油氣歷史成因與當(dāng)采技術(shù)漫談

李華東，葉 愷

(中國(guó)石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇無錫 214126)

近200年來，油氣工業(yè)發(fā)展實(shí)現(xiàn)了多次重大理論技術(shù)創(chuàng)新或跨越。從找油氣圈閉到找油氣儲(chǔ)集體[1］、油氣礦床，海相、陸相、海陸相油氣藏兼顧探查，二次、三次采油及水平井分段壓裂技術(shù)等的發(fā)展……，諸如此類使被發(fā)現(xiàn)油氣藏的深度、分布區(qū)域和可采儲(chǔ)量在不斷突破“禁”區(qū)，推動(dòng)著找油氣的領(lǐng)域連續(xù)翻新，拓寬了人們對(duì)石油地質(zhì)理論研究的思維空間，促進(jìn)了石油工業(yè)當(dāng)采技術(shù)的不斷創(chuàng)新，也使得人們對(duì)油氣到底來自何方，間歇性地在石油地質(zhì)界反復(fù)提問、發(fā)酵?；诖?，筆者漫談?dòng)蜌獬梢騕2］與當(dāng)采技術(shù)，供有興趣的學(xué)者參考，以期人們以另一只眼欣賞眼花繚亂的油氣成因?qū)W說，開拓油氣勘探工作新的領(lǐng)域。

1 油氣資源評(píng)價(jià)系統(tǒng)與油氣歷史成因說

目前，國(guó)內(nèi)外可見的石油地質(zhì)學(xué)方面的資料對(duì)油氣生成的理論認(rèn)識(shí)基本一致，大多數(shù)專家學(xué)者認(rèn)為，沉積有機(jī)質(zhì)在還原環(huán)境下埋藏到一定深度后，在溫度、時(shí)間、細(xì)菌、催化劑等條件的作用下，經(jīng)過生物化學(xué)、熱催化、熱裂解、高溫變質(zhì)等階段，陸續(xù)轉(zhuǎn)化為石油天然氣。由此而形成了各種油氣資源評(píng)價(jià)方法和系統(tǒng)、理論和技術(shù)路徑。通常開展油氣資源分布規(guī)律研究包含以下內(nèi)容:地層沉積構(gòu)造演化、流體特征及其所處溫度場(chǎng)及地壓場(chǎng)變化、生—儲(chǔ)—蓋—運(yùn)—聚—?！⒌哪M及模型建立等，將這些內(nèi)容通過參數(shù)選擇、方法研究、結(jié)論及風(fēng)險(xiǎn)分析等相互勾連則構(gòu)成了油氣資源評(píng)價(jià)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[3－5］。

可以看出，現(xiàn)代油氣生成理論的取向是試圖以現(xiàn)有技術(shù)或技術(shù)突破，從結(jié)構(gòu)上還原油氣藏形成過程，解剖油氣藏，開發(fā)油氣藏。每當(dāng)自然科學(xué)取得某項(xiàng)技術(shù)上的突破，總能在增儲(chǔ)上產(chǎn)中找到其發(fā)揮作用的節(jié)點(diǎn)和理論猜想的深入點(diǎn)。這些現(xiàn)象或稱“事實(shí)”的發(fā)現(xiàn)，符合以還原論為基礎(chǔ)的實(shí)證科學(xué)。當(dāng)人們?cè)诓粩嗤黄普矣蜌忸I(lǐng)域，不斷獲取超想象的(或稱超理論的)可采儲(chǔ)量而高興之余，又總是有學(xué)者質(zhì)疑這些油氣真的可以用現(xiàn)代油氣生成理論中的沉積有機(jī)質(zhì)來自圓其說嗎?油氣無機(jī)成因說[6］、事件油氣源巖[7］、油氣歷史成因說等等，總是過幾年就會(huì)有學(xué)者把這些概念從故紙堆里搗騰出來見見陽光。

油氣歷史成因說者憚?dòng)谖镔|(zhì)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的無止境，轉(zhuǎn)向“有所不為，以用為主”。在極限思考之余，人力所及的盡頭，停下腳步，以整體論為基礎(chǔ)，從功能上把握各種油氣成因的可能性，“敦促”從事油氣商業(yè)開采的政治家、企業(yè)家、科學(xué)家們用油氣歷史成因說來指導(dǎo)勘探，摒棄油氣資源枯竭論，以期換取人們摒棄利用新技術(shù)不惜破壞人類生存環(huán)境、瘋狂開采化石資源并以此為榮的思維方法。

油氣歷史成因說者把元素、星系、地球、生物及油氣起源演化史聯(lián)系起來討論，認(rèn)為宇宙間自從有了碳、氫元素后，油氣就開始形成并演化到現(xiàn)在，亦即油氣的形成可以追溯到天文時(shí)期，延續(xù)到地質(zhì)時(shí)期乃至人文時(shí)期;認(rèn)為油氣先驅(qū)物在生命形成之前就已存在，它伴隨從元素到無機(jī)物到星系的演化，也伴隨從無機(jī)物到簡(jiǎn)單有機(jī)物的演化，同樣也伴隨從簡(jiǎn)單有機(jī)物至生命的演化;油氣歷史成因說旨在強(qiáng)調(diào)油氣先驅(qū)物隨著星系、地球和生物形成及演化而循環(huán)，旨在把早期說、晚期說、有機(jī)說、無機(jī)說等各種生油說劃分成該學(xué)說中油氣生成的各個(gè)途徑，旨在告誡人們不要懷疑大自然的鬼斧神工，碳?xì)湓厣珊?，大自然總有辦法將其形成烴類物質(zhì)。據(jù)此，筆者勾勒了一幅油氣歷史成因說與油氣資源評(píng)價(jià)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖(圖1)，戲說或展望一下油氣工業(yè)中涉及到的當(dāng)采技術(shù)[7－9］。

2 當(dāng)采技術(shù)的結(jié)構(gòu)屬性與功能屬性

圖1 油氣歷史成因說與油氣資源評(píng)價(jià)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.1 Hydrocarbon historical origin theory and evaluation system for hydrocarbon resource

一個(gè)多世紀(jì)以來，石油地質(zhì)領(lǐng)域由以下技術(shù)構(gòu)成，成盆成烴成藏地質(zhì)認(rèn)識(shí)與實(shí)驗(yàn)?zāi)M技術(shù)指路—地球物理勘探理論和相應(yīng)技術(shù)先行—鉆探、測(cè)井及巖層改造方法和技術(shù)驗(yàn)證。為了討論方便，筆者把這類目前采用的指路技術(shù)、先行技術(shù)和驗(yàn)證技術(shù)統(tǒng)稱當(dāng)采技術(shù)，“當(dāng)采”二字的意思可以用下面的例子來作進(jìn)一步解釋。眾所周知，人類開采礦藏，是按效能(效率、效益、效果、環(huán)境或社會(huì)對(duì)技術(shù)反人類固有特性的承受能力)分層次開采的，由表及里，由淺至深。在每一個(gè)不同的時(shí)期，總有眾人共同使用的開采技術(shù)，成本相應(yīng)低，效益相應(yīng)高，筆者把這一技術(shù)稱之為當(dāng)采技術(shù)。當(dāng)向“深”一層次開采遇到難題，并且人們沿新的思路重新研究而不奏效時(shí)，有可能將難題擱置許久，不再發(fā)明新技術(shù)。當(dāng)長(zhǎng)期不能向深一層次掘進(jìn)時(shí)，人們有可能回到早已采過的層次，進(jìn)行回采，回采用的老技術(shù)稱之為回采技術(shù)。表面上看，技術(shù)的產(chǎn)生和深化對(duì)自然界和物質(zhì)的研究是中性的，但實(shí)際效果是其有意無意的拒絕考慮人和自然的關(guān)系問題、道德問題?，F(xiàn)實(shí)世界告訴人們，技術(shù)在其日益發(fā)展中帶給我們物質(zhì)上的舒服和豐富，卻污染了自然，加劇了競(jìng)爭(zhēng)、掠奪和戰(zhàn)爭(zhēng)，并有可能使之遠(yuǎn)離道德和精神文明。人工核爆炸、克隆技術(shù)、食品添加劑、三次采油和水平井分段壓裂技術(shù)的無限制使用，人類生存的環(huán)境以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)無可恢復(fù)的損傷，時(shí)常在提醒有良知的政府和科學(xué)家們。

從認(rèn)識(shí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)角度看，由于結(jié)構(gòu)的無限可分性，技術(shù)應(yīng)當(dāng)有無限空間可去延伸;從技術(shù)的功能性含義來看，任何一些技術(shù)都具備可替代性，對(duì)延伸技術(shù)的研究可能會(huì)讓科技工作者進(jìn)入死胡同，替代技術(shù)的研究更能符合科技工作者人性的自然發(fā)展。但是，當(dāng)人力和財(cái)力可無限取得時(shí)，人們對(duì)技術(shù)延伸的渴求總是受到尊崇。這是因?yàn)椋渭彝猿浞职l(fā)揮科技工作者人的主觀能動(dòng)性為己任、企業(yè)家不愿沉沒對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的開發(fā)成本、科技工作者沉浸于技術(shù)延伸研究中一個(gè)堡壘一個(gè)堡壘攻克的喜悅，于是，技術(shù)延伸研究者往往被冠以“正宗”，技術(shù)替代研究者則常常被斥為“異端”。

新技術(shù)革命中的信息、生物、新材料、新能源、空間及海洋技術(shù)的無所不能，又點(diǎn)燃了技術(shù)發(fā)明和使用者的良知，也促成了石油工業(yè)中當(dāng)采與回采技術(shù)的輪番登場(chǎng)。技術(shù)僅是一種工具，人們?cè)鯓永眉夹g(shù)自衛(wèi)或改造自然，享受技術(shù)給人帶來的幸福或?yàn)?zāi)難，完全取決于使用技術(shù)的人而不是工具——技術(shù)本身?！耙恍┥虡I(yè)化開采化石資源的技術(shù)革新可能在現(xiàn)階段污染環(huán)境，那就讓我們?nèi)ラ_拓新的其他技術(shù)吧”的美好“愿望”，在我國(guó)油氣勘探史上是可以找到例證的。

幾千年前，人類借助簡(jiǎn)單機(jī)械技術(shù)，利用油氣的自然流出(自噴)特性獲取油氣，改善自然環(huán)境，造福人類。自19世紀(jì)末開始，中國(guó)大地上可以總結(jié)出“洋油”—中國(guó)貧油論、陸相生油論—原油自給、“實(shí)現(xiàn)我國(guó)石油工業(yè)二次創(chuàng)業(yè)”—凈進(jìn)口、改革開放—先污染后治理、科學(xué)發(fā)展觀—藍(lán)海戰(zhàn)略等等的概念(說法)提出階段。在不同的階段，政治家、軍事家、企業(yè)家、環(huán)境保護(hù)者等人群都曾焦慮，但焦慮的原因大相徑庭，解決焦慮的途徑和愿望也各具特色。伴隨著清王朝滅亡、蔣家王朝退至臺(tái)灣、社會(huì)主義改造—建設(shè)—改革開放—科學(xué)發(fā)展觀等歷史事件，我國(guó)油氣勘探組織從無到有，尤其在1950年代從西北轉(zhuǎn)向西南，又從玉門、西南轉(zhuǎn)向東北，發(fā)現(xiàn)了大慶油田;1960—1970年代東部大發(fā)現(xiàn)，勝利、大港、蘇北相繼捷報(bào)頻傳;1980—1990年代，東部硬穩(wěn)定—西部大發(fā)展，塔里木、準(zhǔn)噶爾、鄂爾多斯、海域相繼突破;20世紀(jì)末—本世紀(jì)初，國(guó)內(nèi)國(guó)外2種資源2個(gè)市場(chǎng)齊頭并進(jìn)。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)告訴人們，靈感已不是推動(dòng)科學(xué)研究和技術(shù)發(fā)明的最有效的推動(dòng)力，商業(yè)化才是當(dāng)今最有效的推動(dòng)力。任何一項(xiàng)發(fā)明技術(shù)的用途總是存在的，但是如果沒有適當(dāng)?shù)耐顿Y，該技術(shù)就得不到開發(fā)而被束之高閣。加之，除利潤(rùn)的無限貪婪性外，人的一生是短暫的，發(fā)明技術(shù)的人總是希望在有生之年看到其發(fā)明技術(shù)的價(jià)值，發(fā)現(xiàn)技術(shù)價(jià)值最快的方法就是商業(yè)化，隨商業(yè)化成功而來的效益是技術(shù)的價(jià)值的最好詮注[3，5］。

在人們熱衷于提高勘探成功率和油氣采收率時(shí)，當(dāng)采技術(shù)無限制向前發(fā)展，技術(shù)對(duì)環(huán)境的污染不是其主要的制約因素。綠色低碳戰(zhàn)略的實(shí)施，科學(xué)發(fā)展的要求，人們開始轉(zhuǎn)向儲(chǔ)量轉(zhuǎn)化率、儲(chǔ)量替代率的提高和桶油發(fā)現(xiàn)成本的降低，技術(shù)對(duì)環(huán)境的污染又會(huì)成為主要的制約因素了，當(dāng)采技術(shù)就不能無節(jié)制開發(fā)和發(fā)展下去了。有專家測(cè)算，隨著替代能源(如風(fēng)能、核能、氫能、太陽能)和節(jié)能措施等的發(fā)現(xiàn)以及運(yùn)行成本的不斷降低，20年后油氣能源將不再是主要能源。筆者對(duì)此不以為然，認(rèn)為油氣能源仍將是不可替代的主要能源。

3 幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

展望石油勘探的當(dāng)采技術(shù)，油氣能源的獲得應(yīng)仍然是效能最佳的。1)隨著量子計(jì)算及機(jī)器人的商業(yè)化，地球結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的不斷突破使尋找油氣藏從或然性逐步走向必然，鉆井技術(shù)也將取得重大進(jìn)展而鉆穿上地殼尋找油氣的成本在大大降低;2)隨著量子調(diào)控干預(yù)分子原子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律成為可能，油氣成因的認(rèn)識(shí)將從猜測(cè)走向公理，為勘探服務(wù);3)基因組測(cè)序速度的加快，使微生物工程找油技術(shù)有可能成為未來最低廉的直接找油技術(shù);4)量子計(jì)算所具有的并行處理數(shù)據(jù)極快能力，也將地球物理技術(shù)直接找油的成本大大降低;5)隨著雙束(電子束、離子束)顯微鏡從材料、生物行業(yè)轉(zhuǎn)向并在石油界使用的普及，納米級(jí)三維重構(gòu)將把烴源巖、儲(chǔ)集巖、蓋層的解剖帶入了另外一個(gè)世界，油氣尤如人類的探囊之物;6)宇宙大尺度物理規(guī)律的突破，商業(yè)化開采地處星系油氣資源模式的深入研究可以讓宇宙飛船輕易獲得銀河系里的油氣能源;7)海洋技術(shù)及物質(zhì)深層次結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的突破，海底天然氣水合物(可燃冰)的工業(yè)化開采已為時(shí)不遠(yuǎn)[3，10－11］。

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