石油與天然氣的生成與聚集

趙飛燕

摘 要：我國的人口眾多的特點(diǎn)，這就決定了我國不管是在生產(chǎn)還是在消費(fèi)方面的需求都非常的大，而這其中石油和天然氣的的供應(yīng)與生產(chǎn)是非常關(guān)鍵的，石油是一種液態(tài)的、可燃的碳?xì)浠衔锏幕旌衔?，在地下形成并貯集于各種孔隙、縫隙巖石中的稱之為天然石油，也叫原油。天然氣從廣義說，系指在大氣圈和地殼內(nèi)形成的各種天然的氣體，包括氮?dú)?、二氧化碳?xì)狻⒘蚧瘹錃?、碳?xì)浠衔餁庖约昂狻Ｓ捎诂F(xiàn)今其他氣體成藏發(fā)現(xiàn)的比例少，因此人們又慣用“天然氣”的稱謂以表述烴類天然氣。

關(guān)鍵詞：石油；天然氣；烴類礦產(chǎn)；能源礦產(chǎn)

1 石油的生成條件

石油是地下巖石中生成的、液態(tài)的、以碳?xì)浠衔餅橹饕煞莸目扇夹缘V產(chǎn)，要使沉積物中的有機(jī)質(zhì)能夠保存下來，需要有特定的地質(zhì)條件。

主要有兩個(gè)因素，一個(gè)是地層沉積，另一個(gè)是盆地下沉。它們?cè)谶M(jìn)行過程中都有一個(gè)快慢問題，前者叫“沉積速度”，這與沉積物來源的充足與否有關(guān)系；后者叫“沉降速度”，這與地殼運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)弱有關(guān)系。二者要有恰當(dāng)?shù)呐浜鲜亲顬槔硐氲?，有利于有機(jī)質(zhì)保存的另一個(gè)地質(zhì)條件，就是兩種速度要大體相當(dāng)，即沉降多少，沉積物就補(bǔ)充多少。這被稱為“補(bǔ)償性的沉積速度”。

要生成石油還有一個(gè)必須具備的地質(zhì)條件，就是缺氧的“還原環(huán)境”。這就是要求接受沉積物后的洼地水體能保持封閉或半封閉，或富含有機(jī)質(zhì)的沉積物能迅速被后來的沉積物所覆蓋，使之與氧隔絕，防止有機(jī)質(zhì)的氧化和逸散?，F(xiàn)代的生油理論還認(rèn)為，生物體中的有機(jī)質(zhì)先要轉(zhuǎn)化成一種特殊的有機(jī)質(zhì)，這種特殊有機(jī)質(zhì)叫做“干酪根”，再由干酪根轉(zhuǎn)化成石油。這種轉(zhuǎn)化主要條件是地下溫度。干酪根開始變成石油的溫度范圍大致是100～130℃，因?yàn)榈叵聹囟葟臏\到深是逐漸升高的，早先的沉積物不斷被后來的沉積物所覆蓋，埋藏也就越來越深，有機(jī)質(zhì)只有在達(dá)到一定的埋藏深度時(shí)才能轉(zhuǎn)化成石油。除了溫度的因素以外，還與埋藏的時(shí)間長短有關(guān)，溫度和時(shí)間兩個(gè)因素可以互補(bǔ)。也就是說如果溫度低一些但埋藏時(shí)間較長，或者溫度高一些但埋藏時(shí)間較短，兩種情況對(duì)干酪根轉(zhuǎn)化成油的影響效果都是一樣的。

2 天然氣的生成條件

天然氣作為石油的伴侶，雖然在組成上都是以碳?xì)浠衔餅橹饕煞莸?，但天然氣的生成條件要比石油更為多樣化。就生成階段來說，石油要達(dá)到一定深度才能大量生成，而天然氣從淺到深都能生成，就物質(zhì)來源來說，生成石油主要以水中浮游的動(dòng)物、植物或稱腐泥型有機(jī)質(zhì)為主，而生成天然氣，除此以外還可以有高等植物或稱腐植型的有機(jī)質(zhì)，就成因來說，既有有機(jī)成因的，也有無機(jī)成因的。

生物氣-在尚未固結(jié)成巖石的現(xiàn)代沉積淤泥中，有機(jī)質(zhì)在細(xì)菌的作用下，可生成以甲烷為主的天然氣，俗稱沼氣；早期成巖氣-沉積物中的有機(jī)質(zhì)在其埋藏深度尚未達(dá)到生成石油深度以前，一部分腐植型的有機(jī)質(zhì)即可開始生成甲烷氣；油型氣-有機(jī)質(zhì)進(jìn)入生成石油深度以后，除大量地生成石油外，同時(shí)也伴隨著生成天然氣。隨著埋藏深度的不斷增加，生成的天然氣也逐漸增加，而生成的石油卻逐漸減少，直到生成的全部都是干氣，即甲烷氣時(shí)，就停止了生油；煤型氣-含有煤層的沉積巖層叫做煤系地層，煤型氣就是指煤系地層在時(shí)間和溫度的作用下生成的天然氣，其主要成份也是甲烷。從尋找可燃?xì)怏w為能源來說，煤型氣也不應(yīng)忽視，因?yàn)槭褂玫氖侄?、方法和形成氣藏的地質(zhì)條件大體都和找油、找油型氣一樣。近年發(fā)現(xiàn)的鄂爾多斯大氣田，就可能是屬于煤型氣。

3 油氣的運(yùn)移

從廣義上說，油氣在地層中的任何流動(dòng)都可以通稱為油氣的運(yùn)移。如生油層中生成的分散狀態(tài)的油氣，通過運(yùn)移可以集中起來形成有工業(yè)價(jià)值的油氣藏；已經(jīng)形成的油氣藏，在地殼運(yùn)動(dòng)的作用下又可以被破壞，使集中起來的石油再一次分散；有的出露到地面或成為人們可以觀察到的“油氣苗”，有的則可以運(yùn)移到另外的地方重新集中起來，成為所謂的“次生油藏”，有的甚至完全暴露到地面全部逸散了。但通常所說的油氣運(yùn)移都是指的從分散到集中的運(yùn)移，包括初次運(yùn)移和二次運(yùn)移。

初次運(yùn)移是指生成的石油從生油層向鄰近有孔隙、溶洞或裂縫的地層中的運(yùn)移，這種地層稱為“運(yùn)載層”。運(yùn)移的方向是多方位的，可以向上、向下或向四側(cè)，把分散的星星點(diǎn)點(diǎn)的石油初步集中起來，就好象渭渭細(xì)流匯入江河一樣。二次運(yùn)移又分前期和后期。前期是石油在運(yùn)載層中的運(yùn)移，后期運(yùn)移是石油向“終點(diǎn)站”集中，在能夠阻擋運(yùn)移的地方停止下來聚集成為油藏。運(yùn)移的方向一般是定向的，即運(yùn)載層中的石油都朝著地層的高部位具有阻止運(yùn)移的地方流去，使油氣在這個(gè)地方達(dá)到最大程度的集中，就好象條條江河歸大海一樣。

4 石油的儲(chǔ)集

儲(chǔ)集層的類型種類比較多，大致可以分成三大類，即顆粒之間孔隙型儲(chǔ)集層、溶蝕的洞穴型儲(chǔ)集層和破裂的裂縫型儲(chǔ)集層。為了不使儲(chǔ)集層中的油氣逸散掉，在儲(chǔ)集層的上方需要有一整套致密的、不滲透的地層把儲(chǔ)集層中的油氣保護(hù)起來。這種致密不滲透的保護(hù)層就叫做蓋層，蓋層要有一定的厚度、分布要穩(wěn)定且不受地殼運(yùn)動(dòng)的破壞，適合做蓋層的巖石有頁巖、泥巖、鹽巖、石膏等。致密的泥灰?guī)r和石灰?guī)r有時(shí)也可以充作蓋層。

自然界的諸多事物之間，既相互作用，并且還往往在形成巧妙的配合。就拿生油層和儲(chǔ)集層來說，它們經(jīng)常出現(xiàn)相互疊加起來的狀況。這樣的結(jié)果是當(dāng)生油層中所生成的油和氣，運(yùn)移到儲(chǔ)集層之后，它就成了保護(hù)儲(chǔ)集層中石油的保護(hù)層了。最終，當(dāng)形成油藏后，自然也就成為油藏的蓋層了。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐飛明.大學(xué)物理學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2009（4）.