沉積物中的有機(jī)質(zhì)變成石油和天然氣的過程也就是有機(jī)淤泥變成巖石的過程。也就是說,生油和成巖是同時進(jìn)行的。應(yīng)該說明的一點是,這里所說的“同時”并不是嚴(yán)格地指生油和成巖是同時開始,同時結(jié)束的(因為這個問題至今仍是油氣成因?qū)W說中沒有解決的問題之一)硫化機(jī)。但可以肯定的是初生的石油是分散地、星星點點地分布在正在壓實、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。
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層存在。相鄰的儲層就是初生油、氣落腳的地方。在成巖過程中,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)堅硬的砂質(zhì)沉積層和礫石沉積層可壓縮性卻相對較小。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后就鉆進(jìn)了壓力較低的儲層孔隙中,開始它“新的生活”。因為生油層附近的靜水柱壓力比生油層所承受的上覆地層對它的壓力低得多,所以被榨出的油、氣不僅能進(jìn)入生油層上部的儲層,也可進(jìn)入生油層下部的儲層。
有的學(xué)者認(rèn)為,油、氣被上覆巖層的重壓趕進(jìn)儲層是沿兩個方向進(jìn)行的。除了沿垂直于層面的方向直接進(jìn)入相鄰的儲層外,還在壓力差的作用下,沿平行于層面的方向向儲油層運移硫化機(jī)。因為同一沉積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,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移到上部的儲層中的。
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,對油、氣的運移增加了有利條件。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,更有利于流體的運移。
液壓機(jī)近年來,在油、氣從生油層壓進(jìn)儲油層的問題上又出現(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?,會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這些微裂縫排出生油層,進(jìn)入儲層。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)到原來水平,微裂縫也就閉合。隨著生油層的繼續(xù)下沉,上述過程又可再次發(fā)生。
一般條件下,水對碳?xì)浠衔锏娜芙饽芰κ呛苋醯?,對非碳?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,而且可以把有機(jī)物殘骸中的碳?xì)浠衔锍樘岢鰜?。水?ldquo;天然榨油機(jī)”互相配合就把碳?xì)浠衔飶纳蛯又写罅康財y帶入儲油層。
“天然榨油機(jī)”的動力除了上覆地層的壓力,即靜壓力外,還有地殼運動產(chǎn)生的壓力,即動壓力。動壓力使沉積巖進(jìn)一步壓實、變形,也會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程中的礦物結(jié)晶作用也是一種“榨油”的動力。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,另一方面又造成無數(shù)大大小小的裂縫,給流體的運移、儲集創(chuàng)造了良好條件。