沉積物中的有機(jī)質(zhì)變成石油和天然氣的過(guò)程也就是有機(jī)淤泥變成巖石的過(guò)程。也就是說(shuō),生油和成巖是同時(shí)進(jìn)行的。應(yīng)該說(shuō)明的一點(diǎn)是,這里所說(shuō)的“同時(shí)”并不是嚴(yán)格地指生油和成巖是同時(shí)開(kāi)始,同時(shí)結(jié)束的(因?yàn)檫@個(gè)問(wèn)題至今仍是油氣成因?qū)W說(shuō)中沒(méi)有解決的問(wèn)題之一)硫化機(jī)。但可以肯定的是初生的石油是分散地、星星點(diǎn)點(diǎn)地分布在正在壓實(shí)、固結(jié)的生油層里的制砂機(jī)。
能夠生成石油的巖石層隨著沉積盆地的下沉在不斷地下沉。在生油層內(nèi),油、氣漸漸生成,在生油層上部,沉積物不斷加厚。生油層所承受的壓力越來(lái)越大,組成巖石的固體顆粒也就越靠越緊,存在于這些顆粒之間的水和初生油、氣也就越來(lái)越“呆”不住了,zui后,可被擠榨出生油層。上覆地層的這種作用就像一部巨大的榨油機(jī)。這部“機(jī)器”靠上覆地層的靜壓力把生油層中的絕大部分水和油、制磚機(jī)氣“榨”出來(lái)。
初生油、氣被趕出生油層后又往哪里去呢? 我們知道,沉積巖是成層分布的。在生油層附近常常有儲(chǔ)層存在。相鄰的儲(chǔ)層就是初生油、氣落腳的地方。在成巖過(guò)程中,那些顆粒較細(xì)小,含水較多的泥質(zhì)沉積層(如生油層)的可壓縮性較大,而顆粒粗大、結(jié)構(gòu)堅(jiān)硬的砂質(zhì)沉積層和礫石沉積層可壓縮性卻相對(duì)較小。在固結(jié)成巖以后,后者內(nèi)部的孔隙仍然較多,孔隙與孔隙之間的連通性也好。由于砂粒、礫石組成的巖石骨架承受著上部地層的全部重壓,所以,在儲(chǔ)層孔隙中的水所承受的壓力一般就只相當(dāng)于該處的靜水柱壓力。初生油、氣從生油層中被趕出來(lái)后就鉆進(jìn)了壓力較低的儲(chǔ)層孔隙中,開(kāi)始它“新的生活”。因?yàn)樯蛯痈浇撵o水柱壓力比生油層所承受的上覆地層對(duì)它的壓力低得多,所以被榨出的油、氣不僅能進(jìn)入生油層上部的儲(chǔ)層,也可進(jìn)入生油層下部的儲(chǔ)層。
有的學(xué)者認(rèn)為,油、氣被上覆巖層的重壓趕進(jìn)儲(chǔ)層是沿兩個(gè)方向進(jìn)行的。除了沿垂直于層面的方向直接進(jìn)入相鄰的儲(chǔ)層外,還在壓力差的作用下,沿平行于層面的方向向儲(chǔ)油層運(yùn)移硫化機(jī)。因?yàn)橥怀练e層的不同部位所承受的重壓不同,壓縮性也不同。愈是接近沉積盆地的中心,沉降的幅度愈大,沉積物愈厚,生油層所承受的壓力愈大,可壓縮性也愈大;愈是接近湖、海的邊緣,接近水流較強(qiáng)、較快的地方,可壓縮性愈小,越有利于油氣的保存。在這些地方,生油層也常常變成了儲(chǔ)層。
硫化機(jī) 也有一些學(xué)者認(rèn)為,在成巖的初期,只有一小部分有機(jī)物質(zhì)變成了油、氣,并被上覆地層的重壓壓進(jìn)了儲(chǔ)層。大部分油、氣是在生油層沉降到更深的地方后才生成的。這時(shí),巖層在大幅度沉降中被擠壓而產(chǎn)生褶皺和斷裂。在深處生成的油、氣是在上覆地層的重壓下沿著這些裂縫向上運(yùn)移到上部的儲(chǔ)層中的。
沉積盆地的不斷下降,沉積物質(zhì)的不斷增厚,不僅對(duì)下部的生油層起了榨油機(jī)的作用,而且由于深度的增加,溫度也隨之增高,對(duì)油、氣的運(yùn)移增加了有利條件。一方面,由于巖石和流體的膨脹系數(shù)不同,受熱后,流體要比巖石顆粒膨脹劇烈。溫度的升高幫助流體從巖石顆粒之間往外擠。這樣,外榨內(nèi)擠,初生油、氣就離開(kāi)它們生成的地方。另外,溫度的增加又使流體的黏度減小,流動(dòng)性增加,甚至使其部分或全部變成蒸汽或氣體,更有利于流體的運(yùn)移。
液壓機(jī)近年來(lái),在油、氣從生油層壓進(jìn)儲(chǔ)油層的問(wèn)題上又出現(xiàn)了一些新看法。
有學(xué)者提出了一種“微裂縫”理論。認(rèn)為,隨著上覆地層的增厚、生油層中溫度的增加,使其中的氣態(tài)碳?xì)浠衔锱蛎?,?huì)在生油層中造成許多微裂縫。油、氣就在靜壓力的作用下通過(guò)這些微裂縫排出生油層,進(jìn)入儲(chǔ)層。當(dāng)油、氣排出后,生油層中流體體積恢復(fù)到膨脹前的水平,生油層內(nèi)部壓力也隨之恢復(fù)到原來(lái)水平,微裂縫也就閉合。隨著生油層的繼續(xù)下沉,上述過(guò)程又可再次發(fā)生。
一般條件下,水對(duì)碳?xì)浠衔锏娜芙饽芰κ呛苋醯?,?duì)非碳?xì)浠衔锏娜芙舛葏s較高。但當(dāng)水中溶解了非碳?xì)浠衔锖螅诘貙拥臏囟?、壓力條件下,它溶解碳?xì)浠衔锏哪芰σ簿痛蟠蟮卦黾恿?。水不但可以將巖石顆粒表面的碳?xì)浠衔飫冸x下來(lái),而且可以把有機(jī)物殘骸中的碳?xì)浠衔锍樘岢鰜?lái)。水和“天然榨油機(jī)”互相配合就把碳?xì)浠衔飶纳蛯又写罅康財(cái)y帶入儲(chǔ)油層。
“天然榨油機(jī)”的動(dòng)力除了上覆地層的壓力,即靜壓力外,還有地殼運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的壓力,即動(dòng)壓力。動(dòng)壓力使沉積巖進(jìn)一步壓實(shí)、變形,也會(huì)把其中的流體壓向壓力較小的地方。此外,碳酸鹽巖生油巖層在成巖過(guò)程中的礦物結(jié)晶作用也是一種“榨油”的動(dòng)力。這種作用一方面排擠混雜在未結(jié)晶的碳酸鹽巖中的流體,另一方面又造成無(wú)數(shù)大大小小的裂縫,給流體的運(yùn)移、儲(chǔ)集創(chuàng)造了良好條件。