造福人类的“黑金”—石油
大庆石油科技馆
石油,顾名思义,就是石头中的油,主要是由碳和氢两种元素组成的多种化合物的混合物,常见的微量元素还有36 种,它多以液态形式蕴藏于地下岩石的孔缝之中,孔隙十分细小,大的只有人头发丝直径的十分之一,小的只有三十分之一,平均直径70-80 微米。它的颜也是多样的,不仅有常见的黑,还有黄、褐、红、绿等等。颜的不同主要取决于沥青质的含量,含量越高颜越深。密度一般介于每立方厘米0.75〜0.98g之间。
石油,无论是作为燃料,还是以它为原料衍生的成千上万种产品,几乎渗透到人类社会的所有领域,大到政治格局、经济结构,小到人们的日常生活,几乎都与石油息息相关。所以,有人把石油比作“工业的血液” ,称石油为“黑的金子”。
一、滚滚“黑金”何方来
1.纵观“史话”说石油我国是发现和使用石油最早的国家,据史料考证,我国发现石油的记载源于西周时期的《易经》:“泽中有火” , “上火下泽”,是对石油在湖泊沼泽水面上起火现象的描述,距今三千余年。
东汉班固所著的《汉书•地理志》中写道:“高奴县有洧水可燃”。是指现在的陕西延河一带,说明石油是像
水一般的液体,可以燃烧,距今已有1900 多年的历史。
南朝时期,人们将石油称为“石漆” ,范晔所著的《后汉书•郡国志》中写有:“县南有山,石出泉水,大如,燃之极明,不可食。”现指甘肃玉门一带,距今已有1580 多年的历史。
唐朝时期,石油被称为“火油” ,人们将其点燃,用于战争。在《元和郡县志》中,有关于突厥统治者攻打甘肃酒泉时,当地军民使用
“火油”的记载。同一时期,还开始在火药配方中,使用沥青,以控制火药的燃烧速度。这一技术,比外国早了近一千年。
北宋时期,沈括在《梦溪笔谈》中写道:鄜、延境内有石油,旧说高奴出脂水,即此也。”预言“此物后必大行于世”。“石油”一词,首用于此,沿用至今。
南宋时期,人们将石油制作成“石烛” ,用于照明,陆游在《老学庵笔记》中,就有关于“石烛”的描叙。
明朝时期,人们将石油用于制药,李时珍在《本草纲目》中写道:“主治小儿惊风, 可与他药混合作丸散,涂疮癣虫癞,治铁箭入肉” 。
明代以后, 石油开采技术逐渐流传到国外。宋应星所著《天工开物》中,把长期流传下来的石油化学知
识和开采技术作了全面的总结,该书十六世纪传到日本,十八世纪传到欧洲,成为世界科技史的名著之一。
新中国成立之前,我国几个主要油田为陕西的延长油田、甘肃玉门的老君庙油田、新疆天山北麓的独山子油田、台湾省苗栗县的出儣坑油田,年产原油量为十多万吨。
新中国成立后,石油工业实现了跨越式发展,石油年产量从1949 年底的12 万吨上升到现在的2.1 亿吨,为维护国家能源战略安全和国家经济建设做出了巨大的贡献。
2.石油生成亿万年
关于石油的成因有不少学术观点,
有机成因”学说
占主导地位,即石油和天然气是由远古时代死去的
各种生物体转化而来的。
伴随着沧海桑田的变迁,地球上水和氧气的不断富集,生物落成为装点大地和海洋的主体,种类十分丰富。在陆地上,大到恐龙,小到草木花朵乃至肉眼看不到的花粉和孢子体。在水中,有鱼类、贝类、
蜗牛、浮游动植物等等。他们经历了由低级到高级、由简单到复杂的演变过程。在地球发展历史的长河中,地质学家将其划分五代十二纪,如:寒武纪生命大爆发,出现了以三叶虫、线性海绵、奇虾为代表的海洋无脊椎生物。海洋、湖泊中的藻类和浮游生物大量繁殖。据观测推算,一个硅藻体在不受任何阻碍的条件下,一天之内可繁殖到和地球一样的大小!海洋中的浮游生物每年的死亡量可达5500 亿吨,同时,还有大量的生物遗骸被河流和风源源不断地携带到海洋和湖泊中,它们就是生成石油和天然气雄厚的物质基础。
因这些沉积物与空气隔绝、不易腐烂,经过几十万年以至几百万年,堆积厚度可达几百米甚至数千米,内部的热量不断聚集产生了发酵作用,使有机物中的纤维素、蛋白质和多糖大分子等被细菌降解,便形成了生成石油的母质-- 干酪根。
干酪根有腐泥型、混合型和腐殖型三种类型,大庆油田属于腐泥型干酪根,来源于水生浮游生物和藻类,具有相当高的生油能力,在地下温度60 C时开始转化生成石油,120 C 时转化生成天然气。石油只有在地层条件适宜的环境下,需要经过5000〜10000年才能形成一米厚的油层,可见石油的生成是多么漫长而又复杂的过程。
3.千米地下藏“黑金”
石油生成后,并不像我们想象的那样,哪里生成就储存在哪里,而是在地壳运动和地层压力作用下发生
运移,直到到合适的环境,才能够被保存起来。否则,就会通过岩石裂缝或断层跑的无影无踪。
集中保存的地方叫做“储油构造” ,由三部分组成:一是有油气居住的空间,叫“储油层” ;二是覆盖在储油层上面的不透油、不透水、不透气的岩石层,叫“盖层” ;三是封存储油层四周的圈闭条件。
储油构造类型可分为背斜构造、岩性构造、地层构造、断层遮挡构造、古潜山构造等多种类型。以背斜储油构造为例,它就像一口倒扣
的大锅,由于地质构造运动使盖层、储油层向上隆起,形成了圈闭油气的条件。“锅底”可形象比作盖层。这种储油构造具有代表性,是油气勘探的首选目标。
大庆油田长垣是典型的背斜构造带,它南北长145 公里,东西最宽处为60公里,含油面积1777 平方公里,石油地质储量45.6 亿吨。
二、从天到地寻“黑金”
1.揭开盆地的秘密
盆地就像一个放在地上的大盆子, 多数都是四周为高原或山脉、中间为丘陵或平原的地形。我国境内有大小盆地70 个,如:松辽盆地、塔里木盆地等。
那么,这些大小不一的盆地是怎样形成的呢?主要是在
地壳运动作用下,地下的岩层受到挤压或拉伸,就会使有些部分的岩石隆起,有些部分下降,下降部分被隆起部分包围,盆地的雏形就形成了。石油和天然气的形成和富集成藏也与地壳运动有着密切关系。
许多盆地在形成以后还曾经被海水或湖水淹没过,如: 四川盆
入肉
地。后来,随着地壳的不断抬升,加上泥沙的淤积,盆地内部的海、湖慢慢地退却干涸,曾经生活过的大量生物死亡以后被埋入淤泥中,就会成为形成石油的物质基础。
认识盆地,首先要了解盆地性质,通过重力、磁力勘探,搞清盆地基底情况。认识盆地,还要通过观察、分析盆地周边出露的岩层,掌握盆地内部情况,推测内部沉积岩的厚度等。同时,认识盆地,还要掌握盆地的石油地质特征,到生油岩层。
2.地质踏勘寻油踪
地质踏勘是石油地质工作者在盆地内寻石油最为常见的方法。通过在野外观察天然的岩石“露头” ,以便查明石油生成和聚集的有利地带。
松辽盆地总面积26 万平方公里, 在距今7000 万年前,是一个巨型湖盆, 南起长白山,北至大兴安岭, 跨越东北三省。
1955 年秋天,东北地质局在长春成立了以韩景行为组长的石油
地质踏勘组,沿着第二松花江和哈尔滨- 沈阳铁路线开展油气苗调查。发现了具有良好生油能力的“松花江统” 地层,并指出“松辽平原可能具有含油远景,建议尽快开展大规模的地球物理勘探” 。
3.重磁电震显身手
地球物理勘探是在盆地中寻储油构造的极为重要的手段,它主要包括重力勘探、磁力勘探、电法勘探、地震勘探和化学勘探等多种方法。
重力勘探的基本方法就是按照设计好的测点,用精密的重力仪在野外逐一观测,测出因地下岩层密度差异而引起的重力异常。以此了解
地层的岩性和起伏状态,可初步推断哪
些地方可能会存储油构造
磁力勘探的基本方法也是按照设计好的测点,用磁力仪在野外逐一观测,测出因地下岩石的磁性差异而引起的磁场相对变化,以此,了解基底起伏和内部构造,与重力勘探结合,更有利于寻储油构造。
电法勘探的基本方法就是在地面两点供入直流电,若地下埋藏着导电性与周围岩石不同的地质体,电场会发生扭曲。当电阻率很高的石油侵入岩层后,就会形成高电阻层,为寻储油构造提供地质信息。
地震勘探的基本方法就是通过在地下埋设或震源车,人工击发地震波,通过在地面部署检波器,接收地下不同岩层界面的反射波,可确定岩层界面的埋藏深度和形状,认识地质构造,寻油气圈闭。
松辽盆地首次地质踏勘结束后,1956 年开始了大规模的地球物理勘探,完成了40 万平方公里的航空磁测,24 万平方公里的重力普查,14 条电法勘探大剖面,搞清了盆地的地质构造。指出了松辽平原是含油远景极有希望的地区。1958 年2 月,时任中央书记处总