對石油有機成因與三次采油地質(zhì)合理性的質(zhì)疑

崔永勝劉衛(wèi)華

大慶油田采油五廠，黑龍江大慶，163453

對石油有機成因與三次采油地質(zhì)合理性的質(zhì)疑

崔永勝*劉衛(wèi)華

大慶油田采油五廠，黑龍江大慶，163453

根據(jù)最新的研究成果，對石油有機成因說①石油餾分具有旋光性。生物有機質(zhì)普遍具有這種旋光性，而無機質(zhì)則普遍不具有這種旋光性；②石油中相繼發(fā)現(xiàn)了許多具有生物成因標(biāo)志的有機化合物，如卟啉、姥鮫烷、植烷及甾烷等；③世界上99%以上的油氣田都分布在沉積巖區(qū)，這些沉積巖中都存在富含有機質(zhì)的細(xì)粒沉積物這三個主要立論依據(jù)逐一進行駁斥，石油有機成因說值得商榷。對石油有機成因體系下建立的靜態(tài)的三次采油地質(zhì)模型的合理性提出質(zhì)疑，而三次采油已經(jīng)成為我國主要油田增產(chǎn)的重要手段，這樣低效益的巨大投入，給國民經(jīng)濟和油田的可持續(xù)發(fā)展勢必帶來沉重的負(fù)擔(dān)。

石油有機成因 三次采油 合理性

石油無機成因假說挑戰(zhàn)石油有機成因假說超過一個世紀(jì)，但始終沒有動搖有機成因的主導(dǎo)地位。盡管塔里木盆地塔深1井在8km深處發(fā)現(xiàn)液態(tài)烴，早已突破了有機成因晚成說生油極限；盡管克拉半島12.26km的克拉3井在深部結(jié)晶巖中發(fā)現(xiàn)了無機成因天然氣；盡管人們在隕石和地幔巖捕擄體的萃取物中早已經(jīng)發(fā)現(xiàn)石油物質(zhì)，證明有機成因并不成立。但世界各大石油公司勘探開發(fā)活動仍然遵循有機成因制定的規(guī)范。這個反常現(xiàn)象與其說是科學(xué)上的奇跡，毋寧說是心理學(xué)、社會學(xué)的奇跡。首先回顧石油有機成因的主要論點和論據(jù)。

1 有機成因說的主要論點

有機生成學(xué)說認(rèn)為，石油是生物（包括動植物、微生物等）死亡后演變而成。其中包括①1763年俄國化學(xué)家 М.В.羅蒙諾索夫提出的蒸餾說，認(rèn)為石油是煤在地?zé)嶙饔孟赂绅s產(chǎn)生的。20世紀(jì) 40～50年代，石油勘探的實踐表明，某些地區(qū)的油氣田并不與煤共生，羅蒙諾索夫假說對這些油氣田中的石油成因不能作出合理的解釋。②20世紀(jì) 50年代初期，美國的P.V.史密斯和其他學(xué)者先后提出了石油有機成因的早期成油說，認(rèn)為除了現(xiàn)代沉積物中烴類是生物體中烴類選擇性富集的結(jié)果外，石油主要是沉積巖中的分散有機質(zhì)在成巖作用早期生成的烴類匯聚而成的。③基于現(xiàn)代沉積物中和成巖早期所生成的烴類組分與石油組分有顯著差別。20世紀(jì)60年代，一些學(xué)者如美國的P.H.埃布爾森等提出了石油有機成因晚期成油說，認(rèn)為石油是沉積巖中的不溶有機質(zhì)，在成巖作用晚期經(jīng)過熱解生成。20世紀(jì) 60年代后，法國的 B.P.蒂索和其他學(xué)者更傾向于干酪根晚期生油說【1】。

2 有機成因說的主要論據(jù)的最新解釋

無論如何表述石油的有機成因，其三條主要論據(jù)是：①石油餾分具有旋光性。生物有機質(zhì)普遍具有這種旋光性，而無機質(zhì)則普遍不具有這種旋光性；②石油中相繼發(fā)現(xiàn)了許多具有生物成因標(biāo)志的有機化合物，如卟啉、姥鮫烷、植烷及甾烷等；③世界上99%以上的油氣田都分布在沉積巖區(qū)，這些沉積巖中都存在富含有機質(zhì)的細(xì)粒沉積物。隨著科學(xué)的進步，人們對石油本身及其分布特征有了進一步的了解。

2.1 關(guān)于石油旋光性

旋光性指當(dāng)平面偏振光通過手性化合物溶液后，偏振面的方向就被旋轉(zhuǎn)了一個角度，這種能使偏振面旋轉(zhuǎn)的性能稱為旋光性(optical activity)。手性化合物都具有旋光性。它作為石油生物起源證據(jù)之一，幾十年前，已被含碳隕石內(nèi)部萃取的石油分子給予否定【2】。研究表明，旋光性是高壓條件下多組分流體相態(tài)穩(wěn)定性一個不可避免的熱力學(xué)的結(jié)果【3】。而人工合成旋光性【4】聚合物于20世紀(jì)60年代就開始了，利用天然氨基酸、糖類等人工合成出非多肽類旋光性聚酰胺和聚酯。進入90年代以后，人們已經(jīng)可以合成各種各樣的具有特定不對稱結(jié)構(gòu)的新型旋光性聚合物。

2.2 關(guān)于生物標(biāo)記物

“生物標(biāo)記物（biomarkers）”，作為石油生物起源證據(jù)之一，不但從隕石萃取的有機質(zhì)中被觀察到【5～8】，也從地幔巖捕擄體萃取的有機物中被觀察【9】。發(fā)現(xiàn)在天然石油中的卟啉、類異戊二烯、萜烷、綠素，在至少54%隕石的萃取物中被觀察到，這些隕石的類型包括過渡類型隕石、銅色隕石、四類碳質(zhì)球粒隕石、頑火輝石隕石、紫蘇輝石隕石、鐵隕石等。在吉林隕石中除發(fā)現(xiàn)nC17-nC31正烷烴、多烷基取代芳烴、植烷、姥鮫烷、卟啉、色素，這些所謂的生物標(biāo)記物，還鑒定出α-丙氨酸、纈氨酸、甘氨酸、異亮氨酸、β-丙氨酸、亮氨酸、脯氨酸、蘇氨酸等。說明石油和生命具有相同的起源——無機界。

特別需要指出的是，發(fā)現(xiàn)于天然石油中的卟啉分子與植物葉綠素和動物血紅素中的卟啉并不相同。葉綠素中央螯合的金屬元素是鎂；在血紅素中是鐵。而發(fā)現(xiàn)于天然氣石油的卟啉分子，中央螯合的金屬元素是釩和鎳【3】。金屬釩和鎳是生物中實際上不存在的元素。

2.3 關(guān)于石油分布

“世界上 99%以上的油氣田都分布在沉積巖區(qū)”這一現(xiàn)象，恐怕無法說明石油的生物來源。反例是，在產(chǎn)油區(qū)結(jié)晶基巖中普遍發(fā)現(xiàn)油氣藏。根據(jù)我們的研究，恰恰是這一現(xiàn)象把石油的來源引向地球深部。

所謂沉積巖區(qū)即沉積盆地。沉積盆地是區(qū)域構(gòu)造演化的結(jié)果，其波及深度深達上地幔，成為地球排氣的巨大窗口。世界上所有含油氣盆地都對應(yīng)大規(guī)模地幔隆起，且地幔隆起幅度與沉積盆地石油豐度正相關(guān)【10】。例如，松遼盆地沉降最深的古龍凹陷埋深為 10.05km，但其上地幔軟流層隆起幅度卻比東西兩側(cè)山區(qū)分別高出 53km和31km。軟流層具有豐富的揮發(fā)性地幔流體，主要是CH4和H2【11】，它們在軟流層隆起的過程中沿著巖石圈地幔和下地殼張性正斷層進入中地殼，并在中、下地殼的溫壓條件下發(fā)生著名的工業(yè)化費-托合成反應(yīng)形成高分子烴類【12】，之后進入上地殼和沉積盆地。

所以，石油主要分布在沉積層中，是沉積層所特有的儲層和蓋層發(fā)育特征決定的，并非決定于沉積層中是否包含有機質(zhì)。

3 根據(jù)有機成因制定的政策

從上述對有機成因三個主要論據(jù)的最新研究可知，石油有機成因說恐怕無法立足。如果石油成因僅僅局限在理論研究范疇內(nèi)，我們大可以再用一個世紀(jì)的時間去慢慢爭論。然而，遵循有機成因說的石油勘探開發(fā)實踐在前進，在現(xiàn)實中造成不可避免的、難以估量的損失。尤為緊迫的是三次采油的地質(zhì)合理性問題。因為三次采油已經(jīng)成為我國主要油田增產(chǎn)的重要手段，有的油田三次采油產(chǎn)量甚至達到三分之一。這樣低效益的巨大投入，給國民經(jīng)濟和油田的可持續(xù)發(fā)展勢必帶來沉重的負(fù)擔(dān)。

三次采油所依據(jù)的是靜態(tài)地質(zhì)模型，即地質(zhì)空間有限、石油儲量不變。這是石油有機成因理論框架下約定成俗的認(rèn)識。如果而石油更有可能來自上地幔，在現(xiàn)今的構(gòu)造條件下，石油儲量是動態(tài)的、是源源不斷向儲層供給的。最佳采油速度應(yīng)等于深部供給速度。那么，以最大限度地清洗地下有限空間內(nèi)的有限原油的為目的的三次采油，就失去了地質(zhì)依據(jù)。

三次采油短期內(nèi)能夠提高采收率，這給石油生產(chǎn)者和消費者以極大的信心，但這種信心畢竟是有限的。而幔源油氣理論將給予全人類對油氣資源的充分信賴。眾所周知，世界上沒有任何一個油田枯竭，世界石油產(chǎn)量也從來沒有減少過，而一波又一波基于有機成因的石油枯竭論，不過意外充當(dāng)了國際油價節(jié)節(jié)攀升的推手角色而已。

4 結(jié)論

截至目前，石油有機成因說仍然無法解釋擁有世界 60%儲量的波斯灣地區(qū)的石油來源。波斯灣面積24×104km2，周邊8國總面積481×104km2，僅占世界陸地面積3%，是什么動力讓全世界的生物集中到那里死亡、堆積、埋藏并形成豐富的石油和天然氣呢？

正如恩格斯所指出那樣：“只要自然科學(xué)在思維著， 它的發(fā)展形式就是假說。一個新的事實被觀察到了，它使得直到現(xiàn)在對和它同類的事實的說明方式成為不可能的了。從這一瞬間起，就需要新的說明方式……”【13】。

所以，作為一名石油工作者，無論我們曾經(jīng)接受何種生油理論的熏陶，只要肯于接受最新的科學(xué)成果，肯于用唯物的觀點來考察石油來源問題，結(jié)論是不言而喻的。而這個結(jié)論的重要性，不僅關(guān)乎石油勘探、石油開發(fā)，更關(guān)乎國計民生。

1 西北大學(xué)地質(zhì)系石油地質(zhì)教研室，編. 石油地質(zhì)學(xué)[M]. 北京： 地質(zhì)出版社，1979

2 Studier .M. H.，Hayatsu .R，Anders.E，Organic compounds in carbonaceous chondrites [J]. Science，1965，149：1455～1459

3 Kenney .J. F，Shnyukov.Ac. Ye. F，Krayushkin. V. A . Dismissal of the Claims of a Biological Connection for Natural Petroleum[J]. Energia，2001，22（3）：26～34

4 洪哲. 旋光性聚合物的研究進展[J]. 延邊大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2001，27（2）：139～143

5 史繼揚. 吉林隕石的有機質(zhì)[J]. 中國科學(xué)，1979，5（5）：475～480

6 Krayushkin V. A . The Abiotic，Mantle Origin of Petroleum[M]. Kiev：Naukova Dumka，1984

7 Studier. M. H，Hayatsu.R，Anders E.. Origin of organic matter in the early solar system：I. Hydrocarbons[J]. Geochim.Cosmochim. Acta.，1968，32：151～173

8 Vdovykin. G. P. Meteorites[M]. Moscow : Nauka，1968

9 Ryuichi Sugisaki ，Koicm Mimura. Mantle hydrocarbons: Abiotic or biotic?[J] Geochimica el Cosmochimica Ada.，1994，58(11)：2527～2542

10 崔永強，李楊鑒. 軟流層、中地殼與盆-山系[J]. 地球物理學(xué)進展，2004，9(3)：554～559

11 Saxena，S.K，F(xiàn)ei.Y. Phase equilibrium in a system of chondritic composition: implications for early mantle-fluid compositions[J]. J.Geology，1988，96：601～607

12 Fischer.F，Tropsch.H. Synthesis of Petroleum at Atmospheric Pressures from Gasification Products of Coal[J].Brennstoff-Chem.，1926，7：97～104

13 恩格斯. 自然辯證法·辯證法[A]. 見馬克思，恩斯斯編著：馬克思恩格斯選集（第三卷）[C]. 北京：人民出版社，1972.561

QUESTIONING THE PETROLEUM ORGANIC HYPOTHESIS AND THE TERTIARY RECOVERY GEOLOGICAL RATIONALITY

Cui Yongsheng Lui Weihua
The Fifth Production Plant，PetroChina Daqing Oilfield Company，Daqing，Heilongjiang，163453，China

Based on recent research， three main arguments of petroleum organic hypothesis are refuted respectively including，(a) Petroleum distillate shows “optical activity”，which is a general feature of organic materials and not for inorganic materials; (b) “Biomarkers”，which are namely organic compounds，are often observed in petroleum，and are usually recognized as evidence of biological connection， such as porphyrins，pristane，phytane and sterane; (c) More than 99% oil and gas deposit distributes in sedimentary area，and fine-grained sediment in these sedimentary rocks are rich in organic matter. Petroleum organic hypothesis is debatable. Rationality of static geological model for tertiary production，which is established by this hypothesis，is contested. Tertiary production has become an important measure to increase production in major oilfields in China. This huge investment with low efficiency would consequentially bring heavy burden to national economy and oilfield sustainable development.

petroleum organic hypothesis，tertiary production，geological rationality

P618.130.1∶TE357

：A

：1006-5296（2012）02-0106-04

* 第一作者簡介：崔永勝（1975～），男，油藏工程專業(yè)，工程師

2012-02-21；改回日期：2012-03-26