A. 油氣藏如何形成的
石油和天然氣的生成、運移和聚集是油氣藏形成過程中密切相關的三個階段。儲集層、圈閉構造和油氣的運移是油氣藏形成不可缺少的條件。本節將介紹油氣的生成、儲集層、油氣的運移、圈閉以及油氣藏的類型等內容。
一、油氣的生成石油和天然氣的主要成分是碳氫化合物。它究竟是怎樣生成的？過去曾有多種說法，但基本上可以歸納為兩種，即有機成因說和無機成因說。
1.無機成因說無機成因說認為，石油是在地殼深處高溫、高壓下，由無機碳和氫經過化學作用而形成的。在實驗室中，通過無機合成可將簡單的碳和氫的化合物合成為石油；另外，在火山噴出的氣體和熔岩流中也含有烴類；許多無機體上也有烴類存在。無機成因說大致包括乙炔說、碳化物說、宇宙說、岩漿說等。
無機成因學說主要是以在特殊實驗條件下可以合成石油的化學反應現象和對地球內部物質的假定為依據的，因而不能被大多數學者接受。但在人們能洞悉地球內部結構之前，無機成因說的存在有利於加深對石油成因的認識，對石油成因的研究有一定的促進意義。
2.有機成因說有機成因說認為，石油和天然氣是在一定條件下由沉積岩中的有機物質轉化而來的。其主要證據是：第一，世界上已發現的油氣田99%以上都分布在沉積岩中；第二，石油具有生命有機物質所特有的旋光性；第三，石油中存在有生物標志化合物；第四，在實驗室中利用生物的脂肪、蛋白質、碳水化合物可以獲得烴類物質；第五，石油成分的復雜性；第六，在近代海相和湖泊相沉積中發現了有機物質轉化為油氣的過程等。
油氣有機成因的現代科學理論認為，原始有機物質在一定的環境和條件下被埋藏下來，在一定的深度、溫度等適宜條件下，經歷了生物化學、熱催化、熱裂解、高溫變質等階段，陸續轉化為石油和天然氣。根據成油深度上的差別，有機成因說又可分為淺成說和深成說。前者認為油氣是在沉積埋藏不深的早期形成的，而後者則認為油氣是有機質埋藏到一定深度、溫度條件下才形成的。
3.生成油氣的原始物質石油成因理論雖然很多，但石油有機成因說目前普遍為人們所接受。大量的有機物質是油氣生成的物質基礎；而促使有機物質保存，並向油氣轉化的條件是外因。生成油氣的有機物質是海洋和湖泊中的動、植物遺體，其中以水生的浮游生物(如魚類、藻類)和各種微生物(有孔蟲、介形蟲)等富含脂肪、蛋白質、碳水化合物的有機質為主。這些生物遺體的大部分，或是成為他種生物的食料，或是變為二氧化碳而游離於大氣之中，只有很少部分隨著細小的沉積物沉積於海洋或湖泊的低窪地帶。盡管如此，只要考慮到生物界的廣泛性、繁殖速度快以及時間長久等因素，地球上的有機物質在數量上是能夠滿足大量的油氣生成的。
進入沉積物中的有機物質，在缺乏氧氣的環境下得以保存。隨著環境的還原程度不斷加強，有機物質在一定的物理、生物化學作用下進行分解，完成「去氧加氫、富集碳」的過程，形成分散的碳氫化合物——石油和天然氣。
4.生油層能夠生成石油和天然氣的岩層，稱為生油氣岩或生油氣母岩、生油氣源岩(簡稱生油岩)。由生油氣岩組成的地層，即為生油氣層(簡稱生油層)，這是自然界生成石油和天然氣的實際場所。沉積岩中的泥岩、頁岩、砂質泥岩、泥質粉砂岩、碳酸鹽岩等細粒均可組成良好的生油層。根據岩性不同，生油岩分為兩大類——泥質生油岩和碳酸鹽岩生油岩。這些細粒的生油岩是在較寧靜的水體中沉積下來的。這種環境也適於生物的大量繁殖。另外，有機質沉降到海底、湖底後，被細粒岩石埋藏，有利於保存下來。
生油岩的顏色以褐、灰褐、深灰、黑色等暗色為主，灰、灰綠色次之。這里所說的顏色不是沉積岩的繼承色或次生色，而是能反映當時沉積環境和有機質豐度的原生色。暗色常反映沉積時的還原環境。這使大量有機質得到保存，使鐵元素處於低價狀態；紅色常反映氧化環境，它使有機質遭受氧化，破壞殆盡。
生油層的分布受岩相古地理條件所控制。生油層皆是有規律地出現，並與一定的岩相帶有關。對於湖相來說，較深、深湖相是主要的生油相帶。那裡沉積了細粒的泥質岩類。由於水體較深，具有靜水沉積、水流弱、波浪小、還原環境等有利的生油條件。大量低等生物的繁殖，是形成良好生油層的基礎。對海相來說，淺海相或潮間低能相帶、潮下低能帶的碳酸鹽岩層和泥質岩層具備良好的生油條件。這些區域深度不大、水體寧靜、陽光充足、生物茂盛，岩石富含生物化石和有機質。我國四川盆地的二疊系和三疊系的碳酸鹽岩地層，就是淺海相碳酸鹽岩生油層的例子。
二、儲集層和蓋層大量油氣勘探及開發實踐，糾正了人們最初以為地下有油湖、油河之類的錯誤認識。逐漸知道石油和天然氣不是儲存在地下的什麼油湖、油河之中，而是儲存在那些具有相互連通的孔隙、裂隙的岩層內，好像水充滿於海綿里一樣。
具有一定孔隙度和滲透性，能夠儲存油氣等流體，並可在其中流動的岩層稱為儲集層。儲集層具備兩個基本特性——孔隙性和滲透性。
1.儲集層岩石的孔隙性和滲透性1) 孔隙度儲集層岩石是由大小不一的岩石顆粒、礦物顆粒膠結而成的。被膠結的顆粒之間存在著微細的孔隙，如同我們常見的建築上用的磚一樣。把一塊3kg的磚放在水中浸泡以後再稱重，它就可能變成3.5 kg，其中增加的0.5 kg是因為水浸入到了磚的孔隙中。同樣道理，油氣就儲存在油層岩石的孔隙里。為了衡量儲集層岩石中孔隙總體積的大小，提出了孔隙度的概念，用以表示岩石中孔隙的發育程度。
儲集層岩石中孔隙的總體積占岩石總體積的比值叫做孔隙度。用百分數表示，即：
圖2-19油氣藏示意圖
在目前技術和經濟條件下，具有開采價值的油氣藏為工業性油氣藏。西方國家稱之為商業性油氣藏。但這個概念是隨著國家的需要和技術條件的不同而變化的。當國家急需油氣的時候，不具工業價值的油氣藏也要開采，此時經濟價值就處於從屬地位了。
2.油氣藏的類型據有關資料記載，世界上已經發現的油氣藏有數萬個，類型多種多樣。為了更有效地指導勘探和開發油氣資源，有必要對已發現的油氣藏進行科學分類。目前國內外使用的油氣藏分類方法很多，歸納起來有四種。
(1)根據日產量大小分為高產油氣藏、中產油氣藏、低產油氣藏和非工業性油氣藏。
(2)根據油氣藏形態可分為層狀油氣藏(如背斜油氣藏)、塊狀油氣藏(如古潛山油氣藏)和不規則油氣藏。不規則油氣藏中油氣分布無一定形態，如斷層油氣藏、地層油氣藏和岩性油氣藏等。
(3)根據烴類組成可分為油藏、油氣藏、氣藏和凝析氣藏。圈閉中烴類只以液態形式存在的稱為油藏；圈閉中既有液態的油，又有游離的天然氣則稱作油氣藏；圈閉中只有天然氣存在的稱為氣藏；在高溫高壓的地層條件下，烴類以氣態存在，開采時隨著溫度和壓力的降低，到達地面後成為凝析油。這種氣藏稱為凝析(油)氣藏。
(4)根據圈閉成因可分為構造油氣藏、地層油氣藏和岩性油氣藏。油氣聚集在由於構造運動而使地層發生變形或變位所形成的圈閉中，稱為構造油氣藏；油氣聚集在由於地層超覆或不整合覆蓋而形成的圈閉中，稱為地層油氣藏；油氣聚集在由於沉積條件的改變導致儲集層岩性發生橫向變化而形成的圈閉中，稱為岩性油氣藏。
為了有利於勘探和開發，對油氣藏的分類應遵循兩條基本原則：第一，分類要有科學性，即分類要反映圈閉的成因類型和形成條件以便於尋求規律性；第二，分類要有實用性，能更有效地指導油氣的勘探和開發工作。
B. 天然氣,頁岩油,石油是怎樣開採的
石油，天然氣，頁岩油的開采過程是如何進行的？這個問題涉及地質、勘探、鑽采、開發和儲運等多個環節，是一個復雜而多維度的工業活動。首先，我們來看看石油工業的源頭——地質演化和油氣的生成與運聚。在地球深部，通過地質作用，有機物質在高溫高壓下轉化為油氣。這一過程需要特定的地質環境，包括適宜的沉積環境、生物作用、熱作用和壓力環境。
接下來，是油氣的勘探階段。通過地質調查、地球物理勘探和地球化學勘探等手段，人們尋找可能的油氣藏。這一過程需要大量的數據收集、分析和解釋，以確定目標區域的油氣潛力。
隨後，鑽采過程開始了。通過鑽井技術，人們在找到潛在油氣藏後，鑽入地下開採石油和天然氣。鑽井是一個高度技術性的過程，需要精確的地質定位和先進的鑽井設備。一旦鑽探到油氣層，就會安裝抽油機或采氣設備進行開采。
開采出的石油和天然氣需要經過開發階段。這包括初步處理、分離和提升，以確保其質量滿足生產和輸送標准。同時，還需要考慮油藏的動態變化，進行注水、注氣等措施，以維持或提高油藏的採收率。
最後，油氣的儲運是一個關鍵環節。開采出的石油和天然氣需要通過管道、油輪或油罐車進行運輸，以到達煉油廠或終端市場。儲運過程需要考慮安全性、效率和環境影響，以及相應的監管和規范。
國產紀錄片《CCTV9-克拉瑪依的油氣世界》通過第一集講述地質演化和油氣的生成與運聚，第二集介紹油氣的勘探、鑽采、開發和儲運，第三集探討油氣的煉化，為觀眾提供了一個全面但粗淺的了解石油工業的機會。紀錄片中展現的特效，雖然有些誇張和誤導性，但不失為一個直觀了解石油工業的途徑。
C. 石油和天然氣怎麼生成的
隨著科學的發展，大量的證據表明，石油和天然氣是由分散在沉積岩中的沉積有機質在成岩作用期間經微生物分解或熱解作用而形成。
一、油氣生成的原始物質
石油和天然氣來源於有機質。早在古生代以前，地球上就出現了生物，隨著地史的發展，生物廣泛地發育起來。地球上的動植物種類繁多，數量很大，化學成分也異常復雜，但就生成油氣的主要原始物質而言，仍然是以沉積岩中分散的有機質為主。那麼有機物質的哪些組分可以生成油氣呢？
（1）類脂化合物。常見的類脂化合物是脂肪，脂肪水解後生成脂肪酸，在還原條件下，脂肪酸發生去羧基和加氫作用，生成類似石油的液態烴類，是生油最主要的物質。類脂化合物主要來自於低等的生物和微生物體，如低等的藻類、細菌、低等水生物。
（2）蛋白質。蛋白質是生物體的基本組成物質之一，其性質不穩定，與酸、鹼共熱或遇酶水解可生成氨基酸的混合物。氨基酸去羧基和氨基可生成不同的低分子碳氫化合物。蛋白質主要來自於低等的生物（細菌、藻類等）。
（3）碳水化合物。碳水化合物即糖類，是高等植物的主要組分，易被水解、氧化及生物化學分解。碳水化合物在鹼性條件下，發生糖化作用生成脂肪酸，再向烴類轉化。碳水化合物較穩定的部分，如幾丁質、纖維素等，可以被降解形成腐殖類物質向煤轉化，同時，纖維素經微生物分解也可生成天然氣。
（4）木質素。木質素來自於高等植物，它是由對甲基烯丙基苯為基本結構單元的高分子化合物，是形成腐殖質的原始物質，故人們認為它可能是石油中芳香烴的母質之一，也是成煤生氣的主要物質。
可見，低等生物（如藻類和低等水生動物）和微生物是生成油氣的主要物質。
二、油氣生成的外界條件
有機質為石油和天然氣的生成提供了物質基礎，但要使有機質保存下來，並向油氣轉化，必須有適當的外界條件。
（一）古地理環境和大地構造條件
根據對現代沉積相和古代沉積岩的調查研究，淺海區、海灣、潟湖以及內陸湖泊的深湖—半深湖、前三角洲地區，是有利的生油氣地理環境。這些地方適宜於生物生活和繁殖，有豐富的有機質，且水體寧靜，含氧量少，具有生成油氣的還原環境；沉積物來源充足，沉積速度快，有機物能迅速被掩埋起來，利於有機質的保存。
從大地構造角度來說，沉積盆地中各類坳陷具有長時期的沉降作用，且沉降的幅度不斷被沉積物所補償，始終保持有利於生物繁殖的水深環境，保證沉積有機物不斷被新的沉積物所覆蓋，保持還原環境，減少有機物被氧化消耗。隨著有機物埋深加大，地層溫度升高，有利於沉積有機質向油氣轉化。我國松遼盆地中、新生代沉積層厚約5500m，華北、四川、准噶爾盆地沉積岩厚達上萬米，這些盆地都找到了豐富的油氣藏。
（二）物理化學條件
有機質向油氣轉化的物理化學條件主要有細菌、溫度、壓力、催化劑。
細菌是地球上分布最廣、繁殖最快的微生物。細菌能引起多種生物化學作用，尤其是厭氧細菌可以把沉積有機質分解成各種單體化合物和瀝青質。在成岩作用初期階段，細菌分解作用是主導作用。
溫度可以加速化學反應進行。沉積有機質在埋藏深度不斷加大，地層溫度不斷上升的情況下，有機質發生熱解形成烴類。高溫下，有機質變質作用增強，裂解成氣態物質（甲烷）和石墨。在油氣形成過程中，溫度起主導作用。隨著沉積有機質埋藏深度加大，壓力升高，在中等溫度（50℃）下，增加壓力到30～70MPa時，類脂化合物室內模擬試驗時產生烴。
壓力可以促進加氫作用，使高分子烴變成低分子烴，使不飽和烴變為飽和烴，對形成石油的質量有影響。
催化劑是指能夠加速有機質向油氣轉化的物質，但它本身在反應前後並不發生變化。室內研究表明，在150～200℃時硅酸鋁能催化脂肪、氨基酸以及其他類脂化合物生成烴類化合物，膨潤土也有催化作用。
三、油氣生成階段
有機質向油氣轉化，依據其作用因素和產物的不同，大致可以劃分為三個階段。
（一）生物化學生氣階段
有機質自沉積埋藏開始至1500m深度范圍，壓力增大，溫度小於60℃，以細菌活動為主。有機質在細菌作用下發生分解，產生大量氣態物質，如CH4、CO2、N2等。同時，階段後期有極少量的碳數較高的液態烴形成。因此，此階段只能形成氣藏，而不能形成像樣的油藏。
（二）熱催化生油階段
隨著有機質埋深加大，地層溫度、壓力不斷升高，細菌作用逐漸減弱，地熱及無機催化作用起著主導作用。此階段深度大約在1500～6000m，溫度在60～210℃之間。其中在60～120℃、深度在1500～3000m范圍內，有機質發生催化降解、加氫作用，大量的液態烴和氣態烴形成，稱之為「生油主帶」。我們把有機質開始熱解成為大量石油烴和氣態烴的溫度（約60℃）稱為「生油門限溫度」。在埋深3000～6000m、溫度120～210℃階段，溫度的作用更為顯著，有機質熱解產生少量的氣態物，先形成的液態烴部分裂解，形成濕氣或凝析氣。
（三）熱裂解生氣階段
當埋深超過6000m、溫度超過210℃時，有機質和已生成的石油發生降解，早期尚有少量的液態烴，但最終它們均裂解成為氣態烴（CH4）和石墨，稱之為「干氣階段」。
四、生油（氣）層
能夠生成工業數量的石油和天然氣的岩石，稱為生油（氣）岩，也稱為生油（氣）母岩。由生油（氣）岩組成的岩層稱為生油（氣）層，它是自然界生成石油和天然氣的場所。
生油（氣）層是由顆粒較細的沉積岩層組成。常有兩類岩石：一是黏土岩，包括泥岩和頁岩；二是碳酸鹽岩，如泥晶灰岩、介殼灰岩、白雲岩、礁灰岩等。生油（氣）層的共同特徵是：顏色較深，多為灰褐、黑色；顆粒較細；含有較多的分散狀有機質（如微體古生物化石）和黃鐵礦。
生油（氣）層常形成於水體較為安靜、有機質豐富的深湖相、半深湖相、前三角洲相、淺海相、潟湖相等相帶。
生油岩的鑒別，目前已由定性的判斷向定量的方法分析轉變。定量確定生油岩是分析岩石中的各種地球化學指標，包括有機質豐度指標、有機質類型指標、有機質成熟度指標和有機質轉化指標四類。
D. 石油是怎樣運進「油藏」的
地下一座座「天然倉庫」雖然具備了儲藏油、氣的條件，但庫里卻不一定有油、氣，只有當油、氣被運進來後，它們才能成為油、氣藏。
流體因有壓力差而流動，這種現象在地下也存在。被蓋層和底層所夾著的一層層滲透性岩層，就像埋在地下的一根根大管子。當「管子」兩端露出口的海拔高度有差別時，管中的水就要流動。如果入口處有水源源不斷地補充，岩層中的水就將源源不斷地流向出口。進入儲層中的油、氣就在這種水動力的作用下一面滲流、一面發生重力分異，進行著二次運移。
如果進入儲層的油、氣只是不停地隨水滲流、分離，而不能聚集、保存起來，那它們終將隨水流失；或者當它們隨地下水進入水平地層中停頓下來時，就分散地漂浮在岩層內的水面上，不能形成有經濟價值的礦藏。要形成有經濟價值的礦藏，除了要有充足的油、氣來源，有傾斜或彎曲的地層幫助油、氣分離，有足夠的壓力推動油、氣滲流外，還必須有合適的地方把分散的油、氣聚集、保存下來。地下「天然倉庫」正是具備這種條件的好地方。
當構造運動把原來水平分布的沉積岩層弄得七翹八拱時，其中的儲層也變得像彎曲的管子似的。地質工作者把那種向新地層方向凸出的褶皺叫做背斜構造。具有蓋層和儲層的背斜構造就是一種能夠儲集油、氣的天然倉庫。
背斜內的油氣水
流體在流動中總是選擇阻力最小的地方通過。儲層中的那些背斜和向斜（與背斜相反，向下凹陷的部分）對流體的阻力較大。當攜帶著油、氣的水流經這些地方時，除非它具有足夠大的壓力，否則是不能直接經由背斜頂部或向斜底部流過的。一般，它都從背斜和向斜的兩側相對較平的地方流過，繞過阻力較大的地方。這樣，背斜和向斜中就出現了一個液流停滯帶。這種液流停滯的地方正好有利於在滲流途中已經初步從水中分離、聚集的油、氣進一步進行重力分異。當這些油、氣被水流攜帶到這里時，除了液流緩慢有利於它們穿過彎彎曲曲的孔隙向儲層的上部浮起外，它們還遇到了傾斜的地層。上浮到儲層上界面的油塊或氣泡所受到的浮力，除了用一部分平衡蓋層對它的反作用力外，其餘的部分就變成了沿著儲層的上界面指向儲層上傾方向的拉力。這個力克服了孔隙中的阻力，牽引著油塊或氣泡從四面八方沿著儲層的上界面向上傾方向移動，在背斜的頂部漸漸聚集起來。這樣，就完成了油、氣的「二次運移」。
分散的油、氣從生油層進入儲層後，在浮力、水動力等的共同作用下，被運進倉庫保存下來，就成了一座座天然的地下油、氣庫。地質工作者叫它們油、氣藏。庫中氣最輕，浮在最上面，油次之，在氣的下面；水最重，充滿在油下面的整個滲透層中。庫中的聚集物以油為主時，叫做油藏；以氣為主則稱氣藏；既有油，又有相當數量的氣，就叫油氣藏。
底水與邊水驅動
在任何一個天然地下倉庫中，只要同時聚集著石油和游離態的天然氣，氣就一定占據倉庫的頂部，這就叫做氣頂。油下面的水在不同的情況下有不同的名稱：如果儲層很厚而其中含油、氣部分厚度較小，或者構造比較平緩，在全部含油或含氣面積下的油、氣都有水從下面托住，這種水叫底水；反之，水如果呈環狀從四周將油或氣托住就叫邊水。油氣分界面在平面上的投影叫做含氣邊緣，其中內部的一條叫內含氣邊緣，外部的一條叫外含氣邊緣。