陆相生油理论

石油及天然气地质学——论述陆相生油理论
地质1201班
李楠
032120113
简述
20世纪初，中东、北美、欧洲及前苏联的油气大多是在海相地层中发现的，因此，那些地方的石油地质学家们几乎无一例外地认为只有海相沉积地层才能生成油气，这便是所谓的海相地层生油论。

其中有一些石油地质学家（如富勒、克拉普等）还来中国作过石油地质调查，当看到中国大陆地表地层大多为陆相地层时，便认为“中国自石炭纪以后的地层主要是陆相成因，绝大部分地层缺少能够生成大量石油的富含有机质的页岩”，出版物中把中国与日本、澳大利亚、土耳其等列为石油远景最差的国家。

这种观点一度影响了中国石油地质学界，几乎阻碍了中国石油工业的正常发展。

可幸的是中国石油地质学家没有被海相生油论所禁锢。

潘钟祥、谢家荣、翁文灏、孙健初等对“非海相不能生油”的理论提出了质疑。

最早提出“陆相生油”的是潘钟祥，而后黄汲清、翁文波、李春昱、陈贲、尹赞勋、阮维周、王尚文、高振西等学者先后都论述了石油同陆相沉积的关系。

解放后，我们在松辽平原，华北平原进行了大规模的油气勘探，终于在陆相地层中发现了大庆油田、大港油田、华北油田、辽河油田、胜利油田、中原油田等油田，用勘探实践确立了陆相地层生油论，这是中国石油人对世界石油地质学理论的重大贡献。

一、陆相地层的特点
陆相层序地层与被动大陆边缘海相层序地层之间存在较大的差异。

陆相盆地沉积受多种因素控制，而且不同类型盆地的主要控制因素又各不相同，造就了陆相盆地沉积类型多、相变快、横向连续性差、纵向上层序厚度变化大，频繁的湖侵湖退使湖盆沉积垂向上韵律变化快；因此陆相层序地层的形成、结构和模式更为复杂，研究更为困难。

在研究与实践中，中国学者根据陆相盆地的边界特征、体系域边界特征、初始湖泛面和最大湖泛面、是否有坡折带等因素，建立了符合中国盆地沉积实际的坳陷型盆地和断陷型盆地层序地层格架和模式。

控制陆相地层层序发育的因素主要是湖平面的变化、构造、气候、基准面的变化和物源的供给，特别是构造和气候显得十分重要，它们直接控制了湖平面的变化。

陆相地层是由陆相环境下所形成的地层，如河流、湖泊、冲积扇等等，岩性上以碎屑岩最为多见（砂岩、砾岩、泥岩等）。

一般地层厚度变化较大，横向上分布不均匀。

陆相盆地控制因素主要为构造作用，构造作用觉得了陆相盆地中断裂多、分割强、坳陷小、近物源、多物源、沉积厚等特点；陆相盆地的另一重要控制因素为气候，尤其是与外海沟通不畅的内陆湖，受气候控制，促成多沉积旋回的特点。

陆相地层的层序由于构造活动的大小不同有以下特点：几何形态复杂，内部各级构造单元对沉积充填均有独立的影响能力，在构造活动强烈阶段所发育的地层，由于沉积多中心，断裂控相作用活跃，地层对比难以在区域上展开；陆相沉积环境通常可分出流域盆地，汇水盆地两大区域，流域盆地以冲积扇，河流沉积为主，内部侵蚀作用较强；汇水盆地以湖泊三角洲，沼泽沉积为主，其沉积层序特征差异较多。

塔里木盆地是我国最大的内陆盆地,面积为56万平方公里,预测油气资源量达191~205亿吨,是我国最有希望的油气资源战略接替区.但与国外大型油气盆地相比,塔里木盆地地质结构复杂,勘探难度罕见.通过"七五"、"八五"两个五年计划连续攻关,在塔里木油气地质条件、成藏特征及油气富集规律等方面取得了丰硕的科研成果,并取得了较好的效益.为促使塔里木盆地在本世纪末和下世纪初真正成为我国油气资源的接替区,在"九五"国家重大科技项目计划中,再次组织了针对塔里木盆地的油气攻关,并在以下两方面取得了重大进展：一、石油地质认识进一步深入研究开发塔里木的战略思想是,以含油气系统理论为主统一计划,围绕发现落实构造圈闭和地层、岩性圈闭,重点进行油气评价预测,选择勘探靶区,促进增储上产.通过动用油气地质新理论和先进的技术方法,对塔里木盆地各含油气区块控油条件和成藏机制、油气富集规律进行了深入研究.特别是通过对塔中、塔西南塔北隆起过程、成烃过程、成藏过程、变盆改造过程的研究,进一步揭示出油气分布与富集规律.并首次运用层序地层学,发现沿塔中1号断裂带1600平方公里,是奥陶系潜山有利勘探区,并得到实践证实.初步为"九五"最终提交4-7亿吨石油和1200-1600亿方天然气储量提供了地质依据. 二、油气勘探取得一系列重大突破三年来,在塔里木盆地发现大中型油气田7个,新增探明加控制储量油气当量4.4714亿吨（其中油7600万吨,气3711亿立方米）.在五个地区取得油气勘探重大突破：其中,在玛扎塔克构造带初步探明含气面积188平方公里,天然气储量630亿立方米,成为我国陆上最大的单个气田；在塔中1号断裂潜山带发现东西长160公里,面积达1600平方公里的奥陶系灰潜山油气富集带,已控制含油面积55.1平方公里,石油储量1567万吨,天然气67亿立方米；库车坳陷克一依构造带东西段全线油气勘探取得重大突破,中部克拉2构造的下第三系底砂岩一白垩系巴什基厅克组发现高产气层,含气面积55平方公里,幅度380米,预天然气储量达1964亿立方米.东部依南2井自上第三系、下第三系、侏罗系,乃至石炭系,均发现油气显示,含气面积98平方公里,含气层厚102.5米,预测天然气储量1635.24亿立方米；轮南潜山油气勘探在新技术支持下,新增油气预测储量10025.5万吨；塔中16号石炭系油藏及塔中6-101石炭凝析油气藏范围扩大,新增探明加控制储量1800万吨.
二、陆相地层的生油原理
从狭意的石油成因角度讲( 即不包括成藏) , 其核心是成油母质的丰度、质量及其向石油的转化, 其精髓即在70 年代得以完善提出的干酪根热降解成油理论。

按此理论, 只要在陆相地层中有足够丰富的有机质, 又具有在热力作用下降解为油气的地质条件, 则陆相生油和海相生油在本质上是相同的, 是无原则差异的。

因此, 讨论陆相生油, 或者更确切地说陆相能否形成大、中型油气田是陆相沉积能否蕴含足够丰富的有机质, 这些有机质能否具有可以转化为油气的特性, 即在陆相条件上能否形成量丰质优的油气源岩, 如果可以是什么样的条件, 也就是说与海相生油相比, 对陆相生油问题更为尖锐、更为明确地提出了陆相生
油所必需的环境条件问题。

中国丰富的陆相油气资源是由陆相生油岩形成的。

这些生油岩在空间展布上具有广泛发育的特点,形成了晚二迭世、晚三迭世、早白垩世和早第三纪四个主要生油期。

陆相生油岩的若干基本地质特征是:大型沉积盆地是陆相沉积和生油岩系发育的广阔场所；陆相沉积发育有多时代和多层组的生油岩系；陆相生油岩系具有多种生油建造类型；陆相沉积盆地内的生油凹陷是油气聚集的主要供给体。

陆相生油岩的主要形成条件:古湖盆的存在和发育是生油岩系形成的首要前提；丰富的生油母质是生油岩形成的物质基础；生油母质的良好的保存和转化是生油岩形成的必要条件。

在油气有机生成学说中，存在着早期生油说与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（裂）解生成大量石油和天然气。

古气候和构造因素的复合叠加, 构成一种有利生物繁衍, 形成丰富的有机体的堆积, 适宜的沉积条件下有利于生物有机体的埋藏、保存和向油气转化无疑是陆相油气形成的基本环境要素。

可以认为干酪根降解成油强调的是油气形成的热力学和化学机制, 而陆相、潮湿、拗陷、一类理论强调了环境对陆相油源层的控制意义, 也许可以将陆相大、中型油气形成的地学构架之一表述为“环境控源, 源控藏”。

三、陆相生油与地球化学
石油成因理论的主体仍是干酪根热降解成油, 从这个角度出发就应当定量地确定陆相有机质质量上是否为有效的成分, 数量上不仅可以从烃源中排出并可提供形成大、中型油田的量。

B. T issot 根据干酪根的H, C, O 元素的组成和原子比例将其分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型,Ⅰ、Ⅱ型为有利于生油的母质, 其组分相对富含氢, 我国黄第藩等基于中国情况, 为更有利于陆相烃源岩评价将干酪根分为3 类5 种, 即标准腐泥型(Ⅰ1) 、含腐殖的腐泥型(Ⅰ2 )、中间型或混合型(Ⅱ) 、含腐泥腐殖型(Ⅲ1) 、标准腐殖型(Ⅲ2) , 并提出了干酪根岩石热解分析类型指数标准。

研究表明, 陆相沉积中同样可以存在成油潜力很大的Ⅰ、Ⅱ型干酪根。

与国外研究相似, 在评价生油岩的优劣时最主要的几项指标, 通常以有机碳对全岩所占百分数为标准, 同时讨论岩石中可溶有机质氯仿沥青“A”和其中总烃的数量。

四、陆相石油的特点
从世界范围看，有两个基本事实：一是大多数含油气盆地的生油岩是海相沉积地层；二是世界上产油量多，储量规模最大，最丰富的含油区在中东地区，石油产量、储量占世界石油总产量、储量的70％以上，而这一地区生油岩也都是海相地层。

这两个事实清楚地说明，世界范围内海相生成的石油十分广泛，一般情况下也最丰富，而陆相生成的石油较具局限性。

沉积物中有机质得以保存的关键因素是环境的缺氧程度。

一般来说，海洋的
咸水环境相比陆相淡水环境更有利于有机质的保存（即便是海洋咸水环境下，沉积物中的有机质也只能保存原始有机质的0.1％）。

当陆相湖泊达到半深水、深水湖泊环境时，同样也有利于有机质的堆积与保存，但一般情况下总体规模不如海相盆地。

以陆源高等植物为主的陆相沉积地层中的有机质以木质类纤维素为主，含类脂物少。

当陆相沉积层发育了深水湖泊为主的盆地时，其有机质性质也会改变，大量的湖生生物得到繁殖，使有机质类脂成分增加，形成较丰富的石油。

陆相沉积盆地多分布在山前、山间活动区域，规模相对较小，并常受造山活动、断裂活动等的影响，油藏保存条件不够理想。

陆相石油以石蜡型为主，部分为石蜡-环烷型，饱和烃占石油的60-90%，芳烃占总烃的10-20%。

含蜡量高是陆相石油的基本特征之一。

世界上高蜡石油都产于陆相环境中。

根据我国陆相石油的分析资料，含蜡量普遍大于5%，一般为10-30%，个别可达40%以上。

陆相石油一般为低硫石油。

含硫量主要与蒸发盐或碳酸盐母岩的沉积环境（主要是盐度）有关。

因此个别盐湖或湖相蒸发岩系中的石油，也可以是高硫石油。

陆相石油中钒、镍含量较低，且V/Ni＜1。

陆相石油富含镍卟啉。

陆相石油的δ13C值一般小于-29‰。

五、陆相油气生成的衍生热点
陆相沉积中的有机质由于有足够丰度和具有成油成气的组分,从而在中新
生代陆相地层广布的我国发现了一批大、中型陆相油气田, 而陆相有机质的物质特性使得陆相油气生成在近20余年间衍生出油气地质学的3个热点领域, 即煤成气、煤成油和未熟-低熟油气。

煤主要形成于陆相和海陆交互相。

煤和油气有一定相关性，但作为陆相天然气资源重要来源的认识在我国则始于70 年代末80 年代初。

目前我国将探明储量大于100 亿立方米的气田划为大、中型气田, 至1997 年底已探明的大、中型气田属煤型气田者达23 个, 占全部探明的大、中型气田总储量的63. 1%。

作为陆相沉积油气生成理论的衍生热点之一, 煤成气的理论对生产实践的指导功不
可没。

煤系中常伴生有油, 即煤可以形成石油, 但能否形成并经排驱储聚达大、中型油田规模, 则存在不同认识。

主要疑点在于成煤环境和成油环境是有差异的。

油源岩形成于还原性较强的条件, 煤系多形成于氧化性较强的环境, 而还原性环境对于有利于成油母质的堆积、保存和其后向石油的转化都是具有关键意义的。

一个更大的疑点是煤系有机质特别是煤系中的煤, 由于煤的强吸附性, 在煤形成烃类后是否可以有效地排出并达到足以形成工业储聚的量。

研究表明从干酪根分类的角度, 煤系有机质是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型干酪根的复合体, 只是不同煤系有机质中干酪根的复合比例不同而已。

煤系泥岩和煤有的就属较好的生油岩。

未熟-低熟油气的形成及其成藏是油气地学前缘领域之一, 也是陆相成油
母质特性所决定的陆相生油理论的衍生热点之一。

干酪根热降解成油理论的成油的主峰大致在R o ≈0.7%～ 1.1% 之间, 这个区间即所谓液态窗, 在生油门限
源岩所形成油的地质实际资料所获得。

它实际与这些成油母质的主体为水生生物, 为藻类等物质相关, 研究表明, 该类物质在热力作用下降解为烃类其所需的活
化能, 以热演化标尺R o 表示时, 主生油阶段大致相当于R o ≈0. 7% ～ 1. 1%
的范围。

实际上不同有机质热降解成烃所需的活化能是不同的, 在陆相沉积条件下, 陆源有机质是成油母质的重要来源, 有时甚至是主要来源, 而陆源有机质的成分是较复杂的, 其成烃特性也差异很大。

六、中国陆相生油理论的发展与实践
据M.T .哈尔布蒂等人对国外2 60 多个大油田的统计资料, 几乎全是在海相沉积地层中找到。

并且其中有92 % 是与中新生代海相地层分不开的。

然而, 翻开我国大陆地质演变的历史, 古生代末期的海西运动, 秦岭一昆仑山以北和东南广大地区, 几乎全部隆起成陆或褶皱成山, 海水退到了西藏、西南一带。

到了中生代,由于三叠纪印支运动, 基本上结束了南海北陆的局面, 使我国南、北陆地连成一片。

从而进入了一个以陆相沉积为主的新的地质发展阶段。

陆相沉积是我国中新生代重要地质特点。

正是由于在世界主要油田形成的中新生代, 我国广泛发育着陆相沉积, 而缺乏海相沉积。

所以一些西方学者断定“中国贫油”。

但是, 我国的石油工业正是在陆相地层中发现油气田开始的。

1 9 07 年清政府雇用外国钻井队, 在延长油田钻井采油, 这是中国近代石油工业的开始。

1 9 3 8 年地质学家孙健初沿着玉门附近的石油河追索而上, 发现了老君庙油田。

同年,在有泥火山油气苗的新疆准噶尔盆地南缘, 发现了独山子油田。

我国的陆相生油理论正是在勘探找油实践过程中产生和发展的, 它的产生和发展也有力地指导了我国石油勘探工作的开展。

回顾陆相生油理论的发展, 在我国大致经历了三个阶段: 四十年代推断阶段; 五十至六十年代地质分析论证阶段; 七十年代以来属于有机地球化学研究阶段。

潘钟样早在1 9 4 1 年根据我国西北及四川地区陆相沉积地层中发现的油气田, 提出了“石油不仅来自海相地层, 也能够来自淡水沉积物”。

接着, 1 9 4 3 年黄极清指出新疆主要生油岩系是侏罗系和第三系下部, 属陆相沉积了,王尚文认为老君庙油田生油岩系是陆相沉积的白圣系。

1 9 5 0 年高振西列举了甘肃、青海、新疆等地石油生成与湖相白奎系地层的关系, 认为“凡湖相白蟹纪地层分布之区, 均应为探寻石油之对象”。

五十年代以后, 随着石油工业的发展, 我国陆相生油研究有了重大进展,从一般地质推断, 进入到从地质演变入手, 给合岩石化学分析资料进行生油条件研究的地质分析阶段。

随着在西北地区陆相沉积盆地中不断发现新油田, 五十年代后期, 不少人对于陆相生油的一些基本特点和生油条件进行了探讨和初步总结。

如田在艺等人分析了准噶尔、塔里木、鄂尔多斯、四川、柴达木、酒泉等盆地的油气形成的地质条件, 认为陆相生油岩系形成的基本特征是, 下降幅度大的中、新生代沉积坳陷, 湖水扩大的地质条件, 盆地封闭的沉积条件, 湿润气候下的湖沼相沉积。

1 9 5 9 年中国科学院侯德封及兰州地质研究所,总结了中国西北地区陆相油气田形成条件。

指出了陆相生油与海相生油一样, 取决于三个条件: 一是有机质的数量, 二是有机质堆积的地质条件和沉积环境, 三是有机质转化为石油的条件。

陆潮湿坳陷中的淡水湖泊是石油生成的源地。

兰州地质研究所等单位并从六十年代初期开始对青海湖进行现代沉积的考察, 在第四纪沉积物中发现有沥青的形成, 证明了在近代陆相沉积中有烃类新生作用存在，对西北地区陆相生油
的认识, 有力地指导了我国东部地区的石油勘探。

1 9 5 9 年在松辽中新生代陆相沉积盆地中发现了大庆油田。

第一次证实了在陆相沉积地层中, 不仅能生油, 而且能够生成大量的油, 形成大油田。

胡朝元、胡见义等人利用岩石地球化学等分析资料最早分析了大庆油田石油生成问题, 认为陆相同海相一样, 生油母质的富集是石油生成的先决条件, 稳定的还原环
境是有机物发生转化的必要条件, 而有机物转化成石油却必需依赖压力和温度
的因素。

这样, 在五十年代到六十年代, 在我国中新生代陆相沉积地层中找到了一个又一个油田。

在石油勘探过程中, 我国石油地质工作者从地质演变特点结合地球化学分析资料, 先后总结了陆相生油的基本条件, 明确了陆相同海相一样, 都可以生
成丰富的石油。

这不仅坚定了发展我国石油工业的信心, 而且分别评价了各盆地的生油层和生油区。

并且, 从陆相沉积盆地一般生油区控制了油气田分布大致范围这一基本规律出发, 预测了各盆地含油远景区, 有利地指导了右油勘探工作
的开展。

继大庆油田之后, 在渤海湾地区又相继发现了胜利、大港、辽河等油田, 赢得了我国石油工业的持续发展。