石油地質(zhì)動力學(xué)

石油地質(zhì)學(xué)主要研究石油及其伴生物天然氣、固體瀝青的化學(xué)組成、物理性質(zhì)和分類；石油成因與生油巖標(biāo)志；儲集層、蓋層及生儲蓋組合；油氣運移，包括油氣初次運移和油氣二次運移；圈閉和油氣藏類型；油氣藏的形成和保存條件。在美國和日本等國，石油地質(zhì)學(xué)的內(nèi)涵更廣，除研究石油和天然氣成因、油氣藏的形成和油氣在地殼中的分布規(guī)律，以及從生成、運移到富集成為油氣藏的基本原理外，還包括油氣田地質(zhì)學(xué)、調(diào)查和勘探油氣的各種地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)和地球化學(xué)的原理和方法，以及油氣田開發(fā)的地質(zhì)學(xué)原理和工藝技術(shù)等內(nèi)容。油氣藏的形成過程就是在各種因素的作用下，油氣從分散到集中的轉(zhuǎn)化過程。能否有豐富的油氣聚集，并且被保存下來，主要取決于是否具備生油層、儲集層、蓋層、運移、圈閉和保存6項條件。其中最重要的兩個條件是充足的油氣來源和有效的圈閉。

石油地質(zhì)學(xué)與流體力學(xué)、有機地球化學(xué)、地球物理學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、沉積巖石學(xué)和巖相古地理學(xué)等有密切的關(guān)系。例如，這些學(xué)科的發(fā)展，以及色譜、色譜-質(zhì)譜、紅外光譜、電子顯微鏡和同位素分析等技術(shù)的廣泛采用，為解決石油成因問題創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)。　一些重要的油氣藏與河道砂、三角洲砂、沉積砂和礁密切相關(guān)。而這些類型的砂體和礁的分布受沉積體系的控制，因此，只有通過研究沉積巖石學(xué)和巖相古地理才能確定儲集巖分布的有利地帶?！∈偷刭|(zhì)學(xué)與構(gòu)造地質(zhì)學(xué)關(guān)系十分密切。油氣的運移和聚集受盆地區(qū)域構(gòu)造和局部構(gòu)造條件的控制，要想成功地找到與背斜構(gòu)造、斷裂構(gòu)造，以及不整合面有關(guān)的油氣田和油氣聚集帶，就必須深入掌握有關(guān)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的知識。

石油地質(zhì)學(xué)是隨著人類的油氣勘探活動而誕生的一門應(yīng)用科學(xué)，它既是人類對于勘探中對油氣形成與分布規(guī)律認(rèn)識的總結(jié)，又是指導(dǎo)人類油氣勘探活動的理論武器。在全世界范圍內(nèi)，經(jīng)過近100年的勘探活動，未經(jīng)勘探的處女地所剩無幾，容易尋找的油氣田大多被發(fā)現(xiàn)。對能源不斷增長的需求，以及勘探難度的越來越大，是擺在全世界石油勘探者面前的一大矛盾。世界石油勘探面臨著極為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，向新的深度(深層勘探)、新的領(lǐng)域(天然氣、非常規(guī)氣、非構(gòu)造油氣藏)進(jìn)軍是當(dāng)今油氣勘探的總趨勢。這種形勢下，都迫使我們發(fā)展新的石油地質(zhì)及油氣勘探理論、油氣勘探技術(shù)，廣泛吸收相關(guān)學(xué)科的新成果，以適應(yīng)現(xiàn)代油氣勘探形勢的需要與發(fā)展?？v觀近20余年來，石油地質(zhì)學(xué)及油氣勘探取得的進(jìn)展，相關(guān)邊緣學(xué)科(從大的概念上講亦屬于石油地質(zhì)的范疇)的發(fā)展極大的促進(jìn)了石油地質(zhì)學(xué)的發(fā)展，提高油氣勘探的效率。

石油聚集的地方并不是生成的地方，石油在生成后，必須通過運移才能聚集在有利的圈閉中。大量的勘探和開采實踐，積累了很多有關(guān)油氣生成、運移和聚集規(guī)律的知識，逐漸形成這門學(xué)科。

18世紀(jì)中期，人們就曾經(jīng)在油氣苗位置上或其附近鑿井，發(fā)現(xiàn)在一些背斜脊部有油滲出。背斜理論是加拿大地質(zhì)學(xué)家亨特于1861年提出的。背斜理論一直為地質(zhì)學(xué)家所遵循，指導(dǎo)著勘探的決策。特別是1920年地震反射法成功地應(yīng)用于地下構(gòu)造的制圖，更加強了應(yīng)用背斜理論尋找石油的信心。

在19世紀(jì)初期，地質(zhì)學(xué)家根據(jù)野外觀察認(rèn)為，石油起源于瀝青質(zhì)頁巖，并被運移到砂巖中。在無機成因說；與有機成因說的長期激烈爭論中，有機說者提供了很多重要證據(jù)，并且不斷地對一些論點加以修正、補充和完善。1943年，懷特莫爾等根據(jù)從海藻中分離出含有19～34碳原子的一系列烴類的事實，指出海洋有機體一年所提供的6000萬桶烴類，就足夠形成在沉積巖中發(fā)現(xiàn)的總烴量?！?952年，史密斯通過對現(xiàn)代海洋沉積物中烴的研究，進(jìn)一步完善了這種生油理論。他指出近代海洋沉積物中存在游離烴類，并在成巖早期階段隨著深度加大，烴含量急劇增加，非烴化合物含量顯著減少。1963年，埃布爾森提出，石油是沉積物的干酪根在成巖過程的晚期經(jīng)過熱解生成的。干酪根成油說已成為石油生成的現(xiàn)代最重要的理論。馬格拉除了強調(diào)壓實作用為初次運移的主要動力外，還提供了粘上脫水異常壓力和石油運移等方面的資料。此外，斯納爾斯基指出，微裂縫對石油從不滲透油源巖中排出有重要的作用。蒂索、佩列特和赫德伯格等還認(rèn)為，由于液態(tài)或氣態(tài)烴類數(shù)量不斷增加，生油層內(nèi)壓力增加，直到壓力增至大于巖石強度時，則巖石產(chǎn)生微裂縫，烴類氣體排出，隨著地層內(nèi)壓力逐漸降低，使微裂縫閉合。隨著烴類的不斷增加，地層內(nèi)壓力加大，巖石又產(chǎn)生微裂縫，又有烴類排出，如此循環(huán)往復(fù)，就使烴類斷斷續(xù)續(xù)地排出?！?975年，蒂索等企圖根據(jù)石油生成和運移的新理論采用盆地分析方法，確定盆地的石油遠(yuǎn)景和最有利的石油聚集帶。70年代以來，許多石油地質(zhì)學(xué)家和地球化學(xué)家，根據(jù)盆地類型、沉降史、沉積史、干酪根類型及其成熟度，建立石油生成模型，以便在空間和時間上定量地確定每一層油源巖的生烴潛力?！?975年蒂索等首次介紹了石油生成與地質(zhì)時間呈函數(shù)關(guān)系的模型，即石油生成模型。1983年，迪朗還基于達(dá)西定律和相對滲透率概念，描述了二維二相單元數(shù)學(xué)運移模型。該模型提供了埋藏過程中沉積物孔隙的石油飽和度史和流體壓力史，指出了石油運移的時間及油藏形成的可能部位。盡管這些研究工作還不成熟，但石油地質(zhì)學(xué)家們的努力，使得石油地質(zhì)理論已開始定量化和模式化。

20世紀(jì)30年代，在美國發(fā)現(xiàn)了巨大的東得克薩斯地層油藏之后，地質(zhì)學(xué)家認(rèn)識到不能簡單地只靠背斜理論找油。為尋找新油田，除了應(yīng)用構(gòu)造制圖外，還必須廣泛地采用地層學(xué)方法。因此，在石油地質(zhì)理論中引入了礁、不整合、逆傾斜的尖滅、巖相制圖、樞紐線、三角、洲沉積等與地層圈閉有關(guān)的概念。

1、板塊構(gòu)造學(xué) 的應(yīng)用 　板塊構(gòu)造學(xué)說的誕生，被譽為“地質(zhì)學(xué)上的革命”，它改變了人們對于全球構(gòu)造的認(rèn)識，同時也給石油地質(zhì)學(xué)帶來了新的活力，它以嶄新的面貌探討了含油氣盆地發(fā)生和發(fā)展的地球動力學(xué)背景，并以一種新的觀點綜合解釋油氣在全球的分布的富集規(guī)律，擴大了油勘探領(lǐng)域和人們找油的思路。 ?、俸蜌馀璧匦纬蓹C制的認(rèn)識、盆地分類的完善。 ?、跓o機成因?qū)W說重新活躍起來，二元論，張愷 ?、勰嫜谕聘搀w找油，大山底下找盆地

2、層序地層學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用 　層序地層學(xué)是在油氣勘探活動中發(fā)展起來的一門新興的學(xué)科，是在沉積學(xué)、地層學(xué)和地震勘探技術(shù)不斷發(fā)展和資料積累的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。層序地層學(xué)是一種劃分、對比和分析沉積巖層的新理論和新方法。使人們能更精確地對比地質(zhì)年代，再造古地理，并在鉆進(jìn)前對生油層、儲集層和蓋層及潛在地層圈閉進(jìn)行預(yù)測。

3、盆地構(gòu)造研究的進(jìn)展 ?、倥璧氐膭恿W(xué)分類：張(伸展)、壓(壓縮)、扭(走滑) ?、跇?gòu)造樣式概念的提出：一定構(gòu)造環(huán)境和條件下的構(gòu)造變形的基本特征(組合特征—剖面形態(tài)、排列方式等) 構(gòu)造地質(zhì)模型。盆地變形特點、構(gòu)造變形規(guī)律的早期預(yù)測。 ?、鄯崔D(zhuǎn)構(gòu)造：指一個張性或張扭性盆地在后期經(jīng)受了壓和壓扭性應(yīng)力作用，盆地由拉張下沉到擠壓上隆，斷裂由正斷向逆斷轉(zhuǎn)變，在剖面上形成下凹上隆、下正上逆的構(gòu)造格局，后期的反轉(zhuǎn)往往是油氣構(gòu)造圈閉的最后定型期，和油氣的生、運聚有密切的匹配關(guān)系

4、儲層評價技術(shù)的進(jìn)展　儲層評價技術(shù)的進(jìn)展包括儲層沉積學(xué)、儲層成巖作用和儲層地球化學(xué)方面的進(jìn)展　石油地質(zhì)學(xué)本身的研究的課題不外乎兩大問題即成烴和成藏，這是石油地質(zhì)學(xué)永恒不變的主題。在這兩個方面九十年代以來的主要進(jìn)展：

1. 成烴理論 　60-70年代-80年代初：干酪根生油理論 　80年代后期-90年代：未熟低熟油理論，煤成烴理論是我國學(xué)者，特別是地球化學(xué)在成烴理論方面對石油地質(zhì)學(xué)的突出貢獻(xiàn)，開辟了我國油氣勘探的新領(lǐng)域。

2. 2.成藏理論 　對成藏動力學(xué)因素的重視，從溫、壓等動力的角度研究油氣的成藏過程，將油氣生成—運移—聚集作為一個統(tǒng)一的整體：流體封存箱理論、成藏動力學(xué)呼之欲出。

3. 3.石油地質(zhì)綜合研究思想與方法進(jìn)展 　從定性—定量，從靜態(tài)到動態(tài)，從局部—系統(tǒng)、盆地模擬技術(shù)以及含油氣系統(tǒng)的思想和方法。

石油地質(zhì)學(xué)與流體力學(xué)、有機地球化學(xué)、地球物理學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、沉積巖石學(xué)和巖相古地理學(xué)等有密切的關(guān)系。例如，這些學(xué)科的發(fā)展，以及色譜、色譜-質(zhì)譜、紅外光譜、電子顯微鏡和同位素分析等技術(shù)的廣泛采用，為解決石油成因問題創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)。

一些重要的油氣藏與河道砂、三角洲砂、沉積砂和礁密切相關(guān)。而這些類型的砂體和礁的分布受沉積體系的控制，因此，只有通過研究沉積巖石學(xué)和巖相古地理才能確定儲集巖分布的有利地帶。

石油地質(zhì)學(xué)與構(gòu)造地質(zhì)學(xué)關(guān)系十分密切。油氣的運移和聚集受盆地區(qū)域構(gòu)造和局部構(gòu)造條件的控制，要想成功地找到與背斜構(gòu)造、斷裂構(gòu)造，以及不整合面有關(guān)的油氣田和油氣聚集帶，就必須深入掌握有關(guān)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的知識。

剛體動力學(xué)中的逆問題，變質(zhì)量動力學(xué)中的逆問題，非完整動力學(xué)中的逆問題，Birkhoff系統(tǒng)動力學(xué)逆問題，廣義Birkhoff系統(tǒng)動力學(xué)逆問題以及其他動力學(xué)逆問題等。

本書可供力學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)工作者和相關(guān)工程技術(shù)人員參考。