A. 油气藏如何形成的
石油和天然气的生成、运移和聚集是油气藏形成过程中密切相关的三个阶段。储集层、圈闭构造和油气的运移是油气藏形成不可缺少的条件。本节将介绍油气的生成、储集层、油气的运移、圈闭以及油气藏的类型等内容。
一、油气的生成石油和天然气的主要成分是碳氢化合物。它究竟是怎样生成的？过去曾有多种说法，但基本上可以归纳为两种，即有机成因说和无机成因说。
1.无机成因说无机成因说认为，石油是在地壳深处高温、高压下，由无机碳和氢经过化学作用而形成的。在实验室中，通过无机合成可将简单的碳和氢的化合物合成为石油；另外，在火山喷出的气体和熔岩流中也含有烃类；许多无机体上也有烃类存在。无机成因说大致包括乙炔说、碳化物说、宇宙说、岩浆说等。
无机成因学说主要是以在特殊实验条件下可以合成石油的化学反应现象和对地球内部物质的假定为依据的，因而不能被大多数学者接受。但在人们能洞悉地球内部结构之前，无机成因说的存在有利于加深对石油成因的认识，对石油成因的研究有一定的促进意义。
2.有机成因说有机成因说认为，石油和天然气是在一定条件下由沉积岩中的有机物质转化而来的。其主要证据是：第一，世界上已发现的油气田99%以上都分布在沉积岩中；第二，石油具有生命有机物质所特有的旋光性；第三，石油中存在有生物标志化合物；第四，在实验室中利用生物的脂肪、蛋白质、碳水化合物可以获得烃类物质；第五，石油成分的复杂性；第六，在近代海相和湖泊相沉积中发现了有机物质转化为油气的过程等。
油气有机成因的现代科学理论认为，原始有机物质在一定的环境和条件下被埋藏下来，在一定的深度、温度等适宜条件下，经历了生物化学、热催化、热裂解、高温变质等阶段，陆续转化为石油和天然气。根据成油深度上的差别，有机成因说又可分为浅成说和深成说。前者认为油气是在沉积埋藏不深的早期形成的，而后者则认为油气是有机质埋藏到一定深度、温度条件下才形成的。
3.生成油气的原始物质石油成因理论虽然很多，但石油有机成因说目前普遍为人们所接受。大量的有机物质是油气生成的物质基础；而促使有机物质保存，并向油气转化的条件是外因。生成油气的有机物质是海洋和湖泊中的动、植物遗体，其中以水生的浮游生物(如鱼类、藻类)和各种微生物(有孔虫、介形虫)等富含脂肪、蛋白质、碳水化合物的有机质为主。这些生物遗体的大部分，或是成为他种生物的食料，或是变为二氧化碳而游离于大气之中，只有很少部分随着细小的沉积物沉积于海洋或湖泊的低洼地带。尽管如此，只要考虑到生物界的广泛性、繁殖速度快以及时间长久等因素，地球上的有机物质在数量上是能够满足大量的油气生成的。
进入沉积物中的有机物质，在缺乏氧气的环境下得以保存。随着环境的还原程度不断加强，有机物质在一定的物理、生物化学作用下进行分解，完成“去氧加氢、富集碳”的过程，形成分散的碳氢化合物——石油和天然气。
4.生油层能够生成石油和天然气的岩层，称为生油气岩或生油气母岩、生油气源岩(简称生油岩)。由生油气岩组成的地层，即为生油气层(简称生油层)，这是自然界生成石油和天然气的实际场所。沉积岩中的泥岩、页岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩、碳酸盐岩等细粒均可组成良好的生油层。根据岩性不同，生油岩分为两大类——泥质生油岩和碳酸盐岩生油岩。这些细粒的生油岩是在较宁静的水体中沉积下来的。这种环境也适于生物的大量繁殖。另外，有机质沉降到海底、湖底后，被细粒岩石埋藏，有利于保存下来。
生油岩的颜色以褐、灰褐、深灰、黑色等暗色为主，灰、灰绿色次之。这里所说的颜色不是沉积岩的继承色或次生色，而是能反映当时沉积环境和有机质丰度的原生色。暗色常反映沉积时的还原环境。这使大量有机质得到保存，使铁元素处于低价状态；红色常反映氧化环境，它使有机质遭受氧化，破坏殆尽。
生油层的分布受岩相古地理条件所控制。生油层皆是有规律地出现，并与一定的岩相带有关。对于湖相来说，较深、深湖相是主要的生油相带。那里沉积了细粒的泥质岩类。由于水体较深，具有静水沉积、水流弱、波浪小、还原环境等有利的生油条件。大量低等生物的繁殖，是形成良好生油层的基础。对海相来说，浅海相或潮间低能相带、潮下低能带的碳酸盐岩层和泥质岩层具备良好的生油条件。这些区域深度不大、水体宁静、阳光充足、生物茂盛，岩石富含生物化石和有机质。我国四川盆地的二叠系和三叠系的碳酸盐岩地层，就是浅海相碳酸盐岩生油层的例子。
二、储集层和盖层大量油气勘探及开发实践，纠正了人们最初以为地下有油湖、油河之类的错误认识。逐渐知道石油和天然气不是储存在地下的什么油湖、油河之中，而是储存在那些具有相互连通的孔隙、裂隙的岩层内，好像水充满于海绵里一样。
具有一定孔隙度和渗透性，能够储存油气等流体，并可在其中流动的岩层称为储集层。储集层具备两个基本特性——孔隙性和渗透性。
1.储集层岩石的孔隙性和渗透性1) 孔隙度储集层岩石是由大小不一的岩石颗粒、矿物颗粒胶结而成的。被胶结的颗粒之间存在着微细的孔隙，如同我们常见的建筑上用的砖一样。把一块3kg的砖放在水中浸泡以后再称重，它就可能变成3.5 kg，其中增加的0.5 kg是因为水浸入到了砖的孔隙中。同样道理，油气就储存在油层岩石的孔隙里。为了衡量储集层岩石中孔隙总体积的大小，提出了孔隙度的概念，用以表示岩石中孔隙的发育程度。
储集层岩石中孔隙的总体积占岩石总体积的比值叫做孔隙度。用百分数表示，即：
图2-19油气藏示意图
在目前技术和经济条件下，具有开采价值的油气藏为工业性油气藏。西方国家称之为商业性油气藏。但这个概念是随着国家的需要和技术条件的不同而变化的。当国家急需油气的时候，不具工业价值的油气藏也要开采，此时经济价值就处于从属地位了。
2.油气藏的类型据有关资料记载，世界上已经发现的油气藏有数万个，类型多种多样。为了更有效地指导勘探和开发油气资源，有必要对已发现的油气藏进行科学分类。目前国内外使用的油气藏分类方法很多，归纳起来有四种。
(1)根据日产量大小分为高产油气藏、中产油气藏、低产油气藏和非工业性油气藏。
(2)根据油气藏形态可分为层状油气藏(如背斜油气藏)、块状油气藏(如古潜山油气藏)和不规则油气藏。不规则油气藏中油气分布无一定形态，如断层油气藏、地层油气藏和岩性油气藏等。
(3)根据烃类组成可分为油藏、油气藏、气藏和凝析气藏。圈闭中烃类只以液态形式存在的称为油藏；圈闭中既有液态的油，又有游离的天然气则称作油气藏；圈闭中只有天然气存在的称为气藏；在高温高压的地层条件下，烃类以气态存在，开采时随着温度和压力的降低，到达地面后成为凝析油。这种气藏称为凝析(油)气藏。
(4)根据圈闭成因可分为构造油气藏、地层油气藏和岩性油气藏。油气聚集在由于构造运动而使地层发生变形或变位所形成的圈闭中，称为构造油气藏；油气聚集在由于地层超覆或不整合覆盖而形成的圈闭中，称为地层油气藏；油气聚集在由于沉积条件的改变导致储集层岩性发生横向变化而形成的圈闭中，称为岩性油气藏。
为了有利于勘探和开发，对油气藏的分类应遵循两条基本原则：第一，分类要有科学性，即分类要反映圈闭的成因类型和形成条件以便于寻求规律性；第二，分类要有实用性，能更有效地指导油气的勘探和开发工作。
B. 天然气,页岩油,石油是怎样开采的
石油，天然气，页岩油的开采过程是如何进行的？这个问题涉及地质、勘探、钻采、开发和储运等多个环节，是一个复杂而多维度的工业活动。首先，我们来看看石油工业的源头——地质演化和油气的生成与运聚。在地球深部，通过地质作用，有机物质在高温高压下转化为油气。这一过程需要特定的地质环境，包括适宜的沉积环境、生物作用、热作用和压力环境。
接下来，是油气的勘探阶段。通过地质调查、地球物理勘探和地球化学勘探等手段，人们寻找可能的油气藏。这一过程需要大量的数据收集、分析和解释，以确定目标区域的油气潜力。
随后，钻采过程开始了。通过钻井技术，人们在找到潜在油气藏后，钻入地下开采石油和天然气。钻井是一个高度技术性的过程，需要精确的地质定位和先进的钻井设备。一旦钻探到油气层，就会安装抽油机或采气设备进行开采。
开采出的石油和天然气需要经过开发阶段。这包括初步处理、分离和提升，以确保其质量满足生产和输送标准。同时，还需要考虑油藏的动态变化，进行注水、注气等措施，以维持或提高油藏的采收率。
最后，油气的储运是一个关键环节。开采出的石油和天然气需要通过管道、油轮或油罐车进行运输，以到达炼油厂或终端市场。储运过程需要考虑安全性、效率和环境影响，以及相应的监管和规范。
国产纪录片《CCTV9-克拉玛依的油气世界》通过第一集讲述地质演化和油气的生成与运聚，第二集介绍油气的勘探、钻采、开发和储运，第三集探讨油气的炼化，为观众提供了一个全面但粗浅的了解石油工业的机会。纪录片中展现的特效，虽然有些夸张和误导性，但不失为一个直观了解石油工业的途径。
C. 石油和天然气怎么生成的
随着科学的发展，大量的证据表明，石油和天然气是由分散在沉积岩中的沉积有机质在成岩作用期间经微生物分解或热解作用而形成。
一、油气生成的原始物质
石油和天然气来源于有机质。早在古生代以前，地球上就出现了生物，随着地史的发展，生物广泛地发育起来。地球上的动植物种类繁多，数量很大，化学成分也异常复杂，但就生成油气的主要原始物质而言，仍然是以沉积岩中分散的有机质为主。那么有机物质的哪些组分可以生成油气呢？
（1）类脂化合物。常见的类脂化合物是脂肪，脂肪水解后生成脂肪酸，在还原条件下，脂肪酸发生去羧基和加氢作用，生成类似石油的液态烃类，是生油最主要的物质。类脂化合物主要来自于低等的生物和微生物体，如低等的藻类、细菌、低等水生物。
（2）蛋白质。蛋白质是生物体的基本组成物质之一，其性质不稳定，与酸、碱共热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氢化合物。蛋白质主要来自于低等的生物（细菌、藻类等）。
（3）碳水化合物。碳水化合物即糖类，是高等植物的主要组分，易被水解、氧化及生物化学分解。碳水化合物在碱性条件下，发生糖化作用生成脂肪酸，再向烃类转化。碳水化合物较稳定的部分，如几丁质、纤维素等，可以被降解形成腐殖类物质向煤转化，同时，纤维素经微生物分解也可生成天然气。
（4）木质素。木质素来自于高等植物，它是由对甲基烯丙基苯为基本结构单元的高分子化合物，是形成腐殖质的原始物质，故人们认为它可能是石油中芳香烃的母质之一，也是成煤生气的主要物质。
可见，低等生物（如藻类和低等水生动物）和微生物是生成油气的主要物质。
二、油气生成的外界条件
有机质为石油和天然气的生成提供了物质基础，但要使有机质保存下来，并向油气转化，必须有适当的外界条件。
（一）古地理环境和大地构造条件
根据对现代沉积相和古代沉积岩的调查研究，浅海区、海湾、潟湖以及内陆湖泊的深湖—半深湖、前三角洲地区，是有利的生油气地理环境。这些地方适宜于生物生活和繁殖，有丰富的有机质，且水体宁静，含氧量少，具有生成油气的还原环境；沉积物来源充足，沉积速度快，有机物能迅速被掩埋起来，利于有机质的保存。
从大地构造角度来说，沉积盆地中各类坳陷具有长时期的沉降作用，且沉降的幅度不断被沉积物所补偿，始终保持有利于生物繁殖的水深环境，保证沉积有机物不断被新的沉积物所覆盖，保持还原环境，减少有机物被氧化消耗。随着有机物埋深加大，地层温度升高，有利于沉积有机质向油气转化。我国松辽盆地中、新生代沉积层厚约5500m，华北、四川、准噶尔盆地沉积岩厚达上万米，这些盆地都找到了丰富的油气藏。
（二）物理化学条件
有机质向油气转化的物理化学条件主要有细菌、温度、压力、催化剂。
细菌是地球上分布最广、繁殖最快的微生物。细菌能引起多种生物化学作用，尤其是厌氧细菌可以把沉积有机质分解成各种单体化合物和沥青质。在成岩作用初期阶段，细菌分解作用是主导作用。
温度可以加速化学反应进行。沉积有机质在埋藏深度不断加大，地层温度不断上升的情况下，有机质发生热解形成烃类。高温下，有机质变质作用增强，裂解成气态物质（甲烷）和石墨。在油气形成过程中，温度起主导作用。随着沉积有机质埋藏深度加大，压力升高，在中等温度（50℃）下，增加压力到30～70MPa时，类脂化合物室内模拟试验时产生烃。
压力可以促进加氢作用，使高分子烃变成低分子烃，使不饱和烃变为饱和烃，对形成石油的质量有影响。
催化剂是指能够加速有机质向油气转化的物质，但它本身在反应前后并不发生变化。室内研究表明，在150～200℃时硅酸铝能催化脂肪、氨基酸以及其他类脂化合物生成烃类化合物，膨润土也有催化作用。
三、油气生成阶段
有机质向油气转化，依据其作用因素和产物的不同，大致可以划分为三个阶段。
（一）生物化学生气阶段
有机质自沉积埋藏开始至1500m深度范围，压力增大，温度小于60℃，以细菌活动为主。有机质在细菌作用下发生分解，产生大量气态物质，如CH4、CO2、N2等。同时，阶段后期有极少量的碳数较高的液态烃形成。因此，此阶段只能形成气藏，而不能形成像样的油藏。
（二）热催化生油阶段
随着有机质埋深加大，地层温度、压力不断升高，细菌作用逐渐减弱，地热及无机催化作用起着主导作用。此阶段深度大约在1500～6000m，温度在60～210℃之间。其中在60～120℃、深度在1500～3000m范围内，有机质发生催化降解、加氢作用，大量的液态烃和气态烃形成，称之为“生油主带”。我们把有机质开始热解成为大量石油烃和气态烃的温度（约60℃）称为“生油门限温度”。在埋深3000～6000m、温度120～210℃阶段，温度的作用更为显着，有机质热解产生少量的气态物，先形成的液态烃部分裂解，形成湿气或凝析气。
（三）热裂解生气阶段
当埋深超过6000m、温度超过210℃时，有机质和已生成的石油发生降解，早期尚有少量的液态烃，但最终它们均裂解成为气态烃（CH4）和石墨，称之为“干气阶段”。
四、生油（气）层
能够生成工业数量的石油和天然气的岩石，称为生油（气）岩，也称为生油（气）母岩。由生油（气）岩组成的岩层称为生油（气）层，它是自然界生成石油和天然气的场所。
生油（气）层是由颗粒较细的沉积岩层组成。常有两类岩石：一是黏土岩，包括泥岩和页岩；二是碳酸盐岩，如泥晶灰岩、介壳灰岩、白云岩、礁灰岩等。生油（气）层的共同特征是：颜色较深，多为灰褐、黑色；颗粒较细；含有较多的分散状有机质（如微体古生物化石）和黄铁矿。
生油（气）层常形成于水体较为安静、有机质丰富的深湖相、半深湖相、前三角洲相、浅海相、潟湖相等相带。
生油岩的鉴别，目前已由定性的判断向定量的方法分析转变。定量确定生油岩是分析岩石中的各种地球化学指标，包括有机质丰度指标、有机质类型指标、有机质成熟度指标和有机质转化指标四类。
D. 石油是怎样运进“油藏”的
地下一座座“天然仓库”虽然具备了储藏油、气的条件，但库里却不一定有油、气，只有当油、气被运进来后，它们才能成为油、气藏。
流体因有压力差而流动，这种现象在地下也存在。被盖层和底层所夹着的一层层渗透性岩层，就像埋在地下的一根根大管子。当“管子”两端露出口的海拔高度有差别时，管中的水就要流动。如果入口处有水源源不断地补充，岩层中的水就将源源不断地流向出口。进入储层中的油、气就在这种水动力的作用下一面渗流、一面发生重力分异，进行着二次运移。
如果进入储层的油、气只是不停地随水渗流、分离，而不能聚集、保存起来，那它们终将随水流失；或者当它们随地下水进入水平地层中停顿下来时，就分散地漂浮在岩层内的水面上，不能形成有经济价值的矿藏。要形成有经济价值的矿藏，除了要有充足的油、气来源，有倾斜或弯曲的地层帮助油、气分离，有足够的压力推动油、气渗流外，还必须有合适的地方把分散的油、气聚集、保存下来。地下“天然仓库”正是具备这种条件的好地方。
当构造运动把原来水平分布的沉积岩层弄得七翘八拱时，其中的储层也变得像弯曲的管子似的。地质工作者把那种向新地层方向凸出的褶皱叫做背斜构造。具有盖层和储层的背斜构造就是一种能够储集油、气的天然仓库。
背斜内的油气水
流体在流动中总是选择阻力最小的地方通过。储层中的那些背斜和向斜（与背斜相反，向下凹陷的部分）对流体的阻力较大。当携带着油、气的水流经这些地方时，除非它具有足够大的压力，否则是不能直接经由背斜顶部或向斜底部流过的。一般，它都从背斜和向斜的两侧相对较平的地方流过，绕过阻力较大的地方。这样，背斜和向斜中就出现了一个液流停滞带。这种液流停滞的地方正好有利于在渗流途中已经初步从水中分离、聚集的油、气进一步进行重力分异。当这些油、气被水流携带到这里时，除了液流缓慢有利于它们穿过弯弯曲曲的孔隙向储层的上部浮起外，它们还遇到了倾斜的地层。上浮到储层上界面的油块或气泡所受到的浮力，除了用一部分平衡盖层对它的反作用力外，其余的部分就变成了沿着储层的上界面指向储层上倾方向的拉力。这个力克服了孔隙中的阻力，牵引着油块或气泡从四面八方沿着储层的上界面向上倾方向移动，在背斜的顶部渐渐聚集起来。这样，就完成了油、气的“二次运移”。
分散的油、气从生油层进入储层后，在浮力、水动力等的共同作用下，被运进仓库保存下来，就成了一座座天然的地下油、气库。地质工作者叫它们油、气藏。库中气最轻，浮在最上面，油次之，在气的下面；水最重，充满在油下面的整个渗透层中。库中的聚集物以油为主时，叫做油藏；以气为主则称气藏；既有油，又有相当数量的气，就叫油气藏。
底水与边水驱动
在任何一个天然地下仓库中，只要同时聚集着石油和游离态的天然气，气就一定占据仓库的顶部，这就叫做气顶。油下面的水在不同的情况下有不同的名称：如果储层很厚而其中含油、气部分厚度较小，或者构造比较平缓，在全部含油或含气面积下的油、气都有水从下面托住，这种水叫底水；反之，水如果呈环状从四周将油或气托住就叫边水。油气分界面在平面上的投影叫做含气边缘，其中内部的一条叫内含气边缘，外部的一条叫外含气边缘。