石油是怎么生成的呢？

地下有個(gè)聚寶盆

距今約30 億年前， 地球上出現(xiàn)了原始生命。那時(shí)，我們今天生活的陸地大部分地方還是茫茫大海和內(nèi)陸湖泊。海洋中大量的動(dòng)植物沐浴著陽(yáng)光， 生生不息，在養(yǎng)分豐富的水體中生長(zhǎng)、搏殺。

動(dòng)植物死亡之后的軀體、遺骸與泥沙一起慢慢下沉，沉積到海底或湖底，形成有機(jī)淤泥，統(tǒng)稱為沉積物。日積月累，沉積物厚度可達(dá)幾十米甚至上萬(wàn)米，重量也不斷增大，并逐漸固結(jié)，形成堅(jiān)硬的巖石，科學(xué)家將其稱做沉積巖。

含有大量生物等有機(jī)質(zhì)的沉積巖稱為生油巖，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是能生成石油、天然氣的巖石。生油巖好比是孕育石油和天然氣的母親，也可視為石油和天然氣的原生家庭。換句話說(shuō)，石油和天然氣好似一對(duì)孿生兄妹。

石油和天然氣是由氫和碳原子組成的碳?xì)浠衔?，密度較小，在持續(xù)的地殼運(yùn)動(dòng)中，上覆巖層重力擠壓沉積巖石中的孔隙，將石油和天然氣從“原生家庭”中擠出，通過(guò)巖層中的孔隙慢慢向上運(yùn)移。離開(kāi)“原生家庭”后，石油與天然氣這對(duì)兄妹結(jié)伴同行。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)途跋涉，大部分到了地表，此時(shí)石油與天然氣的命運(yùn)各不相同：石油蒸發(fā)掉水分變成黑漆漆的瀝青；天然氣則變成甲烷氣體揮發(fā)到空氣中不見(jiàn)了蹤影。只有少部分無(wú)法逃逸到地表的石油和天然氣，在地表之下尋找封閉的適合自己居住的“房子”安頓下來(lái)，聚集在一起，這個(gè)“房子”就是地質(zhì)學(xué)家們所說(shuō)的“圈閉”。

油氣的房子叫“圈閉”

房子的屋頂有“密封蓋” 防止油氣向上散失；房子的四周有“遮擋墻”阻止油氣側(cè)向移動(dòng)?！懊芊馍w” 和“遮擋墻”都是材質(zhì)非常致密的巖層，幾乎沒(méi)有空隙。另外，“遮擋墻”也可能是由褶皺、斷層等構(gòu)成。值得注意的是，油氣是“住”在巖石的“小房間”里邊，而不是躺在一個(gè)很大很寬敞的池塘里。這個(gè)小房間就是大家熟知的孔隙、裂縫，房間直徑一般為毫米、微米級(jí)大小，大的一般也就一個(gè)鉛筆芯那么大。因此，地下石油，并不是我們想象的那樣是在大江、大河、大湖、大海里邊流動(dòng)的。專業(yè)上，通常將這種能夠儲(chǔ)藏油氣的巖層稱為儲(chǔ)集層。

其實(shí)，在這個(gè)“房子”安家的還有地下水。它是油、氣被從生油巖擠出來(lái)之后找到的新的“小伙伴”。那么，油、氣、水怎么在“房子”里分配空間相鄰居住呢？

由于氣體密度較小，會(huì)浮到“房子”的頂部形成游離氣，占據(jù)“房子”巖層頂部的空隙；石油密度與淡水相差不大，會(huì)浮在鹽水上面， 位居“房子”的中央形成油藏；鹽水密度最大，會(huì)沉入“房子”的底部。所以通?？吹降挠蜌獠胤植际牵簹怏w在“房子”最頂部，氣體的下面是油和含天然氣的油，油的下面是鹽水。

由屋頂、遮擋墻和油氣儲(chǔ)集層三部分所構(gòu)成的“房子”形成了一個(gè)油氣儲(chǔ)藏區(qū)域，也就是剛剛我們所說(shuō)的“圈閉”。

油、氣、水毗鄰而居

圈閉是將分散的油氣捕獲在一起，并最終形成油氣聚集的有效空間。但并非任何圈閉中都有油氣，有些圈閉沒(méi)有油氣運(yùn)移進(jìn)來(lái)，就無(wú)法形成油氣的聚集，也就是空的。一旦有足夠數(shù)量的油氣進(jìn)入圈閉，占據(jù)圈閉的一部分或充滿圈閉，便形成了聚集油氣的“聚寶盆”，就是石油人所說(shuō)的“油氣藏”。

“聚寶盆”中油氣儲(chǔ)量可達(dá)到千億甚至上萬(wàn)億立方米。如果“圈閉” 內(nèi)只有油聚集在一起，就稱之為油藏；要是只有天然氣聚集在一起，就稱之為氣藏。而大多數(shù)“圈閉”內(nèi)既有油也有氣，便稱之為油氣藏。

此外，還有一部分留在母巖中的“啃老族”，我們稱其為頁(yè)巖油氣。它們的居住條件很差，單個(gè)的房子只有幾納米到幾微米，非常狹小而密閉。它沒(méi)有屋頂和遮擋墻，沒(méi)有斷層，也不需要“圈閉”，無(wú)法到處活動(dòng)，只能乖乖地、安穩(wěn)地待在“頁(yè)巖”里睡大覺(jué)，直到被發(fā)現(xiàn)。

過(guò)去人們都不把頁(yè)巖當(dāng)作油氣有效儲(chǔ)層來(lái)看待，以為它就只是生油的，油氣生出來(lái)以后必須脫離母體，然后運(yùn)移一段距離，在較好的、孔隙大的儲(chǔ)層巖石里聚集起來(lái)，等著我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。但頁(yè)巖油氣的發(fā)現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)的勘探找油找氣的思路和視野， 拓展了油氣勘探開(kāi)發(fā)的新領(lǐng)域。

通常，石油科學(xué)家們把在古海洋環(huán)境沉積巖里面聚集的油氣資源稱為海相油氣資源；把在古陸地河流、古湖泊等環(huán)境沉積巖里面聚集的油氣資源稱為陸相油氣資源；把在古海洋與古陸地接觸過(guò)渡環(huán)境沉積巖里面聚集的油氣資源稱為海陸過(guò)渡相油氣資源。

石油生成之爭(zhēng)

20 世紀(jì)初，傳統(tǒng)石油地質(zhì)理論普遍認(rèn)為，石油為海洋生物生成。從世界范圍看，古代海洋形成的沉積地層里更容易發(fā)現(xiàn)石油。世界上產(chǎn)油量多，儲(chǔ)量規(guī)模最大、最豐富的含油區(qū)在中東地區(qū)，石油產(chǎn)量、儲(chǔ)量占世界石油總產(chǎn)量、儲(chǔ)量的70%以上，而這一地區(qū)生油巖也都是海相地層。

石油資源量名列前茅的國(guó)家中， 2 億年前的古環(huán)境被大范圍海洋覆蓋，為油氣藏形成創(chuàng)造了有利條件。例如，沙特阿拉伯，是一個(gè)真正富得流油的國(guó)家，整個(gè)沙特土地就像躺在石油上一樣，但沙特靠石油致富也才80多年的歷史。80多年前，沙特的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力十分低下，大多數(shù)人過(guò)著游牧生活，少數(shù)人做點(diǎn)兒買賣，整個(gè)國(guó)家貧窮至極。1938年一口1380米深的油井冒出了石油，自此打開(kāi)了沙特深埋地下的自動(dòng)提款機(jī)。石油就這樣把一個(gè)窮國(guó)迅速變成了世界上最富裕的國(guó)家之一，難怪人們把石油叫做“黑色的金子”。

1.9億年前的侏羅紀(jì)，沙特地區(qū)還是位于熱帶附近的溫暖淺海，一直持續(xù)到距今約1億4550 萬(wàn)年的白堊紀(jì)， 良好的氣候?yàn)榇罅可飫?chuàng)造了優(yōu)質(zhì)的環(huán)境，各種災(zāi)害導(dǎo)致大量生物無(wú)法適應(yīng)而走向死亡，大量尸體沉積在海底堆積起來(lái)，慢慢就變成了石油。更巧合的是，在石油上面形成了一層硬石膏，硬石膏的密封性很好，非常不透水，所以石油不容易向上跑掉，天長(zhǎng)地久堆積越來(lái)越多，造就了沙特阿拉伯地區(qū)這個(gè)大油庫(kù)。這一現(xiàn)象在20 世紀(jì)初被發(fā)現(xiàn)，稱作“海相生油”學(xué)說(shuō)。

長(zhǎng)期以來(lái)， 傳統(tǒng)石油地質(zhì)理論認(rèn)為石油僅僅為海洋生物生成。但世界不同地區(qū)經(jīng)歷過(guò)截然不同的地質(zhì)演化史，因此不同國(guó)家有全然不同的石油資源稟賦。20世紀(jì)50年代末，中國(guó)石油工作者發(fā)現(xiàn)了大慶油田，其所在地區(qū)在白堊紀(jì)時(shí)是面積廣大的淡水湖泊，這對(duì)“海相生油”學(xué)說(shuō)提出了挑戰(zhàn)。后來(lái)，地質(zhì)學(xué)家把陸上湖泊環(huán)境生成油氣稱之為“陸相生油”學(xué)說(shuō)， 是對(duì)“海相生油”學(xué)說(shuō)的繼承與發(fā)展。

中國(guó)已發(fā)現(xiàn)的油氣資源絕大多數(shù)形成于陸上湖泊環(huán)境。大慶油田的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明了陸相油氣藏可以形成大中型乃至特大型油田。自大慶油田發(fā)現(xiàn)之后，我國(guó)相繼發(fā)現(xiàn)了大港油田、遼河油田、江漢油田、二連油田等油田。其中陸相沉積生油均占據(jù)了很大比例。海、陸生成油氣的差異，最關(guān)鍵的是生成環(huán)境的差異。受規(guī)模、面積、存續(xù)的時(shí)間、承載的生物量、油氣生成潛力等因素影響，陸上湖泊難與海洋相提并論，這一先天不足決定了陸上地層油氣資源更復(fù)雜，卻遠(yuǎn)不如海洋地層油氣資源豐富和品質(zhì)好。

眾所周知， 沙特阿拉伯的石油屬于海相沉積生油，儲(chǔ)量豐富，油田分布較為集中，運(yùn)輸成本也很低，當(dāng)然最重要的是沙特的石油開(kāi)采成本極低。他們一個(gè)油井的產(chǎn)量甚至超過(guò)了我國(guó)一個(gè)油田的產(chǎn)量，沙特所有油井幾乎都是自噴井，常年保持著旺盛的噴油能力，仿佛一朵朵黑色的禮花綻放在沙漠上。

沙特阿拉伯廣袤的沙漠蘊(yùn)藏著豐富的石油

時(shí)至今日，科學(xué)家對(duì)油氣生成的爭(zhēng)論仍然非常激烈，先后提出了幾十種假說(shuō)。不過(guò)，歸納起來(lái)主要為兩大學(xué)派：有機(jī)生油學(xué)派，即石油是由自然界的有機(jī)物生成的；無(wú)機(jī)生油學(xué)派，即石油是由自然界的無(wú)機(jī)物生成的。

盡管爭(zhēng)論一直在繼續(xù)，但目前還是有機(jī)生油學(xué)派占了主流。大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為，絕大部分的油氣是由沉積有機(jī)質(zhì)，即動(dòng)植物遺體等經(jīng)過(guò)埋藏演化形成的。自然界的生物，不論高等生物還是低等生物，不論是水生生物還是陸生生物，它們都是由脂肪、蛋白質(zhì)、碳水等化合物組成。上述物質(zhì)在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件，如溫度、埋藏時(shí)間、細(xì)菌、礦物催化作用及地層壓力下，都可以轉(zhuǎn)變?yōu)槭秃吞烊粴??？茖W(xué)研究表明，油氣的形成至少要經(jīng)過(guò)200萬(wàn)年，目前已發(fā)現(xiàn)的最古老的油氣形成于5億年以前。

大慶油田發(fā)現(xiàn)井——松基三井井場(chǎng)

作者：張烈輝