能源地质学-1剖析

能源地质学琚宜文等

办公室：玉泉路校区教学楼612

E-mail:juyw03@163.com

Tel:010–88256466

中国科学院大学地球科学学院首席教授琚宜文教授中国科学院大学地球科学学院

主讲教授何家雄研究员中国科学院广州地球化学研究所

——主要讲授天然气水合物的成因和分布等章节

胡圣标研究员中国科学院地质与地球物理研究所

——主要讲授地热能特征及其利用等章节助教:谭锋奇讲师玉泉路校区教学楼234E-mail:

fengqitan@163.com

Tel源与我们息息相关

——

工作、学习与生活人类已进入低碳经济时代什么是能源?能源的实质是什么？本课程为何设定为能源地质学?地热资源地热资源是指能够为人类经济地开发利用的地球内部的热资源，也是一种清洁能源中国地热资源分布较广，资源也较丰富。据预测，据初步估算，全国主要沉积盆地距地表两千米以内储藏的地热能，相当于两千五百亿吨标准煤的热量地热资源主要分布于构造活动带和大型沉积盆地之中，前者资源量较集中，如藏、滇、川带和东南沿海(闽、赣、粤、台)带以及辽东-胶东一带；后者资源分布面广，如华北盆地京津唐地区目前已发现地热点2000多处，己经进行过不同程度勘查的有739处。以低于150度的中低温地热资源为主；高于150度的地热资源主要分布在西藏、云南和台湾。在西藏羊火井硫磺矿地区打出一口水温高达329.8度的高温地热井

2007年5月，我国南海海域成功钻获“天然气水合物”实物样品

引言:

先看几组新闻图片

长沙一区法院点蜡烛开庭

2008年春，湖南遭遇50年一遇的冰雪天气，24日长沙市芙蓉区法院停电。一起交通事故案的双方当事人前来开庭，但因为没电，法庭光线太暗。看着立案庭副庭长徐奕站在法庭门口冷得直哆嗦的当事人、代理人和律师，想到躺在病床上因车祸成植物人的受害者还等钱治病，徐奕决定点蜡烛开庭。

徐奕和两名陪审员、书记员点燃了7支蜡烛，庭审进行。没电，电脑不能使用，书记员小范于是用手写记下了5页庭审笔录，手冻得红肿。这次开庭一共进行了两个小时胡锦涛总书记在专机上

研究抗雪救灾胡锦涛总书记冒着零下20多度的严寒，来到大同煤矿集团大唐塔山煤矿有限公司400多米深的矿井下,说:

现在灾区需要煤，电场需要煤。有了煤，才能够发电

国家“十一五”规划重大项目——西气东输二线工程开工仪式在人民大会堂隆重举行从土库曼斯坦等中亚国家进口的天然气源源不

断地输送到沿线中西部地区、长三角、珠三角等用气市场

世界能源大会探讨能源与政治等问题

世界能源理事会主席安德·凯易在世界能源大会开幕式上致辞。围绕“在相互依存世界中的未来能源”这一主题。为期5天的第20届世界能源大会当日在罗马开幕，4000多名代表与会，共商应对全球能源问题对策。丝绸之路经济带欧亚丝绸之路经济带欧亚中心西气东输东海问题南海问题博鳌亚洲论坛上海经合组织欧亚经济论坛雁栖湖国际会都海洋丝绸之路经济带中国科学院大学：简称国科大UCAS

（中国科学院研究生院）

科教融合：国家怀柔雁栖湖创新基地

——中国最早的研究生院

——亚洲规模最大的研究生院

——办成世界一流以研究生为主体的大学雁栖湖：国际会都思维变革烃源岩：泥页岩：干酪根Ⅰ和Ⅱ煤层：干酪根Ⅱ和Ⅲ储层：地层中都是储层，包括常规储层和非常规储层国外海相生油中低阶煤煤层气海相页岩气中国陆相生油—大庆油田高阶煤煤层气—沁水煤层气田陆相海陆交互相多种气体资源综合开发盆地蕴藏着多种能源:

常规能源非常规能源（包括非常规气）非常规天然气：煤层气、页岩气、致密砂岩气、天然气水合物天然气水合物深水区和冻土带常规油气藏常规油气藏非常规天然气非常规天然气常规油气藏多气综合开发技术

怀俄明大格林河盆地其中有口直井，3年半的时间，单井累计产量3848×104m3，单井日产量2×104m3深度963-1298m粉河盆地10余口直井，单井日产量均在10多万立方米以上PowderRiverBasinGreaterGreenRiverBasinWindRiverBasinBigHornBasinDenver-CheyenneLaramieBasin地区井数井号深度（m）日产量（m3）说明彩南1彩5042567~25837300天然气兼探煤层气29国内外也具有一定的实践经验可借鉴学习与思维：老师：不仅仅是传授知识，而是

引导思维研究生：

启发思维

以发现问题，提出问题，寻求科学问题的解决

在探究中学习在讨论中学习在实践中学习

——

拓宽思维GoalofStudy

Ifouruniversityhasanysinglegoal,itistoencouragepeopletoknow

howtoaskquestionsandhowtogoaboutgettinganswers.Theaimofourcurriculmandfacultyhasalwaysbeen

todevelopthinkersandproblemsolvers如果说研究生教育有一个目标的话，该目标就是鼓励人们懂得如何去提出问题和探求其答案能源资源—

推动世界工业革命—

国家可持续发展的重要组成部分—

涉及国家战略安全

当前世界的

政治、经济、外交和军事活动等

皆与能源有关

核能是一把双刃剑，在带给我们强劲动力的同时也潜伏着巨大的危机。朝鲜核问题，伊朗核危机，亚洲乃至全世界的局势以前没有这样紧张过，以致于象征着世界距离毁灭远近的末日之钟都被调快了两分钟。亚洲核问题如何解决，关系着世界的未来……[要核发展不要核危机]

在伊拉克南部城市纳杰夫，什叶派穆斯林妇女手持标语，抗议其宗教圣地阿里·哈迪清真寺遭袭

“反恐战争”和石油联起来—

美国全球石油战略

伊拉克新发现大油田美英公司将获开采权

能源分布在盆地中

——

能源盆地哪些能源与能源地质有关???是不是所有的盆地都有能源聚集？？？课程简介能源地质学EnergySourcesGeology

课程属性：专业普及课学时／学分：40／2.5预修课程：普通地质学、沉积地质学、构造地质学教学目的与要求本课程为地质学科各专业（矿物学、岩石学与矿床学、构造地质学和地球化学等）和地质资源与地质工程学科矿产普查与勘探专业研究生的专业基础课，同时也可作为地质资源与地质工程、地球物理学、海洋科学以及环境科学等相关专业研究生的专业基础课。本课程包括常规能源和非常规新能源两部分。常规能源主要讲授石油、天然气和煤的组成、形成演化和聚集等，非常规与新能源主要讲授煤层气、页岩气、致密砂岩气、天然气水合物、沉积型铀矿的特征、形成和分布以及其他主要新能源等教学目的与要求通过本课程的学习使学生掌握能源地质学的基本原理与方法，了解当前能源地质学的科学前沿及其进展，提高在野外调查、实验测试和多学科综合分析与模拟的基础上对能源地质研究的能力，为将来开展能源地质研究与相关资源勘探开发和利用奠定基础

教学大纲第一章绪论包括世界和我国能源状况分析教学大纲上篇常规能源部分第二章沉积有机质的形成与聚集第一节沉积有机质的成因第二节近现代沉积有机质的物质组成第三节沉积有机质的聚集第三章沉积有机质的物质组成第一节煤的物质组成第二节石油、天然气和油页岩的物质组成教学大纲第四章沉积有机质的性质和利用第一节石油、天然气和油页岩的性质和利用第二节煤的性质和利用第五章沉积有机质的演化作用第一节演化的阶段与标志第二节演化的产物第三节演化的地质－地球化学机理第四节沉积有机质的演化类型教学大纲第六章油气藏和煤层的形成和变化第一节成油、气和煤的沉积体系第二节煤层的形成和变化第三节油气藏的形成、运移和聚集第七章能源资源聚集分布及能源盆地第一节能源资源在盆地中的聚集第二节能源盆地结构与能源盆地演化第三节能源盆地构造及其对能源矿产的控制作用教学大纲下篇非常规与新能源部分第八章致密砂岩气地质特征与成藏机理第一节致密砂岩储层地质特征第二节致密砂岩气类型第三节致密砂岩气成藏机理第九章页岩油气储层生烃与富集机理第一节页岩储层特征第二节页岩气生烃过程第三节页岩气富集机理与地质评价教学大纲第十章煤层气地质与勘探开发

第一节煤层气成因类型第二节煤层气赋存机制第三节煤层气富集模式第十一章天然气水合物的成因和分布第一节天然气水合物成因第二节天然气水合物主要特征第三节天然气水合物分布及动力学教学大纲第十二章沉积型铀矿的成矿条件和特征第一节沉积型铀矿成矿条件第二节沉积型铀矿主要特征第三节沉积型铀矿的成矿模式及成矿远景第十三章其他主要新能源概述第一节地热能特征及其利用第四节其他新能源概述主要教材陈家良,邵震杰，秦勇.能源地质学.徐州:中国矿业大学出版社,2005邹才能.非常规油气地质.北京：地质出版社，2011主要期刊1.

中国科学、科学通报、地质学报、地学前缘、地质科学、地质论评等

2、石油勘探与开发、石油学报、煤炭学报、中国矿业大学学报、中国石油大学学报等3、BasinResearch4、Fuel；5.AAPGBulletin6.AAPGstudiesingeology7.InternationalJ.ofCoalGeology8.MarineandPetroleum主要参考书1．TysonRV.SedimentaryOrganicMatter.London:Chapman&Hall,19952.TissotBP,WelteDH.PetroleumFormationandOccurrence.Berlin:SpringerPress,19843.ZobackDM.ReservoirGeomechanics.Cambridge:CambridgeUniversityPress,20074.王桂梁，琚宜文，郑孟林，曹代勇，秦勇，朱炎铭．中国北部能源盆地构造．徐州：中国矿业大学出版社，2007主要参考书5.蒋有录，查明．石油天然气地质与勘探．北京：石油工业出版社，20066.张厚福，张万选主编．石油地质学(第二版)．北京：石油工业出版社，19977.陈荣书，石油及天然气地质学．武汉：中国地质大学出版社，19948.ThomasL.HandbookofPracticalCoalGeology.NewYork:JohnWiley&SonsLtd，1992主要参考书9.邵震杰，任文忠，陈家良．煤田地质学．北京：煤炭工业出版社，199310.傅雪海,秦勇,韦重韬.煤层气地质学.徐州：中国矿业大学出版社，200711.叶建平，秦勇，林大扬．中国煤层气资源．徐州：中国矿业大学出版社，199812.琚宜文，姜波，王桂梁，侯泉林．构造煤结构及储层物性．徐州：中国矿业大学出版社，2005主要参考书13.韩德馨主编．中国煤岩学．徐州：中国矿业大学出版社，199614.中国煤田地质总局．中国煤岩学图鉴．徐州：中国矿业大学出版社，199515.戴金星，戚厚发，郝石生．天然气地质学概论．北京：石油工业出版社，198916.钱凯，赵庆波，汪泽成．煤层甲烷气勘探开发理论与实验测试技术．北京：石油工业出版社，1996主要参考书17.樊栓狮．天然气水合物储存与运输技术．北京：化学工业出版社，200518.吴时国，姚伯初等．天然气水合物赋存的地质构造分析与资源评价．北京：科学出版社，2008课堂讨论和提问针对讲课内容和展示的能源地质问题进行讨论和提问针对读书报告讨论和提问考核方式课堂开卷60％读书报告30％课堂讨论和提问、考勤等10％

读书报告的要求与写法学术小组（组长负责制）每个小组由3－5人组成；针对一个方面的内容、科学问题或某一地区的地质问题进行研讨；在此基础上撰写读书报告读书报告的形式综述性学术论文(Review)

每人撰写1篇读书报告，<5000字（图文并茂）；参考文献>2篇，其中英文文献>1篇；超出讲课内容或在授课内容方面的深化；读书报告和关键参考文献(>

3篇)一起上交；以小组为单元，每人进行课堂报告（组长的报告时间可比组员长3-5分钟）；点评建议报告内容石油天然气和煤的形成与聚集石油天然气和煤的物质组成石油天然气和煤的性质和利用石油天然气和煤的演化作用能源资源聚集分布及能源盆地煤层气的形成和富集规律天然气水合物的成因和分布沉积型铀矿的成矿条件和特征其他主要新能源概述能源与环境一、能源的定义和分类二、世界和中国的能源现状三、世界和中国能源工业发展简史四、能源与环境五、未来能源的发展趋势六、中国21世纪的能源战略七、能源地质与勘探的任务和内容主要内容一、能源的定义和分类（一）能源定义

1、《大百科全书》

为人类生产和生活提供各种能力和动力的物质资源

2、《能源词典》

直接或间接（通过转换）提供人类所需有用能的资源

(二)能源分类

1、世界能源会议推荐的能源分类

A—固体燃料：煤、油页岩、沥青、固体燃料制品

B—液体燃料：石油、液体燃料制品

C—气体燃料：天然气、煤层气、天然气制品

D—水能：位能、动能

E—核能：聚变能、裂变能、放射能

F—电能：直流电能、交流电能、高频电能

G—太阳能：太阳辐射能、可见光能40%、红外辐射50%H—生物质能：林木、农业废弃物、水生植物、油料植物、垃圾、粪便

I—风能：气象能源，太阳能的一种转化形式

J—海洋能：潮汐能、波浪、海流，温差、盐度差

K—地热能：地球内部的能量2、几对术语的内涵再生能源：D、

G、H、I、

J、K非再生能源：A、

B、

C、E一次能源：自然取得，未经任何改变或转换

二次能源：经过加工或转换

常规能源：A、B、C新生能源：E、G、H、I、J、K

化石能源：经地质过程由有机质转变而得到非化石能源：绝大部分为无机能源煤炭，工业的粮食

石油，工业的血液

人类与能源农业文明——柴薪马车

远古时代—中世纪

工业文明——煤炭蒸汽机

18世纪—19世纪现代文明——石油内燃机

19世纪末—现代

未来文明——绿色能源

21世纪人类社会

二、世界和中国的能源现状（一）能源现状

1.概述

目前能源消费结构能源世界中国原油38%18.6%煤25%73.5%天然气22%2.2%其它15%5.7%委内瑞拉墨西哥湾阿拉期加澳大利亚非洲图1-1

巴西加拿大

世界油气资源分布序号盆地原油天然气天然气液油当量占世界总量百分比亿吨万亿方亿吨亿吨1波斯湾938.7747.227.951359.7534.90%2西西伯利亚192.3336.012.94486.9412.50%3墨西哥湾136.4414.910.14271.237.00%4伏尔加－乌拉尔87.672.811.04111.832.90%5北海60.414.555.68105.32.70%6二叠盆地44.792.666.3575.431.90%7马拉开波67.260.76<0.173.421.90%8尼日尔三角洲47.672.662.6572.951.90%9东委内瑞拉41.373.670.6671.941.80%10北滨里海14.794.448.4362.811.60%

小计163212065269270.00%世界合计22031911042809100.00%全球10大含油气盆地的油气探明储量

2.石油

1）世界

（1）

保有探明储量1370亿吨目前开采量：50亿吨预测深层资源量：700亿吨

1962年以前新增储量大于生产量

1962年发现量达到高峰

1980年生产量大于发现量扩大量大于发现量

1桶油=115.4Kg=170m3天然气羌塘盆地新区勘探

背斜油气藏海上石油平台沙漠勘探海洋石油钻井平台（2）保有储量分布沙特阿拉伯357亿吨伊拉克153亿阿联酋133亿吨科威特132亿吨伊朗127亿吨委内瑞拉88亿吨独联体78亿吨墨西哥67亿吨利比亚40亿吨中国33亿吨埃及利比亚沙特伊拉克伊朗叙利亚约旦土耳其

西亚北非的石油产区突尼斯阿尔及地亚阿富汗塔吉克斯坦玉门石油城中国陆上第一口油井——延1井（1907）2）中国(1)可采储量160亿吨

/1069亿吨

年产量2000年1.66亿吨

2005年1.85亿吨

2010年2亿吨

(2)分布

东部56亿吨

塔里木盆地32亿吨准噶尔盆地27亿吨西部75亿吨柴塔木盆地12亿吨吐哈盆地4亿吨中部、南部、西藏、海域29亿吨俄罗斯至中国和日本的石油管线3.煤炭

1）世界

（1）

保有探明储量3.7万亿吨

可采储量1.04万亿吨（2）分布独联体、美国、中国、加拿大、澳大利亚德国、波兰、印度、英国、南非（3）煤炭消费占能源结构的比例

1950年57.5%1970年30.5%1996年26.9%

2）中国

保有储量:

1.02万亿吨

-1000m资源量：2.86万亿吨

-2000m资源量：5.57万亿吨

我国煤炭资源的自然地理分布

极不均衡煤田地质工作方针:实行煤炭、煤层气、水资源并举成煤时代

地域煤类

J39.80%新疆

34.4%HM12.68%C~P华北38.04%内蒙古26.0%低变质烟煤42.45%K11.91%山西11.5%P华南7.54%陕西6.4%中变质烟煤27.58%R2.27%贵州4.3%T0.44%宁夏3.6%PM+WY17.28%4.天然气

1）世界

（1）

保有探明储量:

148万亿m3

（2）分布>2万亿m3

气田有26个表1-4天然气储量分布岩性地域时代碳酸盐68%独联体27%中生代65.2%伊朗21%新生代24.3%碎屑岩32%美国17%古生代10.5%中国0.9%2）中国

（1）资源量:38.14万亿m3

/53万亿m3

可采量:7~10万亿m3

保有量:1.37万亿m3

（2）年产量

2000年255亿m32002年280亿m32005年365亿m32010年515亿m31吨煤=3.5桶石油

1桶油=170m3gas川东石炭系相18井出气塔里木轮台沙参1井井喷（1984）崖13-1气田鄂尔多斯盆地陕参1井5.煤层气

1）世界

（1）资源量分布

俄罗斯16.99~113.271万亿m3

美国5.6~22.6万亿m3

中国14.3~35万亿m3

加拿大5.66~74.46万亿m3

澳大利亚8.5~14.16万亿m3

德国2.83万亿m3

波兰、印度、英国、南非等小于1万亿m3

（2）开发现状地面开发情况美国480亿m3井下抽放12.17亿m3

美国主要煤层气盆地和煤层气资源2）中国（1）储量分布

煤层气井:280口探明储量:1023.08亿m3

（2）开发井下抽放：8亿m3

地面排采：试采沁水南部、铁法

TL003、6、7、DT3井

日最高产超过1万m3

“瓶颈问题”

煤层气井点火状况中国资源大调查

：

三次煤炭资源预测二次油气资源预测一次煤层气资源预测我国能源供应面临严峻挑战

可采储量远远低于世界平均水平

人均煤炭可采储量89吨，仅占世界平均水平的57％；石油占10.0%；天然气占5.0%。

石油产量不可能大幅增长预计2020年为1.8亿－2.0亿吨，然后将逐渐下降，而对石油的需求量约为6亿吨。

目前，煤炭可采储量为1886亿吨，精查储量为618亿吨，其中90％分布在自然条件恶劣的中、西部地区，开发运输和利用的难度非常大；煤炭资源虽然丰富，但探明程度很低

煤炭查明储量的不足，将成为制约我国实现“2020年GDP翻两番，能源消费翻一番”战略目标的重要因素。能源结构严重不合理短期内难以改变我国是世界上少数几个（包括南非、印度在内）主要依赖煤炭资源的国家，2003年煤炭占67.9%，比世界平均水平高41.5%

经过努力2010年有望降到66.7%；2020年有望降到63.2%煤炭在我国能源消费中仍起着主导作用2004年产油最多的20个国家（据BP,2005）

世界油气产量、储量、未发现资源量No.6石油剩余探明储量最多的20个国家（2004年底）（据BP,2005）2、世界油气产量、储量、未发现资源量No.122004年产气最多的20个国家（据BP,2005）2、世界油气产量、储量、未发现资源量No.16单位：亿立方米长期以来，煤炭一直是我国的主要能源资源。自1989年以来，我国煤炭的产量和消费量在世界上一直居首位。2013年煤炭产量达36.8亿吨。随着国民经济快速增长，煤炭需求量将会进一步增大。据预测，2020年中国煤炭消费需求将达40亿吨左右。2005年国务院发布了《关于促进煤炭工业健康发展的若干意见》强调煤炭将长期是我国的主要能源；煤炭工业要走资源利用率高、安全有保障、经济效益好、环境污染少和可持续的发展道路；要把煤炭资源当作重要的战略资源，加大煤炭资源勘探力度，依靠科技进步，提高地质勘探精度，保障地质勘查质量，为合理规划和开发煤炭资源奠定基础。

三、世界和中国能源工业发展简史(一)能源在现代社会中的地位(二)世界近现代能源工业和地质理论发展简况

(三)中国能源地质发展简史(一)能源在现代社会中的地位

石油和天然气是宝贵的燃料、润滑油料及化工原料。世界能源消费结构中，2003年煤炭、石油、天然气、水电和核能所占能源消费的比例为26.5％、37.3％、23.9％和12.3％，石油又是重要的润滑油料，润滑油料视为机器的“食粮”。石油和天然气是重要的化工原料，乙烯等化学工业应用的基础原料来自石油和天然气。

上世纪五十年代以来，世界能源消费结构的总变化趋势是，煤炭由70-80％降至20-30％，而石油则由5.5％上升至40％以上，天然气由2％上升至23％。在一些发达国家，油气在整个能源消费中可占到60～70％。我国是煤炭大国，煤炭占能源消费的71％,而石油仅占22%，天然气只占3％。我国煤炭资源相当丰富，而石油相当于后备储量来说是开发程度很高的。这种以煤炭为主要能源支柱的局面将会持续下去。

我国工业部门使用的能源几乎占2/3,用于工业生产、电力、钢铁、建材和化工；农村生产和生活中使用的能源大约有75%来自煤炭。(二)世界近现代油气勘探与油气地质理论发展简况

近现代油气勘探开始于十九世纪中叶。俄国（1848年在比比-埃巴特）、美国（1859年在宾夕法尼亚州）相继钻成了各自的第一口产油井后，标志着近代石油勘探开发工业的开始。由于找油的需要，油气地质理论伴随着找油实践而诞生并发展。一般认为，1859年Drake在宾夕法尼亚州根据油气苗所钻的一口油井标志着近代油气勘探开发工业的开始。尽管这口井钻井深度只有21.69米，产油量每天只有69.5桶，但由此产生的巨大利润，极大地刺激了投资者，因此迅速掀起了寻找和开采石油的热潮，使油气勘探和开采进入了工业化阶段。

到十九世纪结束，世界上只有美、俄等十几个国家产油，石油产量迅速增加，1900年世界总产油量达到2043万吨（表0-2）。当时找油的主要依据是地面油气苗，在具有地面油气苗的地方钻井。随着不断的油气勘探实践，地质家们发现油气位于背斜的高点，1861年怀特提出了著名的“背斜聚油理论”。该理论在十九世纪结束前的二、三十年期间，在美国、欧洲得到广泛的应用，取得了油气勘探的很大成功。

进入二十世纪后，背斜学说已成为油气勘探公司普遍接受的理论，地质家们通过地面地质测量圈定背斜构造，使油气勘探取得了巨大成功，找油工作已具有专业性特点，石油地质学家逐渐成为找油不可缺少的专业人才。1917年美国石油地质家协会（AAPG）成立和AAPG会刊出版，标志着石油地质学的诞生，石油地质家从此正式走上油气勘探的舞台。

二十世纪二、三十年代，地震、重力及其它地球物理方法的发明和应用，使在覆盖区查明地下的背斜构造成为可能，使找油工作可在地面没有任何显示的平原区进行，大大拓展了人们找油的领域，油气产量增加很快，1930年世界产油量接近2亿吨。地球物理方法使人们不仅可识别背斜圈闭，还可识别地层、岩性等圈闭，从而形成了找油的圈闭理论。

上世纪六、七十年代是世界石油勘探的高峰发现时期，产量大幅度增加，到1980年世界石油产量接近30亿吨。近20多年来，各种先进技术的应用，尤其是地震勘探技术的迅速发展，使人们对地下地质体的刻画和预测更加准确，精度越来越高。在勘探程度较低的地区获得了许多重要突破，在一些勘探程度较高的地区，石油勘探向精细化发展，找到了一大批隐蔽油气藏。

海上油气勘探开展较晚，真正离岸在浅水区从沉没驳船上的第一批海上钻井，是在1930年从美国路易斯安那州滨外、委内瑞拉马拉开波湖和苏联里海巴库附近才开始的，之后许多国家都相继重视开展海上油气勘探，钻探技术设备的进步大大促进了海上油气勘探的迅速发展。世界海洋石油地质储量巨大，约在2000亿吨以上。1995年海洋石油产量占世界总产量的30%，天然气产量占世界总产量的21%。

表0-2世界历年石油总产量年

份产

量(万吨)年

份产

量(万吨)18607193522680186537194029450187080194535540187513019505384518804101955797011885500196010814218901050196515505118951420197023241219002043197526615519052946198029958619104490198528096019155920199031641019209440199532560019251464020003589601930193202005384000

在五、六十年代出版了一批经典的石油地质学专著，其中尤以莱复生（Levorsen）的“石油地质学”（1954）最为重要，成为当代“石油地质学”的经典论著，为培养大批油气地质勘探人才发挥了重要作用。六十年代开始发展的源控论，使油气勘探进入一个新阶段，而七、八十年代以有机地球化学方法建立的油气成因理论对现代油气勘探起了重要指导作用。经典的著作包括Tissot和Welte（1978，1982）的“石油形成与分布”，Hunt（1979）的“石油地球化学和石油地质学，Chapman（1982）石油地质学，Hobson（1981）的“石油地质学导论”等。

20世纪20～30年代是煤的时代，煤炭占能源消耗比例达70～80%；20世纪中后期是石油接替煤炭时代,石油占能源的40%左右，21世纪上期天然气将逐步替代石油,占能源百分比将达到50～60%1、中国能源结构与中国油气工业发展简史◆《易经》（1122~770BC）记载：“泽中有火”；◆《汉书·地理志》（206BC~26AD）记载：高奴郡“有洧水，肥可燃”；◆256~251BC，秦李冰为蜀守时就发明了顿钻，在四川广都钻成第一口采盐井；◆221~210BC，四川邛崃出现了用顿钻钻凿的天然气井。1521年《蜀中广记》中记，钻进达1千多米；◆北宋科学家沈括（1031~1095AD），在《梦溪笔谈》中讲到，“石油至多，生于地中无穷”，第一次提出“石油”科学名词；◆看“龙脉”（背斜构造）定井位与“立缝见火、横缝见水”（裂缝发育方向）等阐述，都具朴素的油气地质学思想。（1）古代石油天然气地质学的萌芽阶段（1878年以前）6个发展阶段：从简单的用“火”到“能源安全”油气工业发展简史1、中国能源结构与中国油气工业发展简史

1878年，台湾省苗栗地区，雇佣外国技师两名，以蒸汽机为动力，用顿钻在一个月内钻成120m深的第一口近代油井，标志着中国近代石油天然气工业的开始。（2）近代油气地质科学理论的引入与发展阶段（1878-1949年）1949年以前，累计发现的油田有：台湾省台北的出磺坑、台南的竹头崎、陕西延长、新疆独山子、甘肃老君庙等5个；气田有：四川巴县的石油沟、隆昌的圣灯山以及古代已发现的自流井气田，台湾省有台南的六重溪、牛山和台北的竹东、锦水等7个。1、中国能源结构与中国油气工业发展简史中国陆上第一个油田——陕西省延长油矿（时称石油厂）厂门景观，1907年8月中国陆上第一口油井——延长油田发现井，1907年钻于陕西省延川县永坪镇七里村1、中国能源结构与中国油气工业发展简史

理论研究方面，认为中国陆相生油的地质条件是“内陆潮湿坳陷”，特别强调了还原环境的重要性。（3）现代油气勘探的首次突破与中国油气地质理论的诞生（1950-1959年）

解放后，我国成立石油管理总局（1955年成立石油工业部），制定勘探计划，组建勘探队伍。勘探重点在西部，主要方法是通过地面地质调查发现背斜构造和油气苗，发现了永坪、白杨河、石油沟等3个小油田。初期勘探成效不大，后期勘探由山前坳陷向“地台”——即盆地腹部和构造平缓区拓展，引进反射波法地震勘探技术，于1955年、1958年发现了克拉玛依油田和川中龙女寺、南充、蓬莱、合川等数个小油田。1、中国能源结构与中国油气工业发展简史四川油气区地质工作者在野外考察克拉玛依油田成排的钻井1955年准噶尔发现井-克1井喷油盛况1956年玉门鸭儿峡油田的发现井（4）东部油气区的发现和中国油气地质理论的系统发展（1959-1978年）松基3井喷◆1959年9月，松辽盆地松基3井钻至1109—1171m发现白垩系姚家组油砂，9月26日试油，日产原油14.9m3，发现了大庆油田；◆1962年9月23日，渤海湾盆地东营构造上营2井于沙河街组获得工业油流，日产原油555t，成为当时全国日产量最高的油井，发现了胜利油田；◆1963-1975又相继发现大港、华北、长庆、中原等油田；◆1965年结束对进口石油的依赖，实现自给，全国原油产量迅猛增长，1978年突破1亿吨大关，我国从此进入世界主要产油大国行列；这一期间形成了陆相石油理论、油气成藏理论、复式油气聚集带理论等1、中国能源结构与中国油气工业发展简史1959年9月26日，大庆油田松基3井喷油盛况1962年9月23日，胜利营2井获高产油流1975年7月，华北油气区任4井喷出高产油流1977年5月，塔里木柯1井放喷盛况1、中国能源结构与中国油气工业发展简史（5）油气勘探的稳步发展阶段（1979年—1988）◆这一阶段石油工业的主要任务是稳定1亿吨原油产量。这十年间我国探明的石油储量和建成的原油生产能力相当于前30年的总和，油气总产量相当于前30年的1.6倍；◆形成了煤成气地质理论，并指导发现了一批气田，形成了形成中部（四川、鄂尔多斯）、东部（中原、辽河等）、西部（塔北、准南、柴达木）和海域（东海平湖、南海崖13—1、莺歌海）四大气区。1、中国能源结构与中国油气工业发展简史（6）战略转移阶段（1989-至今）◆1989年国家提出了“稳定东部、发展西部、开发海洋、开拓国际”的战略方针，东部油田成功实现高产稳产，西部和海上油田、海外石油项目要逐步成为油气资源战略接替区；◆1993年，我国开始石油净进口，2003年原油进口突破1亿吨，2004年达1.5亿吨；◆我国“走出去”战略逐步实施，初步形成非洲—中东、中亚、南美、亚太四大油气生产区，海外权益油产量达到2420万吨；◆2005年《中国可持续发展油气资源战略研究》完成。1、中国能源结构与中国油气工业发展简史莺歌海崖13-1大气田发现井高产气流1991年5月准噶尔彩参2井高产油流2004年发现普光大气田1989年9月塔里木沙参2井获高产油流1、中国能源结构与中国油气工业发展简史

石油地质理论的重大进展,形成了具有中国特色的陆相盆地石油地质理论：陆相生油、源控论、复式油气聚集和成藏动力学等理论

18世纪后期，蒸汽机的广泛应用，第一次能量革命；大量需求煤炭资源；欧洲成立调查研究机构；提出煤的起源等煤田地质问题，有机还是无机成因说？显微镜的出现，促进煤田地质发展；有机成因学说的确立；煤的原地和异地形成说的争论等；世界煤田地质学简史：19世纪末至20世纪初期，钢铁生产的发展，导致煤炭需求的急剧增加；鲁尔、顿巴斯等大煤田的地质调查和研究；1913年，RThiessen和DWhite等发表〈煤的成因〉一书；1924年，HPotonie发表了《普通煤岩学概论》一书；木质素成煤说与纤维素成煤说的争论，深化了煤的成因学说；在煤的自然演化、煤层堆积条件、煤变质作用中的希尔特定律等；建立了煤的工业分煤和化学分类；深化了煤系沉积学的研究等。我国煤田地质发展初期阶段(1840-1920)学习和吸收西方煤田地质科学；:鲁迅与顾琅合编<中国矿产志>,论述煤炭资源;1910年,绘制直隶地质图,描绘含煤地质分布;1916年,叶良辅、谢家荣、王竹泉等调查北京西山煤田地质；出版区域地质专著；同时，丁文江发表了“论中国煤炭资源报告”。我国煤田地质学简史及进展：我国煤田地质发展和成熟阶段(1820-1950)1922年，中国地质学会成立，含煤地层的划分、对比和化石种群研究，主要有李四光、赵亚曾等；冯景兰等研究了广西罗城煤田；袁复礼等研究了甘肃西北部早石炭世地层；丁文江等研究了贵州早石炭世地层；潘钟祥研究了陕北中生代植物化石和油页岩；翁文灏、谢家荣和侯德封等研究了我国煤田分布规律，绘制了中国煤田分布图等。我国煤田地质发展新阶段(1950-)从20世纪50年代末到90年代末，我国煤田勘探部门和有关高校共同努力，开展了多次煤田预测，并进行了系统的理论总结。研究成果不仅对国民经济的发展起了重要作用，而且极大推动了中国煤田地质学及其相关学科的发展。《中国煤田地质学》、《中国煤变质作用》、《中国煤岩学》和《中国北部能源盆地构造》等研究论著，充分展示了我国煤田地质特色，形成了具有中国特色的煤田地质学和煤岩学学科体系，受到国内外地质学界的高度重视；1992年～1997年完成的第三次全国煤田预测工作，对我国的煤田地质特征和聚煤规律进行了全面总结，系统分析了深部煤炭资源潜力，获得1000m以深的预测资源量2.7万亿t；中国煤炭地质总局和中国矿业大学采用板块构造和构造控煤的思路，在中国东部地区滑脱构造下找到煤炭资源量93亿吨，对稳定东部煤炭生产起重要的作用；有关学者利用层序地层学的方法对深部煤炭资源的形成环境进行了深入研究，提出了幕式聚煤作用、海侵过程成煤等新的认识；随着煤矿开采深度的增加，难以采用滑脱构造来评价和预测深部煤层的赋存规律和成矿机制，需要从盆-山动力学过程和盆地的演化思路来进行研究；以洁净煤技术为核心的煤的地球化学研究，已成为当前国际上煤田地质学领域的前沿课题之一，也是深部煤炭资源今后研究的重点方向之一。四、能源与环境（一）地球变暖

温室效应厄尔米洛现象

时代地球的平均气温海平面

19世纪

上升了0.3~0.6℃

上升了10~25cm20世纪上升了1~3.5℃

上升了15~95cmCH4

吸收紫外线的能力很强大气浓度由0.6ppm增加到1.7ppm对大气的化学作用及辐射特性是CO2的25倍CO2在过去的30年里，浓度增加了1ppm/a森林面积减少了17万Km2／a，固定量减少

表1-52010年全球CO2排放量预测表（单位：百万吨）

能源北美欧洲东欧中国世界合计石油8906353901713531天然气424288484251546煤炭60936538410413017合计19231288125812378095(二)臭氧层破坏

O3层位置位于地球上方15~30Km的同温层内

O3层破坏的原因

氯、氟、烃等受紫外线影响分解出Cl2，

1个Cl2分子分解10000个O3分子

O3层厚

我国北方3.29mm

我国南方2.69mm

（三）酸雨

定义：PH值小于5.6的自然降雨。

成因：SO2、NOx

与云反应形成酸离子。来源：燃煤、石油、沥青危害：国土、水体、动植物、建筑物、名胜古迹（每年损失几百亿）表1-6煤、石油、天然气废气排放水平比较

化石能源SO2NO2CO2煤100100100石油687180天然气020~3757（四）土地荒漠化

定义：包括土地退化与沙质荒漠化。现状：我国现有荒漠化土地2.641×106km2，涉及18个省的471个县，占国土面积的27.3%，相当于14个广东省的地域。每年荒漠化净增面积超过6670km2，其中沙化土地净增2461.23km2。原因：资源开发过度农垦过渡放牧道路与城镇建设植被破坏自然营力（五）人与自然协调发展

1、人口爆炸

全世界人口公元元年2.5亿（中国西汉末年0.6亿）

1945年25亿（中国为4.6亿）

2000年60亿（中国超过12亿）

2、资源短缺耕地、水、矿产

3、环境污染生产性污染、生活性污染、放射性污染

4、自然灾害地震、洪涝、风暴、海啸、地方病等

5、水土流失退耕还田

6、人类活动

人与动物争夺生存空间过渡吸取地下水、围湖造田、填海工程等

中卫—甘肃营盘水途中禁牧与未禁牧植被对比植被破坏与水土流失美国犹他州Brakham露天铜矿开山采石资源开发五、未来能源的发展趋势1、常规能源结构调整

2、天然气水合物开发3、高温、高压水溶气开发4、煤层气开发5、非化石能源利用

全球最终常规可采油气资源量分别为3133亿吨和328万亿立方米，可供人类使用100年。

2004年底，世界石油和天然气剩余储量分别已达1750亿吨和171万亿立方米，而1994年底石油和天然气油气剩余储量分别是1380亿吨和140万亿立方米。十年间，世界石油和天然气油气剩余储量分别增加了370亿吨和31万亿立方米。近10年来，世界剩余油气储量有了大幅度增加，产油气量增加较快。我国生产石油1.8亿吨，居世界第6位，生产天然气341亿立方米，居世界17位。表0-32003世界主要产油国家石油产量

(单位:万吨)位次国

家产量位

次国

家产量1沙特阿拉伯42150.011英

国10475.02俄罗斯41080.012委内瑞拉10075.03美

国28625.013科威特9250.04伊

朗18650.014巴

西7675.05中

国17075.015利比亚7000.06墨西哥16825.016伊拉克6375.07挪

威15175.017阿尔及利亚5250.08阿联酋11127.518印度尼西亚5100.09加拿大11100.019哈萨克斯坦4435.010尼日利亚10600.020安哥拉4375.0世界总计340433.5表0-42003世界主要产油国家天然气产量

(单位:108m3)位次国

家产量位

次国

家产量1俄罗斯578611土库曼斯坦5512美

国549512乌兹别克斯坦5363加拿大180513马来西亚5344英

国102714阿联酋4445阿尔及利亚82815阿根廷4106伊

朗79016墨西哥3647挪

威73417中

国3418印度尼西亚72618澳大利亚3329沙特阿拉伯61019卡塔尔30810荷

兰58320印

度301世界总计26382世界最终可采储量：石油3113x108吨，天然气3280x1011立方米年均发现石油可采储量：

50年代中-70年代末：50亿吨/年

80年代：20亿吨/年

剩余储量集中在沙漠、海域等高难度地区。从世界范围来看，至少在2050年以前，石油和天然气是一种不可替代的优质能源。勘探领域：新区—勘探程度较低的地区海洋–

勘探领域扩大，深水勘探老油区挖潜--隐蔽油气藏勘探深层勘探—深层天然气勘探、科学探索非常规油气勘探–煤层气、甲烷水合物

总趋势：降低勘探风险和成本，提高效益。充分运用新技术、新方法和新理论。(1)新区油气勘探：新区是寻找大型油气田的主要领域，是一个国家石油生产持续增长的基础。只有新区不断有重大发现，才能接替老油区的产量递减，才能使一个国家石油生产保持可持续性发展。（2）海洋油气勘探：随着海洋地球物理勘探和海上钻井技术装置的发展，人类向海洋进军的步伐加快，海洋石油勘探不仅可在浅海大陆架钻探，甚至可到更深的水域开展勘探，从而为人类开辟了更加广阔的油气勘探领域。塔克拉玛大沙漠腹地中的石油钻井（3）深层油气勘探随着深层地震和钻井技术的发展，4000米以下的深层油气资源已成为重要勘探领域。尤其是在一些多层系含油气地区，开展深部层系的油气勘探已取得重要突破。（4）隐蔽油气藏勘探：在一些勘探程度较高的地区，在容易找到的构造油气藏，主要是背斜和断层油气藏都已发现之后，较难发现的岩性、地层油气藏为主体的隐蔽油气藏就成为主要的勘探目标。一般大型构造油气藏在勘探的早期基本即可被发现，而寻找大量的、单个规模较小的隐蔽油气藏是中高勘探成熟区油气勘探的主要任务。

济阳坳陷上报隐蔽型油气藏探明储量对比图隐蔽型油气藏比例显著增大国内外油气勘探的趋势、济阳坳陷复式油气勘探的特点，决定了勘探家必须转变思路、在成藏理论研究方面有所进展，才能满足勘探的需要，促进生产的发展。（5）天然气勘探包括常规和非常规天然气勘探。近十几年来，世界天然气的储产量增长幅度超过石油，天然气总探明储量当量（1000方天然气折合1吨石油）已与石油总探明储量持平，而且天然气快速增长的趋势还在继续。在不远的将来，天然气可能将取代石油成为第一能源。因此，常规天然气勘探是非常重要的领域。在地下呈吸附或固体状态的非常规天然气，即煤层气和天然气水合物，已越来越受到重视。其中煤层气已成为许多国家天然气产量的重要组成部分。

表0-42003世界主要产油国家天然气产量

(单位:108m3)位次国

家产量位

次国

家产量1俄罗斯578611土库曼斯坦5512美

国549512乌兹别克斯坦5363加拿大180513马来西亚5344英

国102714阿联酋4445阿尔及利亚82815阿根廷4106伊

朗79016墨西哥3647挪

威73417中

国3418印度尼西亚72618澳大利亚3329沙特阿拉伯61019卡塔尔30810荷

兰58320印

度301世界总计26382我国油气勘探形势:

根据资源评价，油气剩余储量很大，探明程度还较低

（1）我国油气资源仍具有巨大潜力

二次资源评价：石油资源量940x108吨可采储量：130x108吨，已探明60x108吨待探明70x108吨重点勘探盆地：渤海湾、松辽、塔里木、准噶尔、四川、鄂尔多斯、吐哈、柴达木；珠江口、莺歌海、琼东南（2）稳定东部、发展西部

松辽和渤海湾盆地原油产量占全国的70%以上,940x108吨可采资源量：松辽：31x108吨，2000年产5500x104吨

2010年仍可5000x104吨渤海湾：34x108吨，已探明20x108吨

2000年产5500x104吨

2010年产5000x104吨以上西部五大盆地：塔里木、准噶尔、鄂尔多斯、吐哈、柴达木可采资源量：37x108吨，已探明可采储量7x108吨，2010年产3000-4000x104吨（3）加速天然气勘探

世界天然气可采储量328x1012m3,已探明1500x1011m3

。探明储量年均增长4.25x1012m3

，远超过石油1997年产23.4x1011m3

，2010产26x1011m32040年产38x1011m3

，达高峰产量我国天然气资源量38x1012m3

，可采储量7x1012m3

，已探明储量2.3x1012m3

1997产天然气230x108m3

气油比：世界1：1.2；我国：1：7

（4）加强沿海大陆架油气勘探

我国大陆架石油预测储量84x108

吨,天然气3x1012m3

已探明石油15x108

吨

，天然气4000x108m3剩余资源量巨大南海海域是一个重要的后备勘探区。（5）开展非常规油气勘探

煤层气：300-1500m的资源量10x1012m3,

沁水盆地已探明一个煤层气田

甲烷气水合物（6）勘探开发国外油气资源

参与国际油气勘探开发市场秘鲁、苏丹、哈萨克斯坦、中东、俄罗斯已建成年产1000x104

吨油能力。

丰城合作区两淮煤田沁水盆地河东合作区准格尔合作区准南煤田2、天然气水合物开发（1）概述由水分子和天然气气体分子组成的，具有笼状结构的似冰状结晶化合物（又称为可燃冰），因其中的气体多以甲烷为主（>90%），故也称甲烷水合物。