1油气生成
石油和天然气的成因问题，是石油地质学界的主要研究对象之一，也是自然科学领域中争论最激烈的大研究课题。这一问题的解决有助于提高人们对客观世界的正确认识。多年来，这一问题一直吸引着国内外地质学家、生物化学家和地球化学家。
人类对石油和天然气成因的认识，是在整个自然科学迅速发展的推动下，在油气勘探和开发实践过程中逐步加深的。由于石油、天然气的化学成分比较复杂，又是流体，现在找到油气藏的地方往往不是油气生成的地方，这就为研究油气成因问题带来了许多复杂性。因此，长期以来，关于油气成因问题，在原始物质、客观环境及转化条件等方面，都有过许多激烈的争论。
19世纪70年代以来，对油气成因问题的认识，基本上可归纳为无机生成和有机生成两大学派。前者认为石油及天然气是在地下深处高温、高压条件下由无机物变成的；后者主张油气是在地质历史上由分散在沉积岩中的动物、植物有机体转化而成。当时，实验室研究成果对两大学派都起了很大作用。人们模拟实际地质情况开展实验室研究，根据各自获得烃类的各种化学反应，结合油气勘探和开采中所取得的资料进行地质推论，产生了各种假说。但是，一个能被公认的石油成因学说，必须以自然界的普遍现象为基础，能够解释并预测地壳上油气生成和分布的客观规律，指导人们的实际勘探工作。
在石油工业发展早期，人们从纯化学角度出发，认为石油是无机成因的。早期的油气无机成因理论归纳起来有以下几种。
（一）碳化物说 由俄国著名化学家门捷列夫于1876年提出。他认为在地球内部水与重金属碳化物相互作用，可以产生碳氢化合物。
地球形成时期，温度很高，使碳和铁变为液态，互相作用而形成碳化铁。由于它们密度较大，保存在地球深处。后来，地表水沿地壳裂隙向下渗透，与碳化铁作用产生碳氢化合物，后者又沿着裂隙上升到地壳的冷却部分。有些碳氢化合物浸透了岩石，形成油页岩、藻煤及其他含沥青岩石；有些碳氢化合物在地表附近受到氧化，形成地沥青等产物；如果碳氢化合物上升到地壳比较冷却的部分，冷凝下来形成石油，并在孔隙性岩层中聚集便可形成油藏。
（二）宇宙说由俄国学者BⅡ索可洛夫于1889年10月3日在莫斯科自然科学研究者协会年会上首次提出。宇宙说主张在地球呈熔融状态时，碳氢化合物就包含在它的气圈中；随着地球冷凝，碳氢化台物被冷凝岩浆吸收，最后，它们凝结于地壳中而成石油。宇宙说的基本论点是：
（1）在天体中碳和氢的储量很大，因此同样可以假设这些元素在地球上也很丰富；
（2）由碳、氢合成碳氢化合物是出现在天体发展的早期阶段，例如在温度小于1000℃，甲烷可按下列方式生成：
（3）同其他天体一样，地球上形成的碳氢化台物后来为岩浆所吸收；
（4）当岩浆进一步冷却和紧缩时，包含在其中的碳氢化合物就沿断裂或裂隙分离出来。
由于碳化物说和宇宙说所依据的由无机物制成简单碳氢化合物的实验，至今末找到任何实地证据说明在自然界也发生过这样的过程．相反却找到越来越多的有机生成证据。所以，20世纪以来，上述古典的石油无机生成假说逐渐被人们忘记了。但是，20世纪50年代，原苏联地质界又兴起了无机生成思潮。
（三）岩浆说 1949年10月3日，在发表宇宙说60周年纪念日的同一讲坛上，原苏联学者HA库得梁采夫提出了石油起源岩浆说，并且强调要发扬几乎被遗忘了的宇宙说。于是，又引起了石油成因两大学派的激烈争论，
库得梁栗夫首先提到，在许多天体上存在碳氢化合物、泥火山重复喷发、在所谓生油岩之下的岩浆岩和变质岩中形成和存在油气藏等都是无机生成说的论据。他认为石油的生成同基性岩浆冷却时碳氢化台物的合成有关。这个过程是在高压条件下完成的，因而可以促使不饱和碳氢化台物聚合而成饱和碳氢化台物。
他还指出：因为岩浆中形成石油的过程在不断进行着，古老的油气通过扩散作用早已逸散消失，所以，所有的油藏，包括寒武系中的油藏，都是年轻的油藏。并且，依靠石油才在
地球上产生了生物，石油中含有生物所需要的一切化学元素，因此，不是石油来自有机物
质，恰好相反，而是有机物质来源于石油。
(四)高温生成说切卡留克根据合成金刚石的实验，用装满矿物混合物(方解石、石英，六水潟盐等)代替石墨反应器，在高压6000-7000MPa和高温1800K下，几分钟后由反应器中分离出易挥发组分，包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷及少许庚烷从而认为在深约150km的上地幔古顿堡(FyTeH6epr)层内，在温度超过1500K、压力5000MPa下，由于有FeO及Fe3O4的参与，H20与02还原而成烃类。在强烈褶皱作用时，深部石油进入地壳沉积岩，并由低分子烃转化为高分子烃及环状烃。
(5)蛇纹石化生油说：耶兰斯基(Н.Н.ланский，1966，1971)根据某些油田发现在蛇纹岩及强烈蛇纹石化的橄榄岩中，例如原苏联伏尔加乌拉尔油区的巴依土冈和丘波夫油田，遂提出橄榄石的蛇纹石化作用可以产生烃类：
橄榄石的蛇纹石化作用是发生在埋深22～40km的地壳玄武岩层底，橄榄岩同12～22km深处的深水圈层接触的结果。这种接触发生在地壳深拗陷，由于延伸扩张、裂开，水沿萌芽状态的断裂进人橄榄岩发育带，生成烃类又沿着断裂进入沉积岩。
但是，世界油气勘探及开采的大量生产实践和近代科学技术对烃源岩的研究，证明绝大多数油气田都分布在沉积岩中；极少数岩浆岩和变质岩中的油藏也同附近生油岩有关，是油气侧向和垂向运移聚集的结果。至于基性岩浆中只含有0.5％的碳，至今尚未证明它们能否形成碳氢化合物。所以，富有成效地指导世界油气勘探实践的，仍然是现代石油有机生成学说。
随着油气勘探的深入，人们对油气成因的认识也随之发展。总结200多年来世界油气勘探及开采的经验，结合近代科学技术在油气地质领域的研究成果，在解决油气成因问题时，必须正视下列客观事实：
(一)世界上已经发现的油气田99.9％都分布在沉积岩中。无论是在海相沉积盆地中，还是在陆相沉积盆地中，都发现了大油气田。而在与沉积岩无关的地盾和巨大结晶基岩突起发育区，没有找到油气聚集，例如加拿大、阿非利加、澳大利亚等地质本部。
(二)从前寒武纪至第四纪更新世的各时代岩层中都找到了石油。如在我国河北省任丘市中、上元古界雾迷山组白云岩中发现了高产油田；委内瑞拉东部夸仑夸尔油田和美国加利福尼亚州夏陆油田都从上新统至更新统岩层中找到了商业油藏。但是，石油和天然气在地质时代上的分布很不均衡，这与沉积岩中有机质的分布状况相吻合，并且同煤、油页岩等可燃有机矿产的时代分布也有一定关系。
(三)世界上既没有化学成分完全相同的两种石油，也没有成分完全不同的石油。石油是由多种碳氢化合物组成的非常复杂的混合物。较老的古生代石油多为烷烃类，而年轻的第三纪石油成分则以环烷烃类为主。但是，大多数石油的化学组成十分相似，按质量计算，含碳80％～88％、含氢10％～14％，C／H值在5.9％～8.5％之间。所以，石油的相似性是主要的，这正好说明它们的成因可能大致相同，而它们在成分上的差异性则可能同原始生烃物质和生成环境的不尽相同以及油气生成后的经历变化有关。
(四)光谱分析证明，中、新生代的石油灰分以氧化铁为主(低于70％)，古生代的石油灰分则主要含氧化钒和氧化镍(低于60％-80％)。将石油灰分与岩石圈比较，大大富集了几种元素:
钒2000倍 铜50倍
镍1000倍 钴30倍
甚至还富集了铅、锡、锌、银等元素。而在石油与煤的灰分对比中，发现沉积岩的基本元素富集系数都在1～5以下，但是，钒、镍、铜、钴、铅、锡、锌、钡、银等稀有元素的富集系数却都超过10～1000；这个吻合现象可能正是由于煤和石油都是有机生成的结果。
(5)从大量油田测试结果可知：油层温度很少超过100℃，有些深部油层温度可以高达14l℃。在所有石油中，轻质芳香烃含量二甲苯>甲苯>苯，而当温度增加到700℃时，就会急剧发生逆向变化；此外，石油中所含卟啉化合物、石油旋光性，以及环已烷、环戊烷与其同系物之间存在的一定关系，都证明石油是在低温条件下生成的。
(6)由前述上新世至更新世地层中发现商业油藏，表明生成石油并聚集成油藏所需的时间，大约不到一百万年。在委内瑞拉东部佩德纳尔斯，有一个厚约6m的砂层被封闭在约6lm厚的帕里亚牯土层中，其中所含烃类浓度比周围的粘土层或连到地面的砂岩高出4倍。用C14测定整个帕里亚层的沉积不到l万年，而所封闭的砂层沉积只有5000年左右。在砂层中平均含烃浓度约为150×lO-6，减去整个地层平均含烃量25×10-6。，剩下的125×10-6就是在砂层沉积后聚集起来的；换言之，平均每年增加0.025×10-6。依此类推，只要一百万年就可聚集成一个丰富的油田了。
(7)我国石油地质工作者对青海湖及洞庭湖，美国P.V史密斯对墨西哥湾，(-r菲利皮对加利福尼亚滨外大陆架，原苏联B B维别尔和A M高尔斯幸娅对里海、黑海及谢万湖的近代沉积物进行了研究。这些研究成果表明，在近代沉积物中确实存在着油气生成过程，至今还在进行着，而且生成的油气数量也很可观。这也为油气有机成因学说提供了有力的科学依据。
上述重要事实的存在，大大促进了石油有机生成理论的发展。特别是近代物理学、化学、生物学及地质学等基础理论科学领域的辉煌成就，色谱、光谱、质谱、电子显微镜和同位素分析等先进技术的广泛采用，为应用有机地球化学知识来解决油气成困问题创造了良好条件，不仅对古代沉积岩中生油岩的鉴别提供了科学根据，而且推动了对近代沉积中烃类生成过程的研究，“将今论古”，使石油有机生成的现代科学理论日趋完善。
在油气勘探初期，石油大部分发现于海相沉积岩中，使得不少石油地质学家认为只有海相沉积才能生成油气，因此，在石油有机生成学说中，曾经长期受“唯海相生油论”控制。但是，自本世纪30年代以来，随着各国油气勘探事业的进展，特别是我国陆相沉积盆地油气生成、油气藏形成及分布规律的科学研究及勘探实践，有力地支持了陆相地层同样能够生成大量石油和天然气的观点。国外石油地质学家也注意到陆相地层生油问题。早在1941年，我国石油地质学家潘钟祥发表了有关陕西、四川等地陆相生油的著名论文，论证了这些盆地的石油来自陆相地层。在20世纪50、60年代，我国相继在西北和东部中、新生代陆相盆地中发现了大量油田，甚至有大油田，如大庆油田。事实表明陆相地层不仅可以生油，而且可以生成大量的石油。随后，国内外学者对大量湖相沉积的研究都证明了湖相沉积物同样含有大量的生油母质，并具备使有机质向油气转化的条件，从而为陆相生油学说提供了有力的佐证。
在油气有机生成学说中，存在着早期生油说和晚期生油说两种观点。前者主张沉积物所含原始有机质在成岩过程中逐步转化为石油和天然气，并运移到邻近的储集层中去；后者认为沉积物埋藏到较大深度，到了成岩作用晚期或后生作用初期，沉积岩中的不溶有机质（即干酪根)达到成熟，热降解生成大量液态石油和天然气。
20世纪70年代初，法国著名地球化学家B P T幽t等综合归纳前人的研究成果，建立了干酪根热降解生烃演化模式，提出并完善了干酪根晚期生烃学说，揭示了油气形成、演化与分布规律，这些新进展完善了油气有机生成学说。
但是，原始有机质从沉积、埋藏到转化为石油和天然气，是一个逐渐演化的过程，不能由于晚期生油说的卓越贡献而完全排斥早期生油的可能性。在干酪根晚期生烃理论广泛为国际石油界所接受的同时，在世界上许多国家的油气勘探实践中，不断发现有“未熟低熟”石油的存在，即在根本不具备成熟烃源岩的地区发现了石油，甚至在发育“未热一低熟”烃源岩的地区，已探明的石油储量超过成熟烃源岩的可能生油量。这表明自然界中确实还存在相当数量的各类早期生成的非常规油气资源。这一理论的形成无疑将进一步充实与完善油气成因理论，促使油气资源评价技术方法的改进和发展，拓宽油气勘探领域。因而宜将早期与晚期生油说两种观点统一起来，把原始有机质生成石油和天然气视为一个统一的发展演化过程。
近年来石油有机成因理论的又一进展是煤成烃理论的发展与完善。人们早就发现，煤和煤系地层能够生成大量天然气并聚集成藏。但长期以来，人们认为成煤环境不利于生油。20世纪60年代以来，在世界各地相继发现了一批与中、新生代煤系地层有关的油气田，这表明，煤系地层不仅是世界上天然气的主要来源，而且也能形成相当数量的石油聚集和大油田。近年来，煤成油研究和勘探已经引起国内外学者的关注，20世纪80年代以来，人们通过有机岩石学与地球化学相结合的方法和实验模拟对煤成油问题进行了深入的理论探讨，提出了煤系地层机质生烃机理和有机质演化模式。
石油和天然气的成因是一个非常复杂的理论问题。尽管目前油气有机成因理论日臻完善，在油气勘探实践中发挥了重要的作用，但并不能由此否定油气无机成因理论的科学价值。近20多年来，随着宇宙化学和地球形成新理论的兴起，板块构造理论的发展和应用，以及同位索地球化学研究的深入，为油气无机成因学派提供了理论依据，出现了地幔脱气说、费—托合成说等新假说，值得注意。
总之，无论是油气有机成因理论还是无机成因假说。都还有许多问题尚待进一步深入研究，诸如地球深部和宇宙空间烃类的成因及分布、各种原始物质(包括有机物与无机物)转化为油气的详细机理、不同原始物质生成的石油或天然气有哪些特征、定量确定生油层及其生成数量和排烃效率等问题。相信随着现代科学技术和实验手段的发展．将使油气成因理论的科学研究更加完善；油气无机生成和有机生成理论的发展，将会对世界油气勘探事业做出
更大的贡献。
2 油气运移
油气运移可以导致油气聚集成藏，也可导致油气分散和已形成的油气藏遭受破坏。研究油气运移聚集规律，对于找油勘探有重要意义。油气运移是一个很复杂的问题，有关的研究、认识、观点、意见甚多，而且不完全一致。
下面只对一些基本的问题做简要介绍。
一、油气运移的概念
石油和天然气在地层中的任何移动，都称为油气运移。石油和天然气的运移，也可以说，在油气生成的同时，油气运移已经开始。
在生油岩中正在生成的石油是分散的。生油岩所生成的石油首先需要从孔隙细小、渗透率极低的生油层中运移出去，汇集在有一定孔隙性和渗透性的储集层中，然后再从储集层向适宜于油气聚集的地质体中运移。显然，油气从生油层向外运移与油气在储集层中的运移在许多方面是很不相同的。因此，在油气运移领域，很自然地就形成了油气初次运移和油气二次运移这两个基本概念或研究范畴。
在生油层中生成的油气，自生油层向邻近的储集层中的运移，称为初次运移。相应地，把油气进入储集层后的一切运移，称为二次运移。
显然，无论是油气初次运移或是油气二次运移，对于油气藏的形成都是十分重要的。油气初次运移，生油层中生成的油气，最初是呈分散状态存在于生油层中。要形成有工业价值的油气藏，就必须经过运移聚集的过程。要实现这一过程，生油层生成的油气首先就必须从生油层向外、向临近的储集层运移（即初次运移），才能开始和继续油气聚集成藏的过程。由此可见油气初次运移的重要性。如果比较清楚地了解、掌握了油气初次运移的特点和规律，这对研究其后的油气二次运移和油气藏形成规律，都将具有重要的意义。
（一）油气初次运移的时间
油气初次运移的时间，始于生油层开始生油的时间，而止于生油结束的时期。现今比较一致的看法是，石油是一边生成一边运移的。要使生油过程得以继续，也必须让已生成的石油陆续外移。当然，油气初次运移的高峰期应在生油层大规模进行生油的时期。研究油气初次运移的时间，有助于推断油藏形成的时期：任何油藏的形成，不会早于其油气初次运移的时期。
（二）油气初次运移的通道
天然气可以比较容易地从生油岩的细小孔喉中排出，但液态石油肯定难以通过生油岩的细小孔喉。那么，石油是怎样排出生油层的呢?比较一致的看法是：石油是通过生油岩中的微裂缝完成其排出生油层的初次运移的。在生油层埋藏深度增加、压实作用增强的同时，差异压实常可产生一定数量的裂缝。此外，许多研究认为，在压实作用最强烈的阶段，沉积岩
大量脱水，会产生类似水力压裂的作用，导致泥质岩类产生相当数量的微裂缝。这都会有利于油气的初次运移。
（三）油气初次运移的物理状态与载体
由于烃类难溶于水，因此多数看法认为：在油气初次运移时，大部分石油是以原有相态(液态石油)运移的。只有少量油气可能以溶于水的方式运移。
生油层中含有大量的原生水，这些水随着埋藏深度增加，压实作用增强，将会从生油层中大量排出，而这时正是生油层生油的时期。这些原生水的运动，对油气的初次运移起着极重要的“运载体”作用。近年有人提出甲烷气可作为油气初次运移载体的观点(美，H.D赫德伯格，1979)，已受到人们的重视。
（四）油气初次运移的动力
由于生油岩孔喉细小，渗透率很低，油气在其中运移困难，显然需要特别的动力。关于油气初次运移的动力，已有许多研究认识。主要的运移动力有：压实作用，使孔隙流体受压外排；水热增压作用，由于埋深增加，温度增高，使地层中大量的水受热膨胀产生外排动力；渗透压力的作用。(泥页岩中部盐度低，边部盐度高，流体由盐度低处向高处流动)；粘土脱
水作用(蒙脱石在埋深2000～3200m左右时，会大量脱水转化为伊利石，大量脱水既提供油气运移的载体，又产生油气自生油层向外排油的动力)等。总之，油气初次运移的动力较多，单独一种动力的情况可能较少。由此也可以看出，油气的初次运移是不乏动力的。
（五）油气初次运移的方向与距离
关于油气初次运移的方向，一般认为以向上或向下的垂直运动为主，横向的水平运动较为次要。因为油气初次运移主要发生在孔喉细小的生油岩中，在这样的条件下要想长距离运移显然是不现实的。生油层生成的油气只有向其上、下最接近的储集层运移才是最容易、最可能的(其横向运移可以在油气进人储集层后比较容易地进行)。
油气初次运移的距离可能与生油层裂缝发育情况、排油动力大小、生油层与储集层的接触状况等因素有关。有人认为，油气初次运移的距离大致在生油层与储集层接触面的上下14m左右的距离内。据此，有人认为，生油岩的单层厚度以10～20m为最好；单层太厚时，其中间部位生成的石油难于排出。
二、油气二次运移
石油和天然气自生油层进入储集层后的一切运移，都称为二次运移。它包括油气在储集层内的运移，以及油气沿断层或不整合面等通道的运移，也包括已形成的油气藏遭受破坏使油气发生重新分布的运移。可见，油气的二次运移是紧接着初次运移进行的。也可以说，油气二次运移是初次运移的继续。油气进入储集层之后，其运移的环境条件有了很大的改善。最根本的改善是运移通道的渗透性大大提高，这就为油气的二次运移提供了良好的条件，使油气可以在很大范围内运移、聚集、富集、成藏。
（一）油气二次运移的动力
石油生成并从生油层运移出来以后，要形成具工业价值的油气聚集，必须经过较长距离、较大规模的二次运移，才能使分散的油气富集成藏。显然，这种较长距离、较大规模的油气运移，是需要较为强大、较为持久的动力的。油气二次运移的动力可能是多方面的，但主要的动力有如下三种。
（1)构造作用力
在地质历史时期中，地壳的构造运动是频繁的。每次构造运动，地层中都会有应力活动，这些应力必然会促使地层流体产生运移和重新分布。与此同时，多数构造运动都会使地层产生一定的褶皱、弯曲、断裂等变形，从而为油气进行较长距离、较大规模的二次运移提供动力与通道。
地壳中的油气总是沿着动力最大、阻力最小的方向运移的，这是油气运移的基本规律。油气运移动力的大小主要取决于运移通道的倾斜程度。运移通道较陡，则油气运移的动力(浮力)较大；运移通道平缓，则油气运移的动力较小。其具体运移的主要方向则受多种因素控制，其中最重要的因素是区域构造背景，即凹陷区与隆起区的相对位置和发展历史。在一般情况下，位于生油凹陷附近的隆起带和斜坡带，常是油气运移的主要方向。
(2)浮力
天然气比水轻，液态石油一般也都比水轻。当油气进入饱含水的储集层后，油、气、水就会按密度大小进行分异。天然气最轻，居上部；水最重，居下部；液态石油居中。在储集层出现倾斜或上下两个分隔的储集层之间出现断层、裂缝连通时，油气就会在浮力的作用下持续向上运移，直到遇到某种封隔遮挡才会停止。
(3)动水压力
当某些储集层与地表连通，并有外界水源供给时，其中的流体会出现经常性的定向流动。当生油层生成的油气进人这样的储集层时，其中的油气自然会随动水压力的作用进行运移。
（二）油气二次运移的主要时期
虽然，油气二次运移是在油气初次运移开始不久即已开始，但油气二次运移的主要时期一般是在主要生油期之后的第一次构造活动时期。一般来说，只有构造运动的作用力，才会促成油气的大规模运移。
（三）油气二次运移的通道
油气二次运移的主要通道应是连续的储集层、大型层间裂缝、断层、不整合面等可在平面、剖面的较大范围连通的通道。连续的储集层和区域不整合面可将油气输送到较远的地方，大型层间裂缝和断层可将下部储集层的油气转送到中部、上部另外的储集层。这就大大扩大了油气运移聚集的范围，有可能形成大型、特大型油气藏。
（四）油气二次运移的距离
关于油气二次运移的距离，长期以来一直是石油地质界争论的问题。有人主张长距离运移，有人主张短距离运移。从我国油气田的情况看，它们大都有靠近沉积中心(油源区)分布的特点，油气运移距离一般都在50Km以内，最大也仅80Km，说明油气二次运移的距离不会很大。(石油知识编辑部)