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《石油天然气地质学专论》论石油地质学的发展、进展与展望指导老师：沈忠民教授学生姓名：张克银班级学号：博200201032完成时间：2003年8月石油地质学的发展、进展与展望1、石油地质学的创立与发展石油地质学是人类认识石油，包括天然气和其它衍生物形成、演化和富集为矿藏，以及勘探和开发的总结。它脱胎于矿床学，其基本的理论是“异地富集说”，即油气生成以后，一般经过运移的过程，到另外适合聚集的地方去形成油气藏。因此，油气生成→油气运移→油气聚集就是油气藏（田）形成的三环节。我国,也是世界上最早有关于油气发现文字记载的国家。据成书于公元前1066～771年的《周易》和成书于公元32～92年的《汉书·地理志》关于天然气和石油的记载看,至少已分别有三千年和一两千年历史。两三千年坎坎坷坷的勘探历史,曲曲折折的认识过程,还隐藏着多少值得人们去进一步思考的问题,一下也难说得清楚。但反思是必要的,反思过去是为了认识未来!在认识石油和天然气矿产的过程中,它的两个基本性质值得我们永记:一是它是一种有机矿产;二是它是一种具有流动性的矿产。前者提示我们它生成在什么地方;后者告诉我们如何去寻找它们。一部石油地质学发展史应该紧紧围着这个核心展开。但是,人类走进这个核心却经历了十分漫长而曲折的路程。本能认识:流动、燃烧人类对油气的第一认识就是流动和燃烧,如《周易》曾以“泽中有火”记录了天然气在水面上的燃烧;《汉书·地理志》曾以高奴有洧水可燃记录了石油漂于水面流动并可燃烧的现象。而且,还将其用于煮盐、膏车和照明。直观分析:构造控制人类最早对油气分布的规律性认识,有据可查者可能属1840～1850到1890年在四川自流井气田沿构造轴线定的井位,虽然现在还难确知这些井是根据沿构造轴线裂缝分布的气苗定的,还是那时已识别出了背斜轴,但很难说是一种偶合。因为中国的堪舆家很早以前就有“水脉”和“龙脉”(山势)的说法。如《华阳国志》早在两千二百多年前就有李冰“能知天文地理……,又识齐水脉,穿广都盐井诸陂池”的记载。也许二百多年前已识别出了自流井构造的“龙脉”,即背斜轴线的走向线。在此前后,四川自流井气田的“井口簿”还有“立缝见火,横缝见水”的记录。说明当时已知天然气是沿垂直裂缝向上运移,而水则顺水平裂缝流动。几乎同时或稍后,即1847和1877年,俄国地质学家据油气苗呈线状分布可能与大断裂有关,提出了“石油线”的认识。与此同时,加拿大、美国的一些学者也注意到油气与背斜构造的关系,并逐步建立起了“背斜说”。19世纪80年代,美国地质学家White重申了油气聚集的构造原理。从1884～1889五年间,由他定的井位,在华盛顿和宾夕法尼亚等州发现了许多油气田。19世纪末,德、英等国也相继在东印度群岛和墨西哥等地找油。20世纪开始的15年内,美国地质调查所陆续报道了世界各地的惊喜发现,遂使石油地质学成了一门不可或缺的科学。在背斜说兴起和发展过程中,还识别出了另外一些控油的构造因素或条件。如区域隆起控油等,可视为是背斜说的一种发展。到20世纪中叶,由于油气田的大量发现,人们开始将油气田同更大规模的地质构造单位联系了起来,提出了“含油气省”或“含油气区”的概念,并对其含义进行了大体相似的限定。如Успенская的定义是:“含油气省是指,在成因上有联系并与一大型区域构造单元相伴随的油气聚集区域。”这一概念的实际意义就是扩大了人们对油气分布认识的视野,有可能从全球角度认识其分布规律并进行预测。从“龙脉”或裂缝,或石油线到含油气省,为什么人们从发现油气起,就将其分布同地质构造联系了起来,主要是因为油气对构造的依存关系是首先反映到人们头脑中的客观实体。但同时人们也通过思维和联想,进一步将认识提高到理性上。含油气省等的提出即是如此。但是,当人们进一步研究含油气省内的油气聚集时又发现,在一构造区带中并非到处都有油气分布,而是仅分布在某一特定地段,如含油建造分布地段;有时油气又可分布到不同构造区带之上,这就使人想到,油气并不完全受某一构造区带的单一控制。理性思维:盆地聚集在不同作者给含油气省的不同限定中,布罗德和耶列明科曾给出了这样一个定义:“含油气省是地壳的这样一个地段,该地段在漫长地质时期为一统一的沉积坳陷,而坳陷的特点是有共同的沥青生成作用和区域性油气聚集作用的条件。”他们明确指出,含油气省就是沉积坳陷,即沉积盆地。从而首先从构造区带中识别出了只有其中的沉积盆地才具有成烃条件和区域性油气聚集过程。后来,他们就称其含油气省为含油气盆地。含油气盆地的认定,一方面是通过直接观察;另一方面则是通过理性思维,认识到只有沉积盆地才能集聚有机物质,并使之转化为油气。因此,布罗德在以后的著作中便力图从盆地的发展历史出发,从本质上将沉积盆地同成烃成藏过程联系起来。除此而外,还有Хайн,Weeks,莱复生等,也都先后提出了沉积盆地与油气的成因联系,如Weeks认为,盆地分类是评价未发现油气资源的基础。朱夏还提出了“把盆地作为一个整体率先考察它的全貌,进一步按沉积、构造……等方面的特征来把盆地区划为若干具有不同含油远景的部分”的找油方针。70年代以来,板块构造学的进展带动了沉积盆地成因机制、沉积类型和油气赋存条件等的研究,进而发展了含油气盆地的类比和评价,加深了油气与沉积盆地密切关系的了解。Chapman在其所著《石油地质学》中写到:“石油地质学大部是沉积盆地地质学,因为重要的石油聚集都存在于沉积盆之中。”Perrodon在其所著“石油地球动力学”一书中更直接了当地说:“没有盆地,就没有石油。”应当指出,沉积盆地也是岩石圈的一种构造单元。只有将沉积盆地与岩石圈构造连为一体通盘考虑时,才能揭示沉积盆地形成演化和在地壳中分布的规律,同时也就揭示了油气在地壳中分布的规律。由此而论,人们对油气规律的认识还是从首先反映到人们头脑中的油气与地质构造的依存关系这一客观实体出发的。不论以大地构造为基础建立起的含油气省,还是从含油气省中识别出了含油气盆地,都代表着人类认识发展的一种趋向和历史必然。2世界石油地质理论新进展石油地质理论近年来取得了重大进展，主要体现在以下几个方面：（1）在科学理论方面近年来在以下七方面取得了较为突出的进展：板块构造理论、含油气盆地动力学、含油气系统、层序地层学、储层横向预测、储层流体地球化学、天然气地质学等。板块构造理论的进展与含油气盆地分析密切结合，使得人们对克拉通盆地、前陆盆地、裂谷盆地、大陆边缘盆地等不同类型含油气盆地的地质特征及其含油气关系的认识有了更深入的了解。含油气系统概念的提出、理论的初步形成以及在全国范围内掀起的新的学术热潮进一步强调的石油地质研究的阶段性和系统性。层序地层学理论超越地震地层学原理，在研究沉积体系的基础上，开始向提高分辨率和适应陆相地层等不同地质条件的复杂对象方面发展。利用层序地层学原理预测含油气区带和圈闭的空间位置，进行圈闭描述与评价已经成为最重要的勘探研究内容。利用钻井测井资料与地震资料的层位标定和综合分析，极大地提高了井眼周围的地层分辨率，为储层横向预测开辟了新途径。有机地球化学在90年代初应用化学动力学原理开展生、排烃的定量模拟并建立了新的资源评价方法之后，把学科的发展点进一步转向了成熟勘探区的储集层流体的微观分析与评价方面。这将有助于对成藏模式和开发地质学的深入理解。天然气地质学的进展拓展了油气生成和保存条件，而且随着对煤层甲烷、气水合物、深盆气等非常规天然气的研究，极大拓展了全世界的天然气资源量，为天然气世纪的到来展现了光明的前景。（2）在技术应用方面这方面的进展与勘探技术和勘探方法的飞速发展密切相关。巨型计算机、计算机网络、工作站、数据库以及三维可视化等五项计算机新技术极大的改变了人们对自然世界的认识和理解，使三维地质模拟方法和技术取得了快速发展，在盆地模拟、含油气系统模拟、油藏模拟以及地下成像方面取得了显著的进步。由全球卫星定位系统、地理信息系统以及地质信息系统组成的3G技术将是数据组织、科学研究、工程设计、生产管理上的一次新的飞跃。它不仅可以促进遥感地质理论、地表化探理论的发展与应用，而且有助于综合更广泛的信息，为石油工业界构建通向未来的智力平台。随着综合录井技术、地质导向技术、随钻测量技术、随钻测井技术、随钻地震技术、中途测试技术以及多种系列的测井技术的新发展，为油气识别研究、现场早期评价研究提供了广阔的天地。井筒勘探技术的应用无疑在降低勘探成本、加快勘探发展、提高勘探成功率等诸多方面展现出巨大的优势和潜力。（3）在勘探实践方面具体进展表现在盐下层勘探的油气地质理论、深部油气地质理论、煤层甲烷勘探的地质理论以及深水勘探地质理论等方面。世界上没有完全相同的两个盆地，也没有完全相同的两个油气藏。针对不同勘探对象进行的勘探实践，构成复杂的知识体系和经验系统。特殊的勘探目标有着特殊的知识体系和特殊的勘探经验。滨黑海、墨西哥湾盐下层勘探的突破掀起了盐下层勘探与研究新热潮。黑海、北海、波斯湾、塔里木等众多盆地都存在丰富的盐岩层和盐岩构造（包括石膏）。它们与烃源岩发育的伴生关系等一系列石油地质问题还有待于进一步探究。深层油气勘探拓展了油气富存的深度，开辟了众多新的勘探领域。幔源气体的广泛存在拓宽了地质家们对构造与油气关系的认识。研究认为，地幔热流的变化导致了地壳的变薄和盆地的形成，地幔热流的上升控制了沉积有机质的热演化和油气生成，幔源气体以及热流作用形成的无机来源气体的扩散，不仅能够形成有工业价值的气藏（二氧化碳气藏、氦气藏等），而且还能够直接参与油气形成的化学过程，改变有机质热演化的产物类型、结构和比例。3、新理论、新技术、新方法的展望与应用（1）勘探技术的发展地震勘探技术有理由预测，至少在21世纪的前20年中，地震勘探技术将在地球物理、地球化学、遥测、地球动力学及其他技术中保持主导地位。这将促进在勘探钻井前对岩性、沉积充填、构造成因（地下动力条件）和油气潜力等进行预测。三维地震的发展趋势表明，目前实际使用的构造图中，适用于目标定向和地表环境研究的高清晰度和高密度全系统将会得到更大的发展。为了确定新地质目标的类型，需要采用多元探测（X、Y、Z）和各种波型的地震勘探技术以及多波地震技术。21世纪初期，“偏移”法取代共反射法将是处理技术最大的改进。已有很多实例说明：原始震波图经迭代、目标定向和三维偏移处理后，在解释复杂地层模型时较常规共反射法处理有更多的优点。非地震勘探技术可以预计，非地震勘探技术的应用也将为21世纪的勘探带来积极的影响。利用它们的物理原理，特别是将它们综合而来的新技术用来解释勘探难题，尤其是在钻前预测地质剖面等方面会起重要的作用。高分辨率瞬变电磁测量技术已在现场测量中应用，电磁波在含油的地质介质中具有异常高的低频电阻散射现象，这是由油气聚集区周边的次生地球化学变质带引起的。这一现象成为用高分辨率电法测量油气目标时，需要高精度的电磁场测量的认识基础。地震－重力测量技术是建立在对大量油气目标进行实验的基础之上。在重力场的微观结构中，油气聚集是以小幅剩余异常的形式出现的，而其实际并不取决于深度和地质构造的复杂性。经过适当标准化后，这些异常可指示油气的单位储量有很好的相关性。其他前沿勘探技术侧视图地震勘探技术，从本质上讲，该技术是一种新的地震勘探方法，其作用是研究裂缝和定量评价受地质构造作用影响的应力形变条件及其变化。其实质是记录地震震源产生的散射波。低频声波测量技术，这项技术可在远景勘探阶段对圈闭中的油气产能进行预测。其基础是在可控地震方式下的弹性波作用后岩石探测驰豫作用。拟岩性测井方法，由地球物理和测井资料作出的剖面预测，可用来对井间储层岩石的性质、油气圈闭的轮廓和位置进行详细地预测，最后建立起油田的地质模型。勘探地球动力学技术勘探地球动力学是用来获取地质介质中现有应力和形变场分布信息的方法系统，包括用仪器测量自然地球物理场、地球化学场和地震场（4D）的时间变化及最新运动，其物理和地质基础是：当前的地球动力过程和沉积盆地中区域性或局部构造形变之间的关系。（2）沉积盆地研究现状及发展趋势目前，沉积盆地的多学科研究主要致力于认识和预测以下几