岩，确定
　　薄砂层厚度或薄石灰岩溶蚀带厚度，计算孔隙度、渗透率、泥质含量等物性参数与含气饱和
　　度、含油饱和度、气水界面、油水界面、剩余孔隙流体压力等含烃性参数，甚至探索直接寻
　　找气藏或油藏的方法，为详探井、生产井、调整井等提供钻探对象。
　　储层评价技术——
　　随着油气勘探的深入发展，尤其是在深部油气勘探和天然气勘探中，对储集层的研究和
　　评价技术愈益显得重要，在盆地、区带及油田的勘探、开发全过程中，如何对储集体、储集
　　层、储集性质及储集效率逐级进行定性和定量评价，日益成为勘探或开发成败的关键，所以
　　国内外学者正在加强储层评价技术的系统研究，基本包括区域储层评价技术、单井储层评价
　　技术、开发储层评价技术、动态储层评价技术和敏感储层评价技术等套技术。这些成套储
　　层评价技术的研究，必将显著提高油气勘探与开发的成功率。
　　数学地质和计算机的应用——
　　数学地质和计算机技术的引入，正在促使石油地质学及油气勘探技术发生更加深刻的革
　　命。各种数理统计方法在沉积学、古生物学、构造地质学、石油地质学中早已得到广泛的应
　　用。特别是近几年来，应用计算机技术，编制各种地质图件，建立各种数据库，开展盆地分
　　析与模拟，进行不同勘探阶段的油气资源评价和储量计算，并进一步探索建立各地质学科的
　　综合专家系统。
　　综合石油地质学的上述边缘学科的新进展，它们可以为油气勘探工作中的盆地分析、区
　　带评价、圈闭（油藏）描述提供新技术，显著提高油气勘探成功率，促进油气地质勘探及开
　　发事业的蓬勃发展。
　　二、石油地质学原理
　　在上述边缘学科迅速发展的同时，石油地质学原理也获得了重要进展，显著特征在于从
　　静态向动态、从单学科向多学科综合发展，所谓“成藏动力学”的呼声日益高涨。表现在下
　　列诸方面：
　　地温场、地压场、地应力场（三场）与油气藏形成的关系；
　　流体压力封存箱；
　　油气系统。
　　上述三方面是本世纪年代以来在石油地质学原理领域的重要进展，尽管它们尚处于
　　发展过程中，有待完善，但它们已显示出对指导油气勘探开发的巨大作用。

石油地质学是随着人类的油气勘探活动而诞生的一门应用科学，它既是人类对于勘探中对油气形成与分布规律认识的总结，又是指导人类油气勘探活动的理论武器。在全世界范围内，经过近100年的勘探活动，未经勘探的处女地所剩无几，容易寻找的油气田大多被发现。对能源不断增长的需求，以及勘探难度的越来越大，是摆在全世界石油勘探者面前的一大矛盾。世界石油勘探面临着极为严峻的挑战，向新的深度(深层勘探)、新的领域(天然气、非常规气、非构造油气藏)进军是当今油气勘探的总趋势。这种形势下，都迫使我们发展新的石油地质及油气勘探理论、油气勘探技术，广泛吸收相关学科的新成果，以适应现代油气勘探形势的需要与发展。纵观近20余年来，石油地质学及油气勘探取得的进展，相关边缘学科(从大的概念上讲亦属于石油地质的范畴)的发展极大的促进了石油地质学的发展，提高油气勘探的效率。
1、板块构造学的应用
板块构造学说的诞生，被誉为“地质学上的革命”，它改变了人们对于全球构造的认识，同时也给石油地质学带来了新的活力，它以崭新的面貌探讨了含油气盆地发生和发展的地球动力学背景，并以一种新的观点综合解释油气在全球的分布的富集规律，扩大了油勘探领域和人们找油的思路。
①含油气盆地形成机制的认识、盆地分类的完善。
②无机成因学说重新活跃起来，二元论，张恺
③逆掩推覆体找油，大山底下找盆地
2、层序地层学的发展与应用
层序地层学是在油气勘探活动中发展起来的一门新兴的学科，是在沉积学、地层学和地震勘探技术不断发展和资料积累的基础上发展起来的。层序地层学是一种划分、对比和分析沉积岩层的新理论和新方法。使人们能更精确地对比地质年代，再造古地理，并在钻进前对生油层、储集层和盖层及潜在地层圈闭进行预测。
3、盆地构造研究的进展
①盆地的动力学分类：张(伸展)、压(压缩)、扭(走滑)
②构造样式概念的提出：一定构造环境和条件下的构造变形的基本特征(组合特征—剖面形态、排列方式等) 构造地质模型。盆地变形特点、构造变形规律的早期预测。
③反转构造：指一个张性或张扭性盆地在后期经受了压和压扭性应力作用，盆地由拉张下沉到挤压上隆，断裂由正断向逆断转变，在剖面上形成下凹上隆、下正上逆的构造格局，后期的反转往往是油气构造圈闭的最后定型期，和油气的生、运聚有密切的匹配关系
4、储层评价技术的进展
储层评价技术的进展包括储层沉积学、储层成岩作用和储层地 球化学方面的进展
石油地质学本身的研究的课题不外乎两大问题即成烃和成藏，这是石油地质学永恒不变的主题。在这两个方面九十年代以来的主要进展：
1．成烃理论
60-70年代-80年代初：干酪根生油理论
80年代后期-90年代：未熟低熟油理论，煤成烃理论是我国学者，特别是地球化学在成烃理论方面对石油地质学的突出贡献，开辟了我国油气勘探的新领域。
2．成藏理论
对成藏动力学因素的重视，从温、压等动力的角度研究油气的成藏过程，将油气生成—运移—聚集作为一个统一的整体：流体封存箱理论、成藏动力学呼之欲出。
3．石油地质综合研究思想与方法进展
从定性—定量，从静态到动态，从局部—系统、盆地模拟技术以及含油气系统的思想和方法。

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