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发布时间:2020-05-28 05:46:41

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作者:柳广弟

出版社:石油工业出版社

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石油地质学

石油地质学试读:

内容提要

本书遵循从感性到理性的认识规律,在介绍油气水特征、储集层和盖层、圈闭和油气藏等感性知识的基础上,重点阐述了现代油气生成的基本理论、油气藏形成的基本原理以及油气在地壳中的分布规律。本书力求在系统阐述石油地质学基本原理的基础上,充分反映近十年来石油地质学的最新进展,如未熟—低熟油理论、流体封存箱理论、天然气运聚动平衡与晚期成藏、深盆气与天然气水合物、油气系统等。

本书可作为高等院校资源勘查工程(石油地质)和地质工程专业的教材,也可供勘查技术与工程(物探和测井)和石油工程等相关专业的师生以及从事油气田勘探和开发工作的生产和科研人员参考。

图书在版编目(CIP)数据

石油地质学/柳广弟主编.—4版.北京:石油工业出版社,2009.3

普通高等教育“十一五”国家级规划教材.高等院校石油天然气类规划教材

ISBN 978-7-5021-7003-5

Ⅰ.石…

Ⅱ.柳…

Ⅲ.石油天然气地质-高等学校-教材

Ⅳ.P618.130.2

中国版本图书馆CIP数据核字(2009)第021560号

出版发行:石油工业出版社(北京安定门外安华里2区1号 100011)网 址:www.petropub.com.cn编辑部:(010)64523612 发行部:(010)64523620

经 销:全国新华书店

印 刷:中国石油报社印刷厂

2009年3月第4版 2009年3月第12次印刷

787×1092毫米 开本:1/16 印张:22.5

字数:545千字

定价:32.00元(如出现印装质量问题,我社发行部负责调换)

版权所有,翻印必究

编写人员名单

主 编: 柳广弟

副主编: 高先志

主 审: 张厚福

参与编写的教师及单位: (按姓名拼音排序)付 广 大庆石油学院高 岗 中国石油大学(北京)高先志 中国石油大学(北京)黄志龙 中国石油大学(北京)廖明光 西南石油大学林小云 长江大学刘 震 中国石油大学(北京)柳广弟 中国石油大学(北京)吕延防 大庆石油学院王凤琴 西安石油大学张枝焕 中国石油大学(北京)

第四版前言

中国石油大学张万选、张厚福教授主编的《石油地质学》教材于1981年出版;1989年张厚福、张万选两位教授又对教材进行了修订,出版了《石油地质学》的第二版;1999年以张厚福教授为主编,组织我校一部分青年教师编写出版了新版《石油地质学》教材。1999年版《石油地质学》从教材体系到主要内容都继承了前两版《石油地质学》的基本框架,应为《石油地质学》的第三版。本次编写的《石油地质学》教材是在前三版的基础上,经前三版主编张厚福教授授权重新编写而成的。为了体现教材的延续性,充分尊重历史和老一代教师对教材建设的贡献,本书作为《石油地质学》的第四版。

本教材的编写以辩证唯物主义思想为指导,遵循加强基础理论、理论联系实际、反映国内外石油地质学发展新水平的原则,立足于石油地质学基本原理的阐述,充分反映成熟的新理论,突出中国石油地质特色。

本次编写的《石油地质学》对前三版教材的体系进行了调整,按照从感性到理性的认识规律建立教材体系。本教材首先介绍油气成藏要素(油气水、储集层和盖层、圈闭和油气藏),使学生对地下客观存在的油气藏有一个感性的认识;再阐述油气藏形成的基本原理(油气的生成、油气运移、油气聚集与油气藏的形成);最后总结油气分布规律和控制因素。

在教材内容的选择上,加强了对石油地质学基本理论的阐述,注意吸收比较成熟的石油地质新理论和新概念(如未熟—低熟油理论、煤成油理论、压力对油气演化的影响、油气系统思想、流体封存箱和输导体系概念等),增加了非常规油气资源的内容,同时删除了一些尚不成熟和超出课程大纲的内容。为了突出中国石油地质特点,注意石油地质学基本原理与我国石油地质特征相结合,增加成熟的中国石油地质理论的内容,如源控论、复式油气聚集带理论、叠合盆地油气聚集规律等,加强中国含油气盆地和典型油气藏实例的介绍。本教材的另一个特点是加强了天然气地质学的有关内容,其中特别充实了天然气成因的内容,增加了对天然气成藏原理方面的阐述。同时增加了对油气在盆地内部分布规律、控制因素和世界油气资源分布特征等内容。

本教材继承了北京石油学院1961年《石油地质学》(中国工业出版社)和1966年《石油地质学》(校内铅印)教材、华东石油学院1972年《油田地质》(校内铅印)以及本教材前三版的精华,力求反映中国石油大学三代石油地质学教师50多年教学经验的积累。同时,为了充分反映我国石油高等院校广大石油地质学教师的科研成果和教学经验,组织了以中国石油大学(北京)教师为主,其他四所石油高校教师参加的教材编写组。参加本教材编写的有中国石油大学(北京)柳广弟、高先志、黄志龙、张枝焕、刘震和高岗,大庆石油学院吕延防、付广,西南石油大学廖明光,长江大学林小云,西安石油大学王凤琴。

本教材由柳广弟担任主编。各章编写分工如下:绪论由柳广弟编写;第一章由王凤琴编写;第二章第一节至第四节由廖明光编写,第五节由付广编写;第三章由高先志编写;第四章第一节至第四节由柳广弟和张枝焕编写,第五节和第六节由高先志编写,第七节由张枝焕编写;第五章由柳广弟编写;第六章第一节和第二节由柳广弟编写,第三节由黄志龙编写,第四节和第五节由柳广弟编写;第七章由林小云和柳广弟编写;第八章第一节至第四节由吕延防编写,第五节由高岗编写,第六节由柳广弟和刘震编写。

本书各章初稿完成后,主编对各章内容进行了仔细审阅,就有关问题与编者进行了深入讨论,对初稿进行了修改和统稿。初稿完成后,除参编各校教师互审外,特邀请教材前三版主编张厚福教授和中国石油大学(华东)蒋有录教授对教材进行了审查,张厚福教授担任主审。审稿专家对教材初稿进行了认真审查,提出了许多宝贵意见。根据审稿专家的意见,主编和编者又对教材进行了进一步的修改,于2008年8月定稿。

在教材立项和编写过程中,得到中国石油大学(北京)教务处和资源与信息学院领导的支持,也得到相关院校领导的支持,在资料选取和收集过程中得到了中国石油勘探开发研究院和有关油田领导和专家的帮助,并参考了大量公开出版的文献、内部资料及少量网上资料,在此一并表示衷心感谢!

由于编者水平所限,教材中一定还有许多不当之处,在此诚请使用本教材的广大师生和阅读本书的读者提出宝贵意见,以便教材再版时修改。书面意见可寄给本人,衷心欢迎和感谢!

本人通信地址:北京昌平中国石油大学(北京)资源与信息学院,邮编102249。

电子邮箱地址:lgd@cup.edu.cn。柳广弟2008年8月 于北京昌平

第三版(1999年版)前言

《石油地质学》(第二版)自1989年问世以来,受到兄弟院校师生和现场科技人员的欢迎与好评,荣获1995年中国石油天然气总公司优秀教材特等奖,这些都是对我们的鞭策与鼓励,同时也是对我们的更高要求与期望。根据国家教育委员会教高[1997]16号文件的精神,确定笔者申请立项的《石油地质学》教材,列为为培养跨世纪人才而编写的“九五”期间国家级重点教材,要求树立精品意识,努力提高教材的内在质量。同时,结合学校为培养石油地质学教学及教材建设的接班人,特地组织了老新结合、以老带新的教材编写小组,制定了新编《石油地质学》教材的编写计划。

在笔者剖析了美、俄、澳、英、日等国著名石油地质学教材及国内各院校所编教材特点的基础上,编写小组广泛开展了国内外文献、专著及科研成果的调查研究,结合90年代以来培养大学生、研究生的教学经验,建立新的教材体系,拟定新的编写大纲。

随着世界油气勘探的进展,石油工业形势日趋严峻,地质、地理条件较好的易找油气田愈来愈少,勘探难度日益增大,世界剩余石油可采储量及总可采储量均呈下降趋势。这种勘探形势迫使油气勘探理论和技术必须有巨大进展,才能适应世界油气勘探的持续发展。因此,从全球范围看,除70年代以来相关边缘学科蓬勃发展外,90年代前后石油地质学基本原理也获得了显著进展,“三场”(地温场、地压场地应力场)对油气藏形成分布的控制作用、油气系统、异常压力流体封存箱、固态气体水合物等新理论、新思维、新方法,为石油地质综合评价研究提供了新的科学依据;国内“七五”、“八五”科技攻关取得了许多可喜成果,煤成烃、轻质油、未熟—低熟油的确认与研究、天然气成因类型及其地球化学特征、油气运移机理及油气藏类型、含油气盆地的形成与类型、第二次全国油气资源评价方法及成果等新理论、新方法,促进了我国一系列大油、气田的发现及滨浅海、新疆三大盆地等新领域的油气勘探,保证了油气储量、产量的持续增长。

近10多年来,我们主持或参加完成了我国大中型油气田成藏模式、区域储层评价技术、我国天然气成因类型及其特征、京津地区油气分布重新评价、南方海相油气系统评价、陕甘宁盆地上古生界天然气藏形成与分布、吐哈盆地油气藏形成机理、柴达木盆地石油地质综合研究与评价等国家级或部级重大科技攻关项目,多项获得国家级或部级科技进步奖。我们经过提炼上升,吸取精华充实教学内容,1990年为中国石油天然气总公司轮训全国各油田技术领导干部的“滚动勘探开发微机工作站培训班”开设了“石油地质学进展”课,讲授与油气勘探有关的边缘学科新技术,受到好评;近几年来,综合国内外石油地质学原理的重要进展,结合自己的科研成果,在石油大学(北京)地球科学系开设了研究生学位课——高等石油地质学,并为多期各种地质、物探培训班讲授,引起各界注意,随后应邀赴大庆、胜利、新疆、四川、江苏、昆明、杭州、涿州、高碑店、上海、广州等油田院所讲授;并为油气勘探高级管理技术人员编写了培训教材《石油地质学新进展》,这些新理论、新技术将会促进“九五”乃至下世纪初的油气地质科技攻关并为本教材的编写奠定了基础。

为了充分反映本学科上述国内外的最新科技成果,充分反映以教材内容和课程体系改革为重点的教学改革成果,贯彻“少而精”的原则,我们在新编《石油地质学》教材编写过程中采取了下列措施:(1)根据自然界油气生成到油气矿藏形成的客观发展过程,根据学生循序渐进、由浅入深的认识规律,建立了三篇十章的全新教材体系,三篇名为现代油气成因理论及储盖要素、油气成藏原理、油气分布及资源评价,体现了各篇的重点内容。(2)删去以往教材中某些陈旧、繁琐、重复的内容,如油气田类型(与油气藏重复)、碎屑岩储集层形成条件(陈旧,改写)、压实公式推演(繁琐)、油气资源评价(与其他课程重复,方法陈旧,改写为概述)。(3)增加“三场”与油气藏形成的关系、油气系统、异常压力流体封存箱、固态气体水合物、未熟—低熟油、煤成烃、油气无机成因、天然气成因类型、生储最佳厚度组合、流体史研究等国内外最新科技成果。(4)为引导学生掌握要点、复习思考,在体例上每章列有提要及思考题;重要参考文献加角注,便于学生课外查阅。(5)为培养学生动手及综合分析—写作能力,配合教材内容另编《石油地质学实验—习题集》。

编写中采用全国自然科学名词审定委员会公布的石油名词以及量和单位的国家标准。对部分引用国外资料,保留了英制单位,但给出了换算关系。

本教材由石油大学(北京)张厚福教授主编。编写人员分工如下:张厚福主持并组织新编教材的申请立项、体系结构、编写大纲、分工起草及全部书稿的审查定稿,并执笔编写前言、绪论、第六章、第八章、第九章第1节、2节;方朝亮编写第一章、第五章、第九章第4节、第十章第1节;高先志编写第二章第5节、第三章、第四章、第九章第3节;张枝焕编写第二章(除第5节)、第九章第5节、第十章第2节、3节;蒋有录编写第七章。

根据中国石油天然气集团公司学科教学指导委员会的安排,聘请石油大学(北京)郝石生教授和大庆石油学院陈章明教授担任本教材的主审人,他们在百忙中抽时间认真审查,提出的宝贵意见对提高教材质量起了重要作用;承蒙中国科学院院士、我国著名石油地质学家李德生教授亲自挥笔为本教材作序,是对我们编著者的巨大鼓舞与鞭策;石油大学(北京)教务处及地球科学系的领导和老师们给予了热情支持与帮助,在此一并致以衷心谢意。

限于我们的水平和时间,错误及欠妥之处,恳请读者批评指正。编 者1999年1月 北京绪 论第一节 石油和天然气在当代社会中的地位

石油和天然气作为一种重要的能源和战略资源,在当代社会和国民经济中占有极其重要的地位。党中央和国务院对油气资源高度重视,将油气资源与粮食、水资源一同列为影响经济社会可持续发展的三大战略资源。石油已经不仅仅是“工业的血液”,它已经渗透到社会生活的方方面面,并且在国际战略中具有举足轻重的地位。

石油和天然气工业在世界经济中占有极其重要的地位。据2007年《财富》杂志统计,在世界500强公司的排行榜前10名中,就有6家石油公司,分别是埃克森美孚(ExxonMobil)、皇家壳牌(Shell)、英国石油(BP)、雪佛龙(Chevron)、康菲(Conocophilips)和道达尔(Total)。在我国,2005年有55家石油石化企业进入全国纳税百强企业,纳税总额占上市公司纳税总额的64.8%。

石油和天然气是非常宝贵的燃料。石油是工业的血液,从石油中提炼的汽油、煤油、柴油等是汽车、拖拉机、火车、飞机、轮船的优质动力燃料,超音速飞机、火箭、导弹、飞船等现代化设备的燃料也离不开石油产品;石油和天然气的发热量大、燃烧完全、运输方便和污染小等优点,使其在世界能源消费结构中所占的比重越来越大。据8环球能源网资料,2007年世界能源消费总量为110.993×10t油当量,其中石油占35.6%、煤炭占26.6%、天然气占25.6%、水力占6.4%、核能占5.6% 。石油和天然气占世界能源消费的61.2%。

石油又是提炼润滑油料的重要原料。从微小精密的钟表到庞大高速的发动机都需要润滑才能转动,所以人们将润滑油料视为机器的“食粮”。

石油和天然气还是重要的化工原料。乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、乙炔、萘等化学工业应用的主要基础原料多来自石油和天然气。上述石油化工产品的应用范围很广,既用于制造或提炼各种染料、农药、医药,又用于制造或提炼生产量大、应用面广的合成纤维、合成橡胶、合成塑料,还用于制造或提炼重要的无机化工产品,如合成氨及硫黄等。合成氨是主要的化学肥料,世界上70%以上的合成氨都来自天然气或石油。现在已经能够从石油和天然气中提炼出三千多种产品,应用到各个领域。石油化工产品已经成为国民经济和社会生活中不可缺少的重要材料。

石油作为一种战略资源在国际政治中占有越来越重要的地位。以前国际争端是为了领土和主权,现代国际政治争夺的是什么?专家的回答是:石油!从近几十年来国际关系的现实可以看到,石油资源是国家间发生战争和冲突的主要因素,特别是谋求对石油资源的控制成为国际斗争的焦点之一。两伊战争、伊拉克入侵科威特、海湾战争、阿富汗战争、伊拉克战争、巴以冲突、非洲一些国家的内战等,其背后都存在着深刻的石油因素。随着石油资源的日益紧缺,石油对社会经济发展的制约作用将愈加突出,以各种形式出现的全球能源争夺战也将愈演愈烈。

我国是世界产油大国,也是石油消费大国。2007年我国石油产4量为18665.7×10t,居世界第五位。随着我国社会经济的高速发展,对石油的需求量也越来越大,继1993年我国成为石油净进口国之4后,石油需求持续增长,2007年消费石油34600×10t,已经超过日本,成为继美国之后的全球第二大石油消费国。在我国2006年的总石油进口量中,从中东地区进口的石油占41.8%,从非洲进口的占30.0%,从前苏联地区进口的占12.8%。从非洲和中东地区进口的石油都要经过长距离海运,霍尔木兹海峡和马六甲海峡是必经之路。目前,阿拉伯世界纷争不断、大国势力不断介入、世界恐怖主义猖獗、海盗骚扰活动频繁,这些都严重地影响着我国的石油安全。4242

我国拥有960×10km的陆地领土面积和300×10km的海洋国土面积,沉积盆地星罗棋布,沉积岩系分布普遍,不仅有面积巨大的陆相沉积盆地,而且拥有海相碳酸盐岩系异常发育的广大区域,蕴藏着丰富的石油和天然气资源。根据新一轮全国油气资源评价(2007)88结果,我国拥有石油地质资源量765×10t、石油可采资源量212×10t。加强国内石油勘探和开发仍然是解决我国石油供应和石油安全的基础。在此基础上,应积极拓展海外油气勘探和开发工作。作为石油地质工作者,勘探和开发更多的石油是我们义不容辞的责任。第二节 石油地质学的研究内容

石油和天然气深埋地下数千米,又是流体,其分布十分复杂。由于目前我们无法直接探测到地下的油气,因此要寻找地下的石油和天然气,必须首先搞清以下一些问题:石油和天然气在地下是如何分布的?受哪些地质因素的控制?地壳上油气的分布有哪些规律?应该到何处去寻找油气宝藏?这些问题就是石油地质学所要解决的主要问题。

要搞清这些问题,必须首先从一些基本问题入手。例如:地下的石油是如何生成的?石油储存在什么地方?石油和天然气都是流体,那么它们为什么能够聚集到一起?它们聚集在什么地方?在地质历史上频繁的构造运动中,石油和天然气为什么能够保存下来?这些问题都是石油地质学研究的基本问题,石油地质学家把它们用“生、储、盖、圈、运、保”六个字来概括。“生”就是油气生成问题,主要研究生成油气的原始物质、油气生成机理,以及烃源岩的特征和它们的分布。“储”就是油气储集问题。地下没有石油河或石油湖,油气储集在孔隙性的岩石中,这样的岩石叫储集岩。储集岩的特征、储集岩的分布以及储集性能的控制因素都是石油地质学要研究的问题。“盖”就是油气封盖问题。由于地下孔隙性岩石中都含有水,在浮力的作用下油气将趋于向上运动。油气要保存在地下,必须有一套致密的岩层盖在储集岩之上,以防止油气向上散失,这样的岩层称为盖层。石油地质学要研究盖层的岩性、封闭油气的机理、盖层的分布等。“圈”就是圈闭问题。有了储集岩和盖层,油气就能够聚集在一起了吗?不能,油气还可能从四周散失掉。为了使油气不至于从四周散失,还必须有一定的遮挡条件。由储集岩、盖层和遮挡条件所构成的适合于油气聚集的场所就是“圈闭”。圈闭的类型、圈闭的形成条件、不同类型圈闭的分布也是石油地质学研究的内容。“运”就是油气运移问题。油气生成的地方并不是它现在聚集的地方。油气必须经过移动才能从它生成的地方(烃源岩)进入它储集的地方(储集岩),最后到达它聚集的地方(圈闭)。这样的一个过程就是油气的运移。油气经过运移进入圈闭后就会聚集起来,这样就形成了油气藏。油气运移和聚集过程十分复杂,其中涉及油气运移的相态、动力、通道、方向、时间、距离等,也涉及油气聚集和油气藏形成的基本条件等诸多问题。这些都是石油地质学研究的重要问题。“保”就是油气的保存问题。油气藏都是形成在地质历史时期,成藏以后要经过相当长时间的地质演化。在这一过程中,已经形成的油气藏能否保存下来,在什么条件下才能保存下来,也是石油地质学必须解决的问题。

在搞清了上述问题的基础上,就可以研究油气聚集与分布特征、油气分布控制因素,总结油气分布的规律,为石油和天然气的勘探和开发奠定基础,指导油气勘探和开发工作。

上述石油地质学研究的主要内容也可以概括为三个基本的科学问题,即:(1)油气成因问题;(2)油气成藏问题;(3)油气分布控制因素与分布规律问题。

因此,石油地质学就是研究地壳中油气成因、油气成藏的基本原理和油气分布规律的一门学科。石油地质学是矿床学的一个分支。它是石油及天然气地质勘探以及油气田开发领域的重要基础理论。

这里还要明确一个概念,石油地质学中的“石油”对应于英文中的“Petroleum”,包括液态的石油和气态的天然气。因此“石油地质学”(Petroleum Geology)实际上就是“石油和天然气地质学”(Oil and Gas Geology)。第三节 油气勘探简史

英文“Petroleum”一词来源于希腊文Petra(岩石)和Oleum(油)之意。中文“石油”一词,来源于宋代沈括(1031—1095)的《梦溪笔谈》。实际上,人类认识油气和利用油气的历史由来已久,各文明古国都有类似的传说和记载。据考古考证,早在两河文化时代,苏美尔人(Sumer)曾使用沥青做雕刻品;巴比伦楔形文字中有关于在死海沿岸采集石油的记述;美索不达米亚地区曾用砖和沥青建造教堂;波斯帝国时代在首都苏萨附近凿有石油井(吴凤鸣,1999)。早在三千年以前古代中国人就观察到天然气燃烧的现象,两千年前就有关于石油的文献记载,1835年我国就钻成了世界上的第一口超过千米的深井。但世界石油界,特别是美国石油界,都把德雷克(Edwin Laurentin Drake,1819—1881)1859年8月27日钻成的一口油井作为世界第一口油井,并把这件事看作世界石油工业的开端(吴凤鸣,1999;王才良、周珊,2006a)。一、世界油气勘探简史

早期利用的石油主要来自于从地层中自然流出的石油。在美国宾夕法尼亚州泰特斯维尔城附近有一条小河,河边有一系列油苗,河面上常常漂着原油,人们把这条小河叫做石油溪。近代的石油工业就是从这里开始的。1854年,佛朗西斯·布鲁尔医生买下油苗所在的西巴德农场,与合伙人成立了世界上第一个石油公司——宾夕法尼亚岩石油公司,通过挖坑采集这里的石油。后来西巴德农场落到了公司股东之一的杰姆士·汤森手里,他与人合伙于1858年3月23日成立了塞尼卡石油公司,垄断了这里的石油经营。德雷克就是这个公司的股东之一。德雷克尝试用顿钻钻井,并于1859年8月27日在钻到21m深时出油,他用蒸汽动力泵抽出了石油,这口井的日产量达到30bbl(桶,31bbl=158.9873dm)。实际上,在中国、俄罗斯、罗马尼亚等国都有早于德雷克井的气井和油井(吴凤鸣,1999),但世界石油界还是将德雷克钻的油井看作世界第一口油井,并作为近代石油工业的开端。(一)油气勘探的初始阶段

在19世纪50年代,石油勘探的依据是油气苗,基本没有地质理论的指导。人们相信油气苗是地下油气藏的直接显示,因此,井位主要选择在接近油苗和先期钻探成功井的附近。1882年美国地质学家怀特首次应用背斜理论在西弗吉尼亚布了4口井,有3口出油,背斜理论才在石油勘探中得到了重视。1874年,宾夕法尼亚州地质调查处的约翰·卡尔画出了宾夕法尼亚州地质构造图,从而确定出了褶皱顶部的位置,找到了一些油田。这是石油勘探中首次利用构造图找到石油。落基山区盐溪穹窿上的第一口见油井的井位就是根据构造等高线图来拟定的。

尽管利用地质学的方法可以指导石油勘探工作,但当时由于浅层待发现的油田很多,以至几乎不需要任何勘探方法,只要靠近地表油苗打井就能发现油田。因此,人们还没有自觉地利用地质学的原理勘探石油。这一阶段一直延续到第一次世界大战。当时的油气勘探工作主要集中在美国、俄罗斯、东印度(印度尼西亚)等少数国家和地区。4到1900年,全世界产油2043×10t,美国占42.7%,俄罗斯占49%,其他产油国还有波兰、荷属东印度、罗马尼亚、缅甸和印度等。(二)油气勘探的快速发展阶段

从20世纪初到20世纪50年代是世界石油工业蓬勃发展的时期,也是油气勘探兴旺发达的时期。这一阶段,两次世界大战和汽车工业的兴起极大地促进了石油工业的发展,汽油取代煤油成为主要的石油产品,世界从“煤油时代”进入“汽油时代”。

这一时期,石油勘探变化最显著的标志是由地面地质转入地下,由仅仅根据油气苗、山沟河谷的露头确定井位发展到在背斜构造理论指导下找油,油气勘探从“山沟沟”转向平原覆盖区,由所谓“前地质时期”进入“背斜理论”时期。由于新的勘探方法和新的钻井设备的出现,由于改进了取心技术、测井工具和岩样分析手段,在地质家面前打开了一个崭新的地下新世界。1926年首次利用重力勘探发现了美国得克萨斯州的一些盐丘油田,随后地震勘探方法在圈定构造油气田方面开始显示成效。1929年开始采用地震反射波法,取代了之前的折射法,使广大地表被覆盖的平原和盆地区都能从事油气勘探。从此以后,地震勘探发展成为油气勘探工作中应用最广泛和必不可少的一种方法。特别是第二次世界大战以后,勘探技术得到了突飞猛进的发展。

由于“背斜理论”的指导和勘探技术的进步,发现的油气田数量成倍增加。在第二次世界大战期间,全球平均每年发现的石油储量约8为7×10t,第二次世界大战后的1946年到1960年间,全球平均每年发8现的石油储量约为40×10t。20世纪的前60年是世界主要油气区的发现时期,波斯湾油区、伏尔加—乌拉尔油区、北非油区、阿拉斯加油区、墨西哥湾油气区、南美油区等世界重要产油区都是在这一时期发现和开发的。(三)油气勘探的稳定发展阶段

20世纪60年代以来,自然科学理论的突破和新技术革命带来了油气勘探理论和技术的巨大进步。在此期间,石油地质学的新理论、新方法层出不穷。板块构造理论在石油勘探中得到广泛应用;有机地球化学的发展确立了干酪根热降解生油理论的主导地位,从盆地成油条件、油气源以及生油量等方面进行定量评价,指出有利油气勘探地区,已经成为油气勘探的基本程序;沉积学的发展从现代沉积类比入手建立了不同沉积环境的相模式,可以充分利用地震信息进行地层、岩性和岩相的预测;地层圈闭和油气藏、岩性圈闭和油气藏等隐蔽油气藏、深盆气藏等新的圈闭和油气藏类型的发现,为油气的勘探开发提供了更广阔的前景。在勘探技术上,由于大量采用数字地震仪,多道多次覆盖技术,配以大容量存储设备、高速电子计算机数据处理,使油气勘探技术达到新的水平,在勘探程度高的老探区也不断扩大了储量。20世纪60年代以来,海上钻井设备的开发和使用大大促进了海上油气的勘探。自20世纪80年代至今的第三次石油科技革命正在向纵深发展,新理论、新方法和新技术不断涌现,如高分辨率地震、三维地震、四维地震、处理解释一体化、三维可视化、层析成像、核磁测井等,地震地层学、层序地层学、未熟—低熟油理论、煤成油理论、天然气成因与成藏理论、油气系统等新理论、新方法和新概念不断应用于油气勘探,保证了世界油气储量持续稳定的增长。

尽管进入20世纪60年代以后油气勘探的难度越来越大,但由于新理论和新技术的广泛应用,油气田仍然持续被发现,油气储量稳定增长。除西西伯利亚、北海、中国等新油气区的发现之外,在老油区8的勘探也不断有新的发现。尽管全球石油产量从1960年的10.8×10t8增加到2006年的39.14×10t,但全球剩余石油可采储量仍从1960年的88364×10t上升到2006年的1804×10t。20世纪60年代以后,天然气的勘探取得了长足的进展,发现了北海南部和西西伯利亚等大气区,并在波斯湾盆地发现了目前世界储量最大的北方气田。世界天然气剩余123探明可采储量从1960年的7.46×10m增加到了2006年的175.08×12310m。科学技术的进步在油气发现中起到了关键作用。

随着石油地质理论研究的不断深入和科学技术的进步,油气勘探正在向新领域、新类型和新深度发展,世界油气勘探仍有广阔而光明的前景。二、中国油气勘探简史(一)中国古代对石油和天然气的认识及开采利用

我国是世界上最早发现、开采和利用石油及天然气的国家之一,根据史料记载已有三千多年的历史。由于天然气比石油更易从地层中逸出,遇到野火、雷电就会燃烧,因此,在历史上认识天然气早于石油。

最早的石油记载见于1900多年前班固所著的《汉书·地理志》:“高奴,有洧水,可蘸。”高奴系指今陕西省延安县一带,洧(音渭)水是延河的一条支流,“蘸”乃古代“燃”字。这是描述水面上有像油一样的东西可以燃烧。可见早在近两千年前我国就发现了能够燃烧的陕北石油。

公元267年晋朝张华在《博物志》中详细描述了甘肃酒泉石油的特征:“酒泉延寿县南山出泉水,大如笤,注地为沟,水有肥,如肉汁,取著器中,始黄后黑,如凝膏,然极明。……彼方人谓之石漆水。”表明当时称石油为石漆水,且已开始观察和采集,用作润滑车轴和燃烧、照明。

9世纪初唐朝李延寿在《北史·西域传》中记载了“(龟兹)西北大山中,有如膏者流出成川。行数里入地,状如醍醐,甚臭”。龟兹即今新疆南部库车一带,远在1100多年前我国就发现库车一带的沥青宛如奶酪一样粘稠,具有臭味。

科学术语“石油”是北宋著名科学家沈括在《梦溪笔谈》中首次提出的:“鄜延境内有石油,旧说高奴县出脂水,即此也。”“石油……生于水际沙石,与泉水相杂惘惘而出。”他在描述了陕北富县、延安一带石油的性质和产状后,进一步推论了石油的利用远景:“此物后必大行于世……盖石油至多,生于地中无穹,不若松木有时而竭。”他还第一次用油烟做墨,即现代的所谓炭黑。

在历史上,石油不仅用于润滑、照明、燃烧和医药,而且很早就用于军事上。《元和郡县志》记载公元576年,酒泉人民用油烧毁突厥族攻城的武器,保全了酒泉城。北宋神宗六年(公元1073年)在京都汴梁军器监设有专门的“猛火油作”,加工石油制作兵器。

我国四川最早利用天然气煮盐,这在世界上都是闻名的。晋朝常璩(音渠)在《华阳国志》中记载了2200多年前(公元前221~前210年)的秦始皇时代,四川临邛县郡(即今邛崃县)西南钻井开采天然气煮盐的情景:“有火井,夜时光映上昭。民欲其火光,以家火投之,顷许,如雷声,火焰出,通耀数十里,以竹筒盛其气然之,可拽行终不灭也。井有二水,取井火煮之,一斛水得五斗盐。”有时一口火井可烧盐锅七百口。

天然气煮盐促进了我国钻井技术的迅速发展。公元前256~前251年秦朝李冰为蜀守时就发明了顿钻,并在四川广都成功地钻成了第一口采盐井。至公元前221~前210年,四川邛崃出现了用顿钻钻凿的天然气井。

我国在世界上是最早开发气田的国家,四川自流井气田的开采约有两千年历史。《自流井记》关于“阴火潜燃于炎汉”的记载表明,早在汉朝就已在自流井发现了天然气。据《富顺县志》记载,晋太康元年(公元280年)彝族人梅泽在江阳县(今富顺自流井)发现石缝中流出泉水,“饮之而咸,遂凿石三百尺,咸泉涌出,煎之成盐”。自流井即因这口井自喷卤水而得名。

宋末元初(13世纪),已大规模开采自流井的浅层天然气。《富顺县志》描述:“火井在县西九十里,深四五丈,经五六寸,中无盐水。”1840年钻成磨子井,在1200m深处钻达今三叠系嘉陵江组石灰岩深部主气层,强烈井喷,火光冲天,号称“火井王”,估计日产气43量超过40×10m,“经二十余年犹旺也”(见《自流井记》)。从汉朝末年开始,在自流井大规模开采天然气煮盐以来,共钻井数万口,采出了几百亿立方米天然气和一些石油。这样长的气田开采历史在世界上也是罕见的。

我们中华民族的祖先以其勤劳、勇敢和智慧,在认识、开采和利用石油及天然气资源方面一直走在世界前列,积累了丰富的知识和宝贵的经验,给我们留下了一笔极其珍贵的文化遗产。(二)中国近代的油气勘探

我国虽然是闻名的石油古国,但在封建主义和帝国主义的桎梏下,近代的石油事业发展极其缓慢。我国近代石油工业起源于台湾,1878年清政府在台湾苗栗用顿钻钻成中国第一口油井,井深120m,日产油0.75t。以此为标志作为中国近代石油工业的开端。

1894年甲午战争后,日本占领了台湾,在台湾进行油气勘探,发现了出磺坑油田和六重溪、牛山、锦水气田(李国玉、吕鸣岗等,2002)。

1904年陕西开办延长石油官厂,聘请日本技师和技工7人,购进日本顿钻一台,于1907年9月10日钻成中国大陆第一口油井——延长一号井。该井井深81m,在上三叠统延长组获日产油1~1.5t。在以后的20年中陆续打井20余口,12口见油,由此形成了我国大陆最早的延长油矿。

1909年新疆从俄国购进一台顿钻,在独山子打成新疆第一口油井。1936年新疆与前苏联政府联合开发独山子油矿机构成立,8月开始现代工业钻井,第二口井于1937年1月14日夜喷油,宣告独山子油田诞生。

甘肃玉门油苗古已有之。从1921年起,先后有翁文灏、谢家荣、张文鉴、侯德封、孙健初等地质学家对甘肃玉门一带进行石油地质调查。特别是孙健初和从美国聘请来的地质学家F.W.Weller博士和E.A.Sutton工程师于1937年对老君庙一带进行石油地质调查后,完成了《甘青两省地质调查报告》,肯定了老君庙构造的石油远景(邱中建、龚再升,1999)。1938年6月国民政府资源委员会成立甘肃油矿筹备处,派地质学家孙健初、严爽、靳锡庚和工人邢长仲等一行9人,在老君庙进行进一步石油地质调查,并开始石油钻探。1939年8月27日,1号井在钻遇K油层时获工业油流,发现了老君庙油田。

四川自流井气田于公元280年就已开始采气,是中国乃至世界最早进行天然气开采的气田。1835年自贡地区的兴海井井深突破1000m大关,并获得深部三叠系嘉陵江组主力气藏,这是当时世界上唯一的一口超过千米的出气深井。从1866年到1928年间就有外国地质工作者在四川盆地进行石油地质调查。自1928年起,中国地质勘探队伍开始进行工作,1938年发现圣灯山构造,1944年7月隆2井钻至43928.29m完钻,在嘉陵江组获日产气12.5×10m,发现了圣灯山气田。

除上述油气田的勘探与发现之外,1913~1919年,美孚石油公司与中国政府签订条约,派F.G. Clapp和L.M.Fuller等6名地质师和5名测绘技术师与中方吴桂灵、何家亨等9人合作,在山东、河南、陕西、甘肃、河北、东北和内蒙古进行石油地质调查,并于1915~1918年在陕西延长、延安、安塞、甘泉和宜君等地打井7口,均未获工业价值油流。L.M.Fuller回国后发表了一个简短的报告《中国的勘探》,认为“没有一口井的产量有工业价值”,并认为主要原因是缺乏盖层(邱中建、龚再升,1999)。1922年美国地质学家、斯坦福大学教授E.Blackwelder在论文《中国和西伯利亚的石油资源》中提出:“中国没有中生代或新生代沉积,古生代沉积也大部分不生油,除中国西部和西北部某些地方外,所有各时代的岩层都已剧烈褶皱、断裂,并或多或少地被岩浆岩侵入,因此,中国决不会生产大量石油。”这就是“中国贫油论”的由来。

但是,即使在“中国贫油论”盛行之时,我国地质学家在极其困难的条件下仍坚持中国的石油地质调查工作。1923年,地质调查所派王竹泉到陕北调查石油,纠正了美国人F.G. Clapp对地层划分的错误;1931年王竹泉和潘钟祥再赴陕北,建立了地层系统,著有《陕北油田地质》一文;1936年潘钟祥等人在四川进行了石油地质调查;1939~1942年黄汲清等对威远背斜进行了地质测量;1942~1943年黄汲清等在新疆进行了石油地质调查;1948年翁文波撰写了《从定碳比看中国石油远景》,把松辽盆地划在含油远景区内。

但是由于帝国主义的侵略和技术的落后,新中国成立前我国的石油工业陷入奄奄一息的悲惨境地。到新中国成立以前,全国只开发了台湾出磺坑、陕西延长、新疆独山子和甘肃老君庙4个小油田,四川自流井、石油沟、圣灯山和台湾锦水、竹东、牛山、六重溪等7个小气田。全国从事石油地质的技术人员20余人,钻井工程师10多人,地球物理和采油工程师不足10人。从1904年到1948年累计产油278.5444×10t。1943年石油最高产量32×10t,1949年仅产原油12×10t。41949年全国只有8台钻机,累计探明石油储量2900×10t。(三)中国现代的油气勘探

1949年中华人民共和国成立后,党和政府十分重视石油地质勘探事业,我国石油勘探工作者发扬自力更生、艰苦奋斗的精神,发现了一个又一个的油气区和油气田,石油年产量成倍上升:从1949年4的年产12×10t至20世纪70年代末期就突破了一亿吨大关,2006年年4产原油18368×10t,成为世界第五大石油生产国。

综观1949年以来的油气勘探历程,我国的油气勘探可以划分为三个阶段:20世纪50年代的初创阶段;20世纪60~80年代中期的快速发展阶段和20世纪80年代中期至今的稳定发展阶段。

1.新中国油气勘探的初创阶段(1950~1959)

中华人民共和国成立后,我国政府迅速组建石油勘探队伍,石油勘探力量迅速壮大。在20世纪50年代前半期,石油勘探的主力军主要是地面地质调查队伍,主要手段是罗盘、手锤、放大镜和千米钻机,主要方法是沿盆地边缘找油苗、查构造、丈量地层剖面、填绘地质图和构造图。主要的勘探区域以中国西北油气苗较多的鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地南缘、酒泉盆地西部、柴达木盆地及四川龙门山山前带等地为主。由于技术手段和装备落后、地质认识过于简单,勘探效果不佳。

20世纪50年代后半期,受前苏联俄罗斯地台发现第二巴库(伏尔加—乌拉尔)和西西伯利亚勘探经验的启发,人们开始接受在区域大地构造稳定地区找大油气田的观念,并应用有效的区域综合勘探方法,特别是地震勘探方法。“上地台”、“搞区域综合勘探”成为当时油气勘探的一种趋势。新疆的石油勘探开始从盆地南缘转向当时认为是“稳定区”的西北缘,1955年10月29日南黑油山构造上的克1号井在井深620m完钻,在三叠系下克拉玛依组喷出原油,日产16.9t,宣告新中国第一个大油田——克拉玛依油田的诞生(邱中建、龚再升,1999)。克拉玛依油田的发现是新中国油气勘探的第一个重大突破,是走出山前带、开展稳定区找油的第一个巨大成果,拓宽了找油思路,坚定了平原区找油的信念。

继克拉玛依油田发现之后,受地台区找油成功的鼓舞,1958年11月,石油工业部组织了大规模的川中找油大会战。会战历时5个月,在11个构造上钻井72口,勘探效果不佳,仅发现了蓬莱镇、龙女寺、南充、合川、罗渡、营山、广安等7个小油田(邱中建、龚再升,41999)。1959年全国原油产量达到373.3×10t。

2.新中国油气勘探快速发展阶段(1960~1985)

经过10年的恢复,我国国民经济迅速发展,当时的石油产量已经远远不能满足国民经济建设的需求。西部少量的石油对于东部经济比较发达地区来讲“远水不解近渴”。邓小平曾经指出:“在第二个五年计划期内,能够在东北地区搞出油来就很好……。就经济价值来说,在华北和松辽都是一样的,主要看哪个先搞出来。”中央领导同志的指示为我国油气勘探的战略东移起到了决定性的作用。

新中国成立后到20世纪50年代中期,我国地质学家就曾指出我国东部地区的油气远景。谢家荣、李四光、翁文波等都曾指出在华北平原、松辽平原下面都可能蕴藏着丰富的石油资源。前苏联专家特拉菲姆克等在中国的考察也肯定了松辽平原的油气远景。中国油气勘探事业经过10年的发展,勘探手段得到了改进和进步,地震和深钻井技术得到广泛应用。从1955年开始,地质部和石油部先后开始了松辽平原和华北平原的石油普查工作,为石油勘探的大规模战略东移做好了准备。

1958年在松辽盆地完成了两口基准井,建立了松辽盆地的地层层序,发现了多套生储油层系。1959年9月23日松基3井出油,日产3原油14.9m,发现了大庆油田。之后只用了7个月时间,大庆长垣7个2背斜全部出油,当时证实大庆油田含油面积865km,石油地质储量822×10t,肯定了大庆油田是一个特大油田。到1963年,大庆油田年44产原油439×10t,使全国原油年产量达到648×10t,基本实现了石油自给(邱中建、龚再升,1999)。3

继大庆油田发现之后,1961年4月15日华8井出油,日产8.5m,突破了华北平原出油关,揭开渤海湾地区找油序幕。1963年营2井曾获555t的高产,但由于当时对复杂断块区油气藏特点和本质认识不清,早期勘探效果不理想,虽然多数井钻遇油气层,但拿不下含油面积。直到1964年在构造相对完整的坨庄、胜利村西构造钻井29口,2826口见油层,探明含油面积65km,地质储量3×10t,发现我国断陷盆地第一个大油田——胜坨油田。1963年12月羊三木构造黄3井馆陶组获日产84t油流,揭开了黄骅坳陷大规模油气勘探的序幕。1964年港5井发现了北大港含油构造,以后又经过15年的勘探证实了北大港构造是一个整体含油的二级构造。1965年7月辽2井在辽河东部坳陷3大平房构造古近系获日产油1.7m,发现了辽河坳陷第一个油田——大平房油田。1975年7月3日冀中坳陷任丘构造南高点任4井在中、上元古界雾迷山组白云岩中获日产100t的高产油流,经酸化后,日产原油1014t,宣告了中国第一个古潜山油田——任丘油田的诞生。1975年9月7日,东濮凹陷文留构造的濮参1井在沙二段获高产油气流,突破了东濮凹陷的出油关。渤海湾盆地是我国石油勘探史上第二个巨大成果,发现了胜利、大港、辽河、冀中、中原、渤海湾等6个油气区。

在这一阶段,我国还在鄂尔多斯盆地中生界、江汉盆地、泌阳凹陷、二连盆地等相继发现了一批油气田。

从20世纪60年代到80年代中期,由于及时正确地实施了油气勘探战略东移,我国油气勘探逐渐走向成熟,大油气田陆续发现。81978年我国原油产量突破1×10t,到1985年中国累计探明石油地质储88量116×10t,当年石油产量达到1.294×10t。

3.新中国油气勘探的稳定发展阶段(1986年至今)

我国石油勘探战略东移后,发现并开发了大庆和渤海湾油区,使我国原油产量在20世纪70年代高速增长。进入20世纪80年代中期,我国原油产量出现缓慢增长。而在这一阶段,石油的消费却大幅度增加,这种供需差距愈来愈大的矛盾,显然构成了国民经济发展的瓶颈。从1985年至1995年这10年的石油储量增长的一半以上(53%)是由老油田(区)的新层系、新区块贡献的,而经济效益越来越差,油田规模逐渐变小,低渗透、高粘度油田所占比例增大,后备储量严重不足。因此,加大勘探力度,扩大勘探领域,寻找大油气田,迅速增加后备储量,是实现我国石油工业可持续发展的根本保证。

我国西部地区大型盆地多,勘探程度低,资源量占全国的1/3~1/4,是可靠的油气资源战略接替地。进入20世纪80年代中后期,我国西部盆地的勘探力度逐渐加大,以塔里木盆地为重点的新疆三大盆地勘探全面展开。20世纪90年代初,国家明确提出了“稳定东部,发展西部,油气并举”的战略方针。

从20世纪80年代末开始,我国西部地区的塔里木盆地、准噶尔盆地、吐哈盆地、柴达木盆地等的油气勘探再次掀起高潮。在塔里木盆地的塔北、塔中等地区的三叠系、石炭系、奥陶系等层系先后发现了轮南油田、东河塘油田、塔中油田、塔河油田、克拉2气田等30多8个大中型油气田,累计探明石油地质储量超过10×10t。1988年吐哈盆地台参1井出油,在侏罗系煤系地层中发现了鄯善大油田,截至82004年,共发现14个油田、2个气田,探明石油地质储量近3×10t。8准噶尔盆地进一步扩大了西北缘油气勘探,储量上升到13×10t,并发现了东部含油气区和腹部含油气区,扩大了南缘含油气区,油气勘探取得重大突破。鄂尔多斯盆地中生界石油勘探出现了崭新的局面,陆续发现了安塞、靖安、靖绥、西峰、姬塬等大油田,到2004年累8计探明石油地质储量超过13×10t(赵政璋、何海清,2004)。除此之外,在西部的酒泉盆地、焉耆盆地、三塘湖盆地的石油勘探都有新的突破。

东部地区加强了老区新层系、新类型和深层勘探以及海上油气勘探,应用新理论、新方法,在地层岩性油气藏、深层、浅层、海洋及滩海区油气勘探上取得重要成果,油气储量持续增长,并发现了南堡810×10t级大油田和PL19-3大油田。1986年以后,东部及海上油气8区净增石油地质储量近100×10t。

在此阶段,我国天然气勘探也取得重大突破。1989年6月陕参1井在鄂尔多斯盆地下古生界发现了我国陆上第一个超过千亿立方米储量的大气田——靖边大气田。近年来又发现了上古生界苏里格气田、榆林气田、乌审旗气田等一批大气田,使鄂尔多斯盆地的天然气83储量达到15000×10m以上(赵政璋、何海清,2004)。塔里木盆地天然气的勘探也取得重大突破,在北部库车坳陷发现了一批大中型气83田,其中包括1997年发现的探明地质储量2840.29×10m的克拉2大气田。截至2006年,塔里木盆地累计探明天然气地质储量近7000×8310m。四川盆地的天然气勘探也取得重大成果,继川东高陡构造区石炭系勘探获得突破发现一系列大型气田之后,川东北三叠系鲕滩气田勘探获得突破,发现了罗家寨、普光等一批大气田,其中普光气田83成为四川盆地有史以来的最大气田,地质储量已超过2500×10m。123目前四川盆地累计探明天然气超过1×10m。南海和东海的天然气勘探也取得重要成果,南海莺—琼盆地发现的崖13-1大气田探明天然83气2592×10m,东海也发现了一批中小型气田。

近年来中国石油企业积极推进海外油气勘探活动,海外油气业务迅速发展,已形成了非洲、中亚、南美、中东和亚太五个合作区域。42006年我国海外油气项目原油作业产量已超过5000×10t。

新中国的石油勘探走过了近60年的光辉历程。到2006年底,我8国累计探明石油地质储量265×10t,累计探明天然气地质储量61830×8348310m,2006年年产原油18368×10t,年产天然气586×10m。根据新一轮油气资源评价结果,我国陆地和近海拥有石油地质资源量7658123×10t,天然气地质资源量35×10m,南海南部海域还拥有石油地质8123资源量130×10t,天然气地质资源量9×10m。我国目前石油资源探明程度不到30%,天然气资源探明程度仅为14%。另外我国还有丰富的油砂、油页岩、煤层气、页岩气、天然气水合物等非常规油气资源。因此,我国油气资源勘探的潜力仍然很大,勘探前景依然广阔。第四节 石油地质学的发展历史一、石油地质学的形成与发展

石油地质学的发展与石油勘探息息相关。在19世纪50年代,人们主要根据地面的油苗找油,基本没有地质学的指导。随着石油发现得越来越多,人们开始认识到石油的分布受地质规律控制。在19世纪80年代形成的背斜学说直到20世纪50年代一直是指导找油的主要石油地质理论。20世纪50年代以后,随着有机地球化学的发展和现代分析手段的进步,以干酪根热降解生烃理论为代表的现代油气生成理论迅速发展,并为20世纪后半叶全球油气勘探做出了最重要的贡献,成为油气勘探的核心理论,并在当今油气勘探中仍然发挥着主导作用。20世纪90年代以来,油气勘探难度越来越大,人们开始更加重视从成藏过程角度认识油气分布规律,油气成藏理论得到了空前发展。(一)石油地质学的启蒙和形成

实际上,从找油一开始人们就注意到油气明显地沿着一条带状的趋势线分布。早在1848年,加拿大地质调查局局长威廉·劳根(William Logan)就发现油苗沿背斜分布的现象,最早把背斜概念引入石油勘探。1861年加拿大地质调查局的斯泰利·亨特(T. Sterry Hunt)初步提出了背斜理论,并认识到石油聚集的四个基本条件:(1)有烃源岩;(2)地层的产状是背斜;(3)有适当的裂缝;(4)储油层上下有不渗透地层。但由于当时找油很容易,这一学说并未引起重视。直到1882年美国宾夕法尼亚州地质调查局的怀特(I.C.White)首次按背斜理论布井取得成功,并于1885年在《科学》杂志上发表了论文《天然地质》,系统阐述了背斜理论(王才良、周珊,2006b),这一学说才引起人们的重视。

背斜理论认为:石油和天然气聚集于背斜构造中,石油、天然气和地层水按其密度分异,油气的密度低,占据背斜的顶部,而水占据底部。因此,背斜褶皱的顶部被公认为是勘探油气的最佳对象。在19世纪80年代,在美国加利福尼亚、墨西哥等地的石油勘探中首次利用油田地质技术绘制了构造等高线图,从而确定出了褶皱顶部的位置,找到了一些油田。一直到20世纪50年代背斜理论都是主要的找油理论,在该理论的指导下世界一大批大型和特大型油田被发现。

随着勘探的深入,除背斜以外的含油构造也被发现。1901年墨西哥湾首次发现一个盐丘油藏;1907年罗马尼亚发现了底辟构造油藏;1909年美国辛辛那提隆起寒武纪白云岩中发现了世界第一个古潜山油藏。早在1910年、1917年、1929年,美国人F.G.Clapp就提出了油气聚集的构造分类,其分类中包括了背斜、向斜、均斜、穹窿、不整合、断层等类型(张厚福等,2007)。

这一阶段,除了对于油气田的类型有了比较全面的认识外,关于油气成因的认识也取得了一定的进展。实际上,早在1763年,俄国学者罗蒙诺索夫就曾提出石油由泥炭在高温作用下形成,生成后向地层裂隙和孔隙岩石中运移和聚集。在西方19世纪中期已提出石油是由腐泥形成的,1905年德国学者波托尼(Boadni)还发表了石油腐泥说的专论。前苏联石油地质学家古勃金1908年对高加索油区、1919~1920年对第二巴库的研究形成了前苏联学者石油有机成因的理论体系。

1917年美国石油地质学家协会成立,并出版了《美国石油地质学家协会通报》(AAPG Bulletin),标志着石油地质学已经成为一门独立的学科。在中国国家图书馆所能查到的最早的石油地质学著作是E.H. Cunningham Craig(1920)的《Oil finding:an introduction to the geological study of petroleum》和William H Emmons(1921)的《Geology of petroleum》。1921年美国明尼苏达大学教授W. H. Emmons对其在该校讲授《经济地质学》中的石油地质学一章的讲稿进行了扩充,著成《石油地质学》一书。该书对石油的地表显示、岩石的孔隙空间和储集层、油气田的类型等内容都有详细的论述,并对油气的性质和成因、石油的聚集、油气的保存和破坏等内容作了一定的阐述,书中还介绍了美国不同地区油气田的分布与实例。可以看出,目前石油地质学的理论框架在当时已经基本形成。(二)石油地质学的发展

1.20世纪20~50年代油气圈闭理论的发展

从20世纪20年代至50年代国际上又出版了一系列的石油地质学专著和教科书。比较有代表性的有B. R. Lilley(1928)的《石油和天然气地质学》、古勃金(1932)的《石油论》、E.N.Tiratsoo(1951)的《石油地质学》、W.L.Russell(1951)的《石油地质学原理》、K.K.Landes(1951)的《石油地质学》和A.I.Levorsen(1956)的《石油地质学》。

这一时期石油地质学的主要进展体现在对圈闭和油气藏类型的认识。1920年美国东得克萨斯地层油藏发现后,提出了圈闭和地层圈闭的概念;1934年美国学者E.H.麦考(Mccoloagh)正式建立“圈闭学说”,他指出形成圈闭要具备三个条件:储集层、盖层和遮挡物。B.R.利莱(1928)指出油气田确实存在不同的成因类型,如褶皱、断层、盐丘、岩浆岩等,而背斜占重要地位。1934年,威尔逊提出了

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