110 高普考高考三級 採礦工程 石油探採學 考古題詳解

核心觀念

本題考查油氣生成與保存所需的「石油系統」條件，以及臺灣的構造地質環境。要形成可開採油氣藏，通常須具備適當的生油氣源岩、埋藏與熱成熟度、儲集岩、蓋岩、圈閉構造，以及油氣運移與保存條件。只找到含有機質的沉積岩，或只鑽到油氣顯示，都不等於找到具經濟價值的油氣藏。

解題方法

依四小題分別從區域地質、油與氣的生成條件、水合物穩定條件，以及南海大陸棚的石油系統潛力回答。臺灣油氣探勘不理想，應說明地質條件如何限制油氣生成、聚集與保存；南海則須從盆地與石油系統是否完整判斷，不能只以海域廣大推論必有油氣。

（一）臺灣油氣探勘成果有限的主要地質原因

臺灣位於板塊聚合與碰撞造山帶，構造活動強烈，地層褶皺、斷層發達，且受到隆升、侵蝕與變形。這使油氣生成、運移、圈閉與保存條件較難同時配合。

臺灣西部及周邊海域確有新生代沉積盆地，含煤地層與陸源有機質可以生成油氣；但相較於大型、長期穩定沉降的沉積盆地，部分區域的盆地規模及有效烴源岩分布較受限制。強烈構造變形也可能使原有圈閉遭破壞，或造成油氣逸散。另一方面，臺灣已發現的油氣以天然氣為主，伴生凝結油較少，顯示有機質類型、成熟度與沉積相等條件，較有利於生氣而非大量生成並保存液態石油。

因此，主要原因不是「臺灣完全沒有生油氣的地層」，而是油氣系統的有效範圍與保存條件受限，難以形成大型、完整且可經濟開採的油氣藏。

（二）為什麼天然氣比石油好一些？

生成環境與有機質差異

石油主要來自富含脂質與蛋白質的藻類、浮游生物等有機質，常見於缺氧環境中細粒泥質沉積物。烴源岩埋藏後，隨溫度與時間增加進入適當的熱成熟階段，生成液態石油。石油生成的成熟度範圍相對有限；成熟度不足時，生成量有限，成熟度過高時，石油又會裂解成天然氣。

天然氣的來源較廣，可由微生物在低溫、淺埋的沉積物中分解有機質形成生物成因氣；也可由有機質在較深埋藏與較高溫度下熱裂解形成熱成因氣。陸源高等植物及含煤地層也能生成天然氣。臺灣西北部已發現的天然氣，多與陸源有機質及含煤地層有關。

對臺灣地質的意義

臺灣的含煤地層與陸源有機質可提供生氣來源；即使熱成熟度超出主要生油階段，原有液態烴也可能裂解成氣。因此，天然氣的生成環境比石油廣，並能在較低溫的沉積環境由微生物生成，或在較高成熟度下形成熱成因氣，故臺灣天然氣的發現相對較多。

（三）天然氣水合物如何形成？

天然氣水合物是水分子形成晶格籠狀結構，將甲烷等小分子氣體包裹其中的固態物質，外觀近似冰。海域沉積物中的水合物主要由甲烷與水形成；

核心觀念

震測地層學（Seismic Stratigraphy）是以地震反射資料所呈現的反射層幾何形態與地層接觸關係，辨識沉積層序及其地層架構，並據以推論沉積環境、相帶分布與可能的油氣聚集位置。

其基礎是：地震反射通常沿著地下岩層的物性界面傳播與反射；連續的反射面可用來追蹤地層界面。地質時間上具有關聯的一組沉積岩層，則可依其底界與頂界界定為一個沉積層序。層序的形成與相對海平面、沉積物供應量及盆地沉降等因素共同作用有關。

本題重點在於說明：震測地層學如何由反射剖面的「形態與終止關係」建立層序架構，並將架構用於油氣勘探。

解題方法

作答可由「看反射幾何 → 劃分層序 → 推論沉積與油氣系統 → 找出勘探目標」依序說明。

一、辨識反射層幾何與終止型態

解讀地震剖面時，先觀察反射層的連續性、平行性、傾斜方向、振幅與反射層彼此的終止關係，常見型態包括：

• 上超（onlap）：較年輕地層向上或向陸側覆蓋較老地層，常見於沉積向盆地方向推進或相對海平面上升的情境。
• 下超（downlap）：傾斜反射層向下終止於較平緩的下伏界面，常見於前積沉積體。
• 頂超（toplap）：反射層向上終止於較平緩界面，可能與沉積間斷或侵蝕有關。
• 削截（truncation）：較老地層被上覆界面切除，通常顯示侵蝕或地層缺失。

這些幾何關係有助於辨認不整合面、沉積間斷及層序邊界。

二、建立層序與沉積架構

辨識層序邊界後，可將地層劃分為彼此有關聯的沉積層序，並進一步辨識層序內的沉積體與沉積體系。不同區域的反射型態與終止關係可用來追蹤沉積物向盆地內的展布、沉積中心遷移，以及相帶的側向變化。

層序地層學常以相對海平面變化及沉積物供應與空間容納量的相對關係，說明沉積體如何堆疊。這種分析可用於預測地震剖面上未直接鑽探區域的地層延伸與沉積相。

三、由地層架構評估油氣勘探目標

有了層序架構後，可推論：

核心觀念

本題考查三種非常規油氣與地下岩石物理性質的基本定義，答題時應交代其賦存位置、儲集方式、流動特性及開採上的關鍵條件。頁岩油氣與煤層氣是非常規油氣資源；岩石物理學則是連結岩石性質與地球物理觀測的學科。

解題方法

依「資源在哪裡、如何儲存、如何產出」的脈絡說明前兩項；第三項則說明岩石性質如何影響地震波、電性與其他地球物理量，並指出其在探勘與儲層評估的用途。

（一）頁岩油氣（Shale Oil and Gas）

頁岩油氣是賦存於富含有機質、低滲透率頁岩地層中的石油與天然氣。頁岩可同時作為烴源岩與儲集岩：有機質成熟後生成的油氣，可留在頁岩的微孔隙、奈米孔隙及天然裂隙中；部分油氣也吸附於有機質表面。

由於頁岩基質滲透率極低，油氣不易自行流入井筒，通常須以水平井搭配水力壓裂提高有效接觸面積並形成導流裂縫，才能達到具經濟性的產量。英文用語須注意：shale gas 指頁岩中的天然氣；shale oil 在非常規資源語境中通常指頁岩地層中的液態油，與油頁岩經加熱乾餾取得的油並非同一概念。

（二）煤層氣（Coalbed Methane）

煤層氣是賦存於煤層中的天然氣，主要成分為甲烷，可由煤化作用生成，也可由微生物作用形成。煤層氣主要以吸附狀態附著於煤的有機質內表面，也可少量以游離氣存在於煤的裂隙與孔隙中；煤層裂隙中的水則稱為煤層水。