石油与天然气地质学教案.doc

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第一章绪论

[内容提要]本章介绍石油及天然气地质学的内容，了解油气在经济生活中的重要作用、中国石油天然气地质学理论的形成和发展历史、世界油气工业的发展概况，分析了国内外的油气能源形势、我国的油气勘探发展趋势，并展望石油了石油科技的发展与未来，以期引起学生的兴趣。

一．石油地质学的内容

按照我国和前苏联的习惯，石油及天然气地质学的研究内容限于石油和天然气在地壳中的生成、产出状态以及分布规律，包括油气的生（成）、储（层）、盖（层）、圈（闭）、运（移）、保（存）等重要内容，属于基本理论范畴。

而在美、日、西欧国家，则除此之外，还涵盖了油气勘探的地质、地球物理、地球化学技术与油气田开发地质、油藏工程等内容。

石油及天然气地质学属矿产地质科学的一个分支，是石油及天然气地质学与相关专业的专业理论课。

二．油气在经济生活中的作用

油气被称为“国民经济的血液”和“黑色的金子”，其在现代经济生活中的作用可概括为两个主要方面：

一是作为极为重要的动力燃料和润滑油料。

与煤等燃料相比，燃烧完全、热量高、运输方便，使其在世界能源结构中的比例越来越高；

二是作为一种十分重要的化工原料。

通过石化产业，油气产品大幅度升值。

例如，乙烯是制造合成纤维、合成橡胶、合成塑料的基本材料，往往用乙烯产量来衡量一个国家的石油化工水平，但乙烯工业的原料大多来自石油和天然气。

三．我国油气工业发展简史

中国是最早发现和利用石油天然气的国家之一，但近代由于封建主义和帝国主义的统治和压迫，油气工业开始落后，中华人民共和国的诞生，使得油气地质事业以前所未有的高速度迅猛发展，先后发现了为数众多多的含油气盆地和油气田（图1-1），并经过反复实践、反复认识，系统研究和总结出具有中国特色的石油天然气地质学理论。

图1-1中国及毗邻海域主要含油气盆地和油气田分布图

（据中国石油地质志，卷一，总论，1996）

中国石油天然气地质学的产生与发展，是与油气勘探实践紧密结合在一起的，并大体经历了以下5个发展阶段：

1．古代石油天然气地质学的萌芽阶段（1878年以前）

《易经》（成书于西周，1122—770BC）记载：

“[内容提要]本章介绍石油及天然气地质学的内容，了解油气在经济生活中的重要作用、中国石油天然气地质学理论的形成和发展历史、世界油气工业的发展概况，分析了国内外的油气能源形势、我国的油气勘探发展趋势，并展望石油了石油科技的发展与未来，以期引起学生的兴趣。

石油类型

芳香—中间型、石蜡—环烷型为主

以石蜡型为主，部分为石蜡—环烷型

石蜡含量

低（＜5%）

高（普遍＞5%）

硫含量

高

低

微量元素

V、Ni含量高，且V/Ni＞1

V、Ni含量低，且V/Ni＜1

C同位素

δ13C＞-27‰

δ13C＜-29‰

泽中有火”。

《汉书·地理志》（记载西汉206BC～26AD历史）载，高奴郡（今陕西省延安市一带）“有洧（wěi）水，肥可燃”。

在钻探方面，256—251BC，秦李冰为蜀守时就发明了顿钻，在四川广都钻成第一口采盐井，而到221—210BC，四川邛（qióng）崃出现了用顿钻钻凿的天然气井。

1521年《蜀中广记》中记，钻进达1千多米。

北宋科学家沈括（1031～1095AD）在《梦溪笔谈》中讲到，“石油至多，生于地中无穷”，第一次提出科学的“石油”名词。

而且随着井深的逐步加大，还逐步探索发明了用泥扇筒捞取岩屑，除可清理井底外，还用于建立地层层序和岩性剖面。

另外，看“龙脉”（背斜构造）定井位与“立缝见火、横缝见水”（裂缝发育方向）等阐述，都具朴素的油气地质学思想。

2．近代油气地质科学理论的引入与发展阶段（1878-1949年）

1878年，中国在台湾省苗栗地区，雇佣外国技师两名，以蒸汽机为动力，用顿钻在一个月内钻成120m深的第一口近代油井，一般以此为标志，认为是中国近代石油天然气工业的开始（图1-2）。

图1-2台湾省苗栗油矿

（据中国石油地质志，卷一，总论，1996）

中国近代油气地质调查，步履艰难，既无统一计划，又无先进设备和经费保障。

1949年以前，累计发现的油田有：

台湾省台北的出磺坑、台南的竹头崎、陕西延长、新疆独山子、甘肃老君庙等5个，气田有四川巴县的石油沟、隆昌的圣灯山以及古代已发现的自流井气田，台湾省有台南的六重溪、牛山和台北的竹东、锦水等气田。

累计发现石油地质储量2900万t，累计生产原油67.17万t，累计生产天然气11.7亿m3，1948年陆上原油的总产量仅8.9万t。

而据不完全统计，新中国成立前的44年中，进口的“洋油”多达2800万t。

这一时期的油气钻探工作也极其缓慢，总计钻井169口，总进尺6.7万m（不包括土法钻井），1949年全国在用的石油钻机仅14台，分散在台湾（6台）、陕西、甘肃、四川、新疆。

而直接从事石油地质工作的仅十余人。

伴随着石油地质勘查事业的发展，逐步从国外引入科学的石油地质学理论，主要是背斜油气藏形成理论以及追踪油气苗的勘探方法。

尤其值得一提的是，在当时基于海相生油理论，而中国中新生界没有海相沉积的“中国贫油论”阴影之下，一批老一代地质科学家不畏困难，进行了艰苦的油气勘查活动，从实践上到理论上都作了不少有益的探索，发现了一批构造和油苗，找到了玉门油田，并提出了陆相地层能够生油的观点（潘钟祥，1941；黄汲青、翁文波等，1942；谢家荣、李春昱，1944……），不仅预测了中国石油资源的广阔前景，更为后人留下了一笔宝贵的精神财富。

3．现代油气勘探的首次突破与中国油气地质理论的诞生（1950-1959年）

自1949年10月，中国的油气地质事业进入了崭新的现代发展阶段。

这一时期主要是以背斜理论为指导，根据地面的明显背斜和油气苗分布确定勘探方向，主要手段是千米浅钻机、罗盘、榔头、放大镜等，主要方法是地面地质调查。

鉴于西北地区的山前坳陷和山间盆地内背斜构造明显，又有众多的油气苗，因此勘探重点西移，但勘探成效不大。

后期由山前坳陷向“地台”——即盆地腹部和构造平缓区拓展，1955年末首次突破，发现克拉玛依油区，1958年发现了川中含油区。

经过中国科技人员的研究，认为中国陆相生油的地质条件是“内陆潮湿坳陷”，特别强调了还原环境，当时已提出在内陆盆地的沼泽相、湖泊相甚至三角洲相都是生油层的沉积环境，陆相生油岩的直观标志是与海相一样的灰绿色—黑色粘土岩，还研究了生、储层的位置关系。

4．东部油气区的发现和中国油气地质理论的系统发展（1959-1978年）

50年代中期以后，已开始做油气勘探重点东移的准备工作，主要是基于两点：

一是油气地质理论水平提高，认识到东部地区有较大的含油气潜力，二是勘探手段的改进与发展，特别是地震与深井钻探技术已开始广泛使用。

1959年9月26日，部署于松辽盆地中央坳陷高台子构造上的松基3井喷油（图1-3），从而发现了大庆油田。

大庆油田的发现是着眼全盆地，进行区域地质、地球物理、及钻井综合勘探的成功典范，发现速度快、效益高。

在大庆油田的勘探开发实践中，系统地总结了陆相盆地石油地质学的主要内容，使中国油气地质理论有了大幅度提高，表现在：

①陆相生油方面，开始大量使用岩石化学分析资料，确立了定量鉴别生油层的有机质丰度和沉积环境参数；②推动了陆相沉积学的发展，在认识储油层的岩性、物性、沉积环境及其分布规律等方面有了很大进步。

图1-3大庆油田发现井松基3井喷油

（据中国石油地质志，卷一，总论，1996）

1964年1月，石油工业部抽调参加大庆油田勘探的部分队伍，进入渤海湾盆地进行石油天然气会战，经过30多年的艰苦努力，先后发现了胜利、大港、华北（冀中）、中原、辽河、渤中等6个含油气地区，探明的石油地质储量占全国的44%，原油产量占全国的43%，成为中国又一个重要的含油气盆地（图1-4）。

由于渤海湾盆地系断陷盆地，大小断层纵横交错，地层关系复杂，构造破碎，主要形成小断块油气藏，各自成独立的油水系统和压力系统，勘探中期人们十分困惑，形容为目的层产液“忽油忽水”，油层“忽上忽下”、“忽有忽无”、“忽厚忽薄”，原油性质“忽稠忽稀”。

通过对渤海湾盆地的勘探开发，油气聚集理论得到了充实和提高，认识到油气藏形成的关键是油气源、储盖层和圈闭三个因素的时空配置和组合，建立了复式油气聚集带理论，而滚动勘探开发的方法也应运而生。

图1-4任丘油田发现井任4井喷油

（据中国石油地质志，卷一，总论，1996）

与此同时，还在江汉、南襄、珠江口等盆地获得成功。

5．油气勘探的稳步发展，进一步丰富了中国油气地质理论（1979年以后）

①在新的观点指导下，老探区不断发现新的含油气领域，在渤海湾、松辽发现了大量的地层、岩性油气藏聚集带，在准噶尔盆地西北缘发现了乌尔禾—克拉玛依逆冲断裂带。

②由于油气地质理论的不断拓展，技术装备的不断更新，新区勘探有重大突破，主要有：

吐哈盆地、准噶尔盆地腹部、塔里木盆地、渤海湾盆地滩海地区、东部中小地堑和裂谷盆地、西北侏罗系小盆等都取得成果或突破（图1-5）。

③系统研究天然气地质，促使天然气的勘探有很大发展，发现了鄂尔多斯盆地中部大气区、川东石炭系区域性高产气层、川中三叠系气田、柴达木盆地东部大片生物成因气藏、莺—琼盆地崖13-1、东方1-1、东方29-1、乐东8-1、乐东15-1、乐东22-1等气田以及东海盆地的多口高产天然气井，还开拓了川西气区（图1-6）。

图1-5沙漠地震勘探

图1-6科学探索井——陕参1井喷气景观

我国2000年原油产量16086万t，其中，石油集团公司10605万t，石化集团公司3724万t，海洋石油总公司1757万t，新星石油公司及其他240万t。

大庆油田实现5300万t，已连续25年稳产5000万t的高水平。

按原油产量排序，依次是：

大庆、胜利、海洋、辽河、新疆、长庆、华北、塔里木、大港、中原、吉林、吐哈、延长、新星、青海、河南、江苏、江汉、冀东、玉门、四川等。

全国天然气产量262亿m3，其中石油集团公司183.1亿m3，石化集团公司39.2亿m3，海洋石油总公司39.6亿m3，新星石油公司16.5亿m3。

四川气田生产天然气79.9亿m3，占全国的30.5%。

按天然气产量排序，依次有：

四川、海洋、大庆、长庆、新星、新疆、中原、辽河等。

四．世界油气工业发展概况

世界油气工业的发展只有一百多年的历史，具体到各个国家来讲，其石油工业发展历史和发展水平因受资源条件和工业特别是科技发展水平的制约，则有一定差异。

近代石油工业，首先是从美国发展起来的，石油地质学也是于19世纪末期从美国逐步发展壮大起来的。

1859年，美国DrakeE.L.在阿帕拉契亚山区宾夕法尼亚州，钻成了世界第一口工业油井，井深21.69m，日产油1.817m3，标志着近代石油工业的开始。

19世纪末期开始，把寻找石油与地质结合起来，诞生了石油地质学。

1919年修订的《石油地质学》，在原理方面已经不限于背斜理论，还包括了石油的成因、聚集、物理化学性质、地层、构造地质等内容。

早期的石油工业主要集中在一些老牌资本主义国家（美、俄）及其殖民地（中东等）中，20世纪60年代以来，中东各国丰富的石油资源才相继回到他们的手中，近二十年来，北非撒哈拉大沙漠、西非尼日尔河三角洲、西欧的北海和中国都陆续发现许多大的油气田，改变了世界油气资源分布不平衡的格局。

据美国《油气杂志》2000年年终数据统计，2000年世界石油估算总产量为33.548亿t，较上年减少3.7%。

产量排名前十位的国家依次是：

沙特阿拉伯、俄罗斯、美国、伊朗、中国、挪威、墨西哥、委内瑞拉、伊拉克、英国（表1-1）。

截止2000年底，世界石油的剩余探明储量1402.82亿t，较上年增长1.2%，居前10名的国家是：

沙特、伊拉克、科威特、阿联酋、伊朗、委内瑞拉、俄罗斯、利比亚