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【摘 要】石油、烃类天然气是贮存于地下、可流动的、可燃的、不可再生的矿产资源,是自然界化石燃料的重要类别.石油、烃类天然气是各种碳氢化合物组成的、复杂的自然混合物.其构成的主要元素为碳和氢,也通称为烃类矿产.石油是一种液态的、可燃的碳氢化合物的混合物,在地下形成并贮集于各种孔隙、缝隙岩石中的称之为天然石油,也叫原油.天然气从广义说,系指在大气圈和地壳内形成的各种天然的气体,包括氮气、二氧化碳气、硫化氢气、碳氢化合物气以及氦气.碳氢化合物气体,也称烃类气体.由于现今其他气体成藏发现的比例少,因此人们又惯用“天然气”的称谓以表述烃类天然气.
【关 键 词】石油；天然气；烃类矿产；能源矿产
1.石油的生成条件
石油是地下岩石中生成的、液态的、以碳氢化合物为主要成份的可燃性矿产,要使沉积物中的有机质能够保存下来,需要有特定的地质条件.
泥沙和有机质是在水的携带下,在一个低洼的地区沉积下来.因此,首要的地质条件就是要有一个低洼的地形.若随着地壳的运动继续下沉,它就能继续保持低洼的地形,可以继续接受沉积物,使地层厚度不断增大.由此可见,不断下沉的盆地或坳陷对有机质的聚集才是有利的.
这里提到了两个因素,一个是地层沉积,另一个是盆地下沉.它们在进行过程中都有一个快慢问题,前者叫“沉积速度”,这与沉积物来源的充足与否有关系；后者叫“沉降速度”,这与地壳运动的强弱有关系.二者要有恰当的配合是最为理想的,有利于有机质保存的另一个地质条件,就是两种速度要大体相当,即沉降多少,沉积物就补充多少.这被称为“补偿性的沉积速度”.
要生成石油还有一个必须具备的地质条件,就是缺氧的“还原环境”.这就是要求接受沉积物后的洼地水体能保持封闭或半封闭,或富含有机质的沉积物能迅速被后来的沉积物所覆盖,使之与氧隔绝,防止有机质的氧化和逸散.
现代的生油理论还认为,生物体中的有机质先要转化成一种特殊的有机质,这种特殊有机质叫做“干酪根”,再由干酪根转化成石油.这种转化主要条件是地下温度.干酪根开始变成石油的温度范围大致是100～130°C,因为地下温度从浅到深是逐渐升高的,早先的沉积物不断被后来的沉积物所覆盖,埋藏也就越来越深,有机质只有在达到一定的埋藏深度时才能转化成石油.
除了温度的因素以外,还与埋藏的时间长短有关,温度和时间两个因素可以互补.也就是说如果温度低一些但埋藏时间较长,或者温度高一些但埋藏时间较短,两种情况对干酪根转化成油的影响效果都是一样的.
可见,生成石油的地质条件是综合性的,它既需要在沉积过程中保持“补偿沉积速度”的条件,又需要使得沉积物能具有缺氧的“还原环境”,还需要有相应的地层温度（即要有一定的地层埋藏深度）的作用等多方面因素的配合,才能有效地生成石油.
2.天然气的生成条件
天然气作为石油的伴侣,虽然在组成上都是以碳氢化合物为主要成份的,但天然气的生成条件要比石油更为多样化.就生成阶段来说,石油要达到一定深度才能大量生成,而天然气从浅到深都能生成,就物质来源来说,生成石油主要以水中浮游的动物、植物或称腐泥型有机质为主,而生成天然气,除此以外还可以有高等植物或称腐植型的有机质,就成因来说,既有有机成因的,也有无机成因的.
根据天然气的形成条件,天然气大致可以分为五种类型：生物气、早期成岩气、油型气、煤型气、无机成因的天然气.
3.油气的运移
从广义上说,油气在地层中的任何流动都可以通称为油气的运移.如生油层中生成的分散状态的油气,通过运移可以集中起来形成有工业价值的油气藏；已经形成的油气藏,在地壳运动的作用下又可以被破坏,使集中起来的石油再一次分散；有的出露到地面或成为人们可以观察到的“油气苗”,有的则可以运移到另外的地方重新集中起来,成为所谓的“次生油藏”,有的甚至完全暴露到地面全部逸散了.但通常所说的油气运移都是指的从分散到集中的运移,包括初次运移和二次运移.
初次运移是指生成的石油从生油层向邻近有孔隙、溶洞或裂缝的地层中的运移,这种地层称为“运载层”.运移的方向是多方位的,可以向上、向下或向四侧,把分散的星星点点的石油初步集中起来,就好象渭渭细流汇入江河一样.
二次运移又分前期和后期.前期是石油在运载层中的运移,后期运移是石油向“终点站”集中,在能够阻挡运移的地方停止下来聚集成为油藏.运移的方向一般是定向的,即运载层中的石油都朝着地层的高部位具有阻止运移的地方流去,使油气在这个地方达到最大程度的集中,就好象条条江河归大海一样.
4.油气运移的动力、方式、通道和时间
油、气会流动,这是它的内在因素,如果没有外来力量的推动,油气也是不会发生运移的,这种外来的力量就是促使油气发生运移的动力.
初次运移的主要动力是压力,这种压力是来自沉积物本身的重量；二次运移的主要动力是浮力,浮力来自油气的本身.
运移方式指的是运移过程中油气的状态,因为油和气不容易溶解在水中,除了小部分的油气可以在水中以溶液的状态运移外,大部分都是以“油滴”和“气泡”的形式在含水的运载层中进行运移的,因此,水就是油气运移的“运载体”.
大量的“油滴”、“气泡”是在地下微细的通道中运动的.对初次运移来说,通道主要是相邻的运载层.对二次运移来说,通道主要是孔隙、裂缝、不整合和断层.它们走着曲曲弯弯的道路,克服许多阻力,艰难地前进着.所以,运移的速度是相当缓慢的.切不可把它们想象成是顺流而下的轻舟.
至于什么时间开始油气的初次运移,这要看生油层中生成了多少油和它所承受的压力的大小.如果生成的油达到足够饱满的时候或所受到的压力足以把油“挤”出来的时候,油就从生油层中运移到运载层中去了.
5.石油的储集
石油是储存在岩石的孔隙、洞穴和裂缝之中.凡是具有孔、洞、缝,液体又可以在其中流动的岩石,就叫做储集层.石油就是在储集层中储集和流动的.专业人员主要用孔隙度和渗透率两个因素来衡量储集层的优劣.孔隙度的数值大,表明储藏油的空间大、可以容纳较多的石油.渗透率的数值高,则表示孔隙、缝洞之间的连通性好,石油容易流动,容易采出来,可以获得较高的产量.
储集层的类型种类比较多,大致可以分成三大类,即颗粒之间孔隙型储集层、溶蚀的洞穴型储集层和破裂的裂缝型储集层.
为了不使储集层中的油气逸散掉,在储集层的上方需要有一整套致密的、不渗透的地层把储集层中的油气保护起来.这种致密不渗透的保护层就叫做盖层,盖层要有一定的厚度、分布要稳定且不受地壳运动的破坏,适合做盖层的岩石有页岩、泥岩、盐岩、石膏等.致密的泥灰岩和石灰岩有时也可以充作盖层.
自然界的诸多事物之间,既相互作用,并且还往往在形成巧妙的配合.就拿生油层和储集层来说,它们经常出现相互叠加起来的状况.这样的结果是当生油层中所生成的油和气,运移到储集层之后,它就成了保护储集层中石油的保护层了.最终,当形成油藏后,自然也就成为油藏的盖层了.[科]
【参考文献】
[1]郝石生编.郝石生石油天然气学术论文选集.石油工业出版社,2002,8.
[2]贾月梅主编.流体力学.国防工业出版社,2006,8.
[3]徐飞明等编.大学物理学.科学出版社,2009,4.
[4]张更,郝石生主编.石油地质学.石油工业出版社,1960,2.