（一）石油和天然气的概念
石油和天然气是极为重要的能源资源，具有燃烧完全、发热量高、运输方便等优点。石油还是一种十分重要的化学工业原料。石油化工产品，如橡胶、塑料、农药、化肥、医药、炸药、染料、合成纤维、合成洗涤剂等已达5000种以上。
石油是以液态形成存在于地下岩石空隙中的可燃有机矿产，是一种成分复杂的碳氢化合物的混合物。天然石油（又称原油）一般是黑绿色、棕色、黑色或浅黄色的油脂状液体。石油的相对密度介于0.75～0.98之间。颜色愈深，相对密度愈大，相对密度大于0.9的称为重质油；反之，颜色浅，相对密度小于0.9的称为轻质油。石油粘度较大，不溶于水，但溶于有机溶液中。石油具有荧光性，即在紫外光照射下可产生荧光，据此可作为鉴定岩石是否含油的标志。石油的电阻率极高，在电测井工作中，用作寻找油藏和确定生油层的依据。石油的化学成分很复杂，主要由多种碳氢化合物混合组成。纯粹由碳和氢两种元素组成的化合物，叫碳氢化合物，简称为烃。石油除烃类组成外，还有硫、氯、氧等非烃类物质，它们对石油的质量影响很大。硫在石油中是一种有害成分，它会腐蚀炼油设备，降低石油产品质量。原油中含硫量小于0.5％者为低硫原油，大于0.5％者为高硫原油。
天然气通常是指储集在地下岩石空隙中的以烃类为主的可燃气体。它的基本组成是甲烷，其次是乙烷、丙烷、丁烷等，还有少量的液态烃类及微量的非烃类组分，如N2、CO2、H2S等。天然气无色无味，但含一定量的H2S时会有臭味，相对密度在0.6～1.5之间。发热量一般在33.49×106～54.33×106J/m3之间。天然气易溶于石油中（在高温、高压下，一吨石油可溶解数十到数百立方米的天然气），从而降低石油的粘度，减小毛细管力，使石油容易在地层中流动。
（二）石油及天然气的成因
石油和天然气的形成有无机成因说和有机成因说，过去虽有一些争论，但目前有机成因说已被广泛承认，即认为石油和天然气是由大量有机质转化而来的。一切有机质均可作为石油的原始物质，包括高等植物在内。有机质中的蛋白质、脂肪和碳水化合物等都可转化为石油的物质成分。这些生物遗体和泥砂一起沉积在海、湖底部，逐渐形成有机质淤泥。沉积物中的有机质在一定的物理化学因素和地质作用下转化为石油和天然气。
石油与天然气形成的地质条件主要取决于：①具有大量的有机物质来源；②有利的还原环境；③促使有机质向油气转化的因素，主要有温度、压力的影响以及细菌作用等。油气的形成实际上是去氧、加氢、富碳的一种化学过程，因此，温度和压力是重要因素。随着有机物质的埋深加大，当温度、压力升高到一定程度时（50～150℃，30～70MPa或深度1.5km以上），就有大量的烃类物质产生。因而，长期稳定下沉的深坳陷是形成石油的主要有利条件。浅海特别是潟湖、海湾和三角洲地带的集水盆地及潮湿气候区的广阔湖盆是有利的生油环境。
（三）油气藏的形成
油气藏是油气聚集的最基本单位，是油气勘探的对象。石油和天然气在形成初期呈分散状态存在于生油气层中，它们必须经过迁移、聚集才能形成可供开采的工业油气藏。这就需要具备一定的地质条件，这些条件可概括为“生、储、盖、圈、运、保”6个字。
（1）生油气层 生油气层是具备生油条件并且能生成一定数量油气的岩层。它富含有机质，是在还原环境下沉积的，其结构细腻、颜色较深，主要是泥质岩类和碳酸盐岩类两种。生油气层可以是海相的，也可以是陆相的。
（2）储油气层 储油气层是能够储存石油和天然气、又能输出油气的岩石。它是具有良好空隙度和渗透率的岩石，通常由砂岩、石灰岩和白云岩及裂隙发育的页岩、火山岩及变质岩构成储油气层。
（3）盖层 盖层是指覆盖于储油气层之上、渗透性差、油气不易穿过的岩层。它起着遮挡作用，以防止油气外逸。页岩、泥岩和蒸发岩等是常见的盖层。
（4）圈闭 进入到储集层中的油气，在运移过程中，遇到某种遮挡物，使其不能继续向前运动，而在储层的这一局部地区聚集起来，这种聚集油气的场所称为圈闭。如背斜、穹窿圈闭和断层与单斜岩层构成的圈闭等。
（5）运移指油气在生油气层中形成后，由于压力作用、毛细管作用、扩散作用等使其进入到有孔隙的储油气层中。一般认为由生油气层运移到储油气层的油气呈分散状态或胶状。由于重力作用，使油气质点上浮到储油气层的顶面，但还不能形成大量的集中。要使油气大量集中，就要求储油气层具有一定的倾角以及构造运动形成的圈闭。这样储油气层中的油、气、水就会在压力、重力以及水力等因素的作用下继续向岩层上倾方向运移，直至遇到圈闭时，才能形成各种类型的工业油气藏。
（6）保存 已形成的油气藏，在适宜的条件下才能保存至今。构造运动不剧烈、岩浆活动不频繁、变质程度不深等条件，有利于油、气的保存。相反，断裂（尤其是张性断裂）大量发育、剥蚀深度大、岩浆活动等则是不利于油、气保存的条件。
（四）油气资源的分布、储量、产量形势和前景
世界油气资源分布具有一定的规律性。从地形看，油、气田大都分布在比较低洼的地区，如山脉两侧的山前盆地、滨海和近海大陆架以及大陆内盆地等。世界油气资源分布的一个明显特点是地区上的极不均匀性。石油最丰富的是沙特阿拉伯、科威特、伊朗、伊拉克等海湾国家。天然气最丰富的是原苏联、伊朗和美国。目前世界上已有70多个国家产油气。
油气储量一般是指探明的剩余可采储量，即探明可采储量减去采出量，它决定较近时期的生产能力和增产的限度；而待探明的储量则为油气工业发展前景提供依据。因此，研究油气储、产形势和资源前景对制定能源政策有重要意义。自1950年以来，无论是石油的探明剩余可采储量，还是石油产量都有很大增长，储、产形势如表10.1所示。
表10.1 1950～1990年石油储、产形势简表*
从表10.1可知，1950～1970年石油产量每10年倍增有余，而储量的增加略低于产量增长速度，储/产比值由35.8降到30.8；1970～1979年探明储量增加甚少，而产量仍以较快速度增长，在不到10年的时间内储/产比值降低了5.7；80年代以来，供大于求，产量有所下降，而探明储量增长较快，使储/产比值达到前所未有的高值，一扫80年代初期对石油生产前景的悲观气氛。
到1990年为止，石油累积产量已超过900×108t，探明可采储量也增到1274.5×108t，还有多少石油待发现呢？大多数研究者估计最终可采储量在2778×108t左右，最高可达5555×108t。近几年的油气勘探实践表明，随累积产量增加，探明可采储量也在增长，估算的待发现的石油储量也在增长。因此，按目前开采的速度，在未来的21世纪内，石油供给是有充分保证的。
表10.2 1960～1990年天然气储、产形势简表*
天然气勘探和生产都比石油晚。1960年以来的储、产形势如表10.2所示。对于天然气最终可采储量的估算，也比石油研究程度低。由于天然气勘探仍在高速发展中，目前对其最终可采储量的估算，一般偏低。如果按石油和天然气的最终可采储量的比值为1∶1计算，石油储量以3×1011t计，天然气储量可达360×1012m3（按1t油=1200m3气热当量计），剩余天然气按每年3×1012m3开采，还可生产100余年。另有学者估计，天然气最终可采储量可达660×1012m3以上，则还可以开采200多年。
我国是世界上油气资源较丰富的国家之一。我国的油、气田主要分布在华北、鄂尔多斯、松辽、四川、新疆等地。著名的有大庆油田、胜利油田等。近年来，在广大海域及许多大盆地都开展了油气勘探工作，已在渤海、南海等海域发现了海相油气田；在西部塔里木等大盆地中也取得了良好效果。