黃海平：石油開采技術(shù)探路者

張姝

“石油”這種珍稀能源的發(fā)現(xiàn)對(duì)于中國(guó)乃至世界來(lái)說(shuō)都是一筆寶貴的財(cái)富。宋朝時(shí)，沈括曾在其著作《夢(mèng)溪筆談》中預(yù)言：“此物后必大行于世”。果不其然，現(xiàn)如今石油能源已經(jīng)和我們的生產(chǎn)、生活密不可分。但是，由于近百年來(lái)人們對(duì)于石油能源的大量需求以及毫無(wú)節(jié)制的開采、使用，石油能源的處境已變得岌岌可危。所以，針對(duì)目前的現(xiàn)狀，對(duì)有限的石油資源的合理開采、以及對(duì)廢棄油田的合理利用是科學(xué)家需要不斷攻克的技術(shù)難題。

身為一名地球化學(xué)家，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)的黃海平教授就一直在為此努力著。作為石油開采技術(shù)的探路者，他從來(lái)都沒(méi)有停下過(guò)自己的腳步。赤子丹心獻(xiàn)石油

1962年出生的黃海平，在自己的女兒眼里儼然就是一個(gè)工作狂。他每天都把自己的時(shí)間都安排的滿滿的，埋首科研，樂(lè)此不疲。其實(shí)，我們所不知的是，黃海平與石油之間的緣分由來(lái)已久，在這條路上探索實(shí)踐，讓他深感幸福。

本科和碩士，黃海平分別就讀于江漢石油學(xué)院（現(xiàn)長(zhǎng)江大學(xué)）和中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京），并取得了工學(xué)學(xué)士和工學(xué)碩士學(xué)位，在專業(yè)上奠定了深厚的基礎(chǔ)。2004年，為了更好地掌握化石燃料領(lǐng)域前沿科學(xué)理論和學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，1998年黃海平前往英國(guó)阿伯丁大學(xué)做了為期1年的訪問(wèn)學(xué)者，2000年到英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)攻讀博士學(xué)位。博士畢業(yè)后，他的博士導(dǎo)師拉特教授被聘為加拿大石油地質(zhì)首席科學(xué)家，并邀請(qǐng)黃海平和他一起去加拿大卡爾加里大學(xué)工作。黃海平感恩于地質(zhì)大學(xué)的培養(yǎng)，因此不愿割舍自己國(guó)內(nèi)的工作。最終，在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的支持下，黃海平?jīng)Q心走向國(guó)際去學(xué)習(xí)先進(jìn)的科研技術(shù)，并兼顧國(guó)內(nèi)的教學(xué)和科研工作，就這樣他開始了長(zhǎng)達(dá)近二十年的國(guó)內(nèi)外奔波之路。

“雖然累，但是一切都是值得的”。這一直都是黃海平的心聲。作為一名地球化學(xué)家，他決心要用自己的專業(yè)知識(shí)和技術(shù)為我國(guó)的石油開采事業(yè)做出貢獻(xiàn)。對(duì)于石油的開采與利用，其實(shí)人們最終的目標(biāo)都是把油氣從地下開采出來(lái)，但是石油資源是不可再生的，如何有效的、全方位地開采與利用，才是永恒的課題。如果只注重暫時(shí)的自給自足，恐怕只會(huì)給子孫后代留下無(wú)妄之災(zāi)，所以具有前瞻性的石油開采技術(shù)才是歷史發(fā)展的必然。黃海平及其團(tuán)隊(duì)所研究提出的利用生物技術(shù)與石油開采相結(jié)合把殘留石油轉(zhuǎn)化為甲烷，就具有超前意義。

眾所周知，石油是工業(yè)的血液，但人類目前所發(fā)現(xiàn)的油田卻現(xiàn)狀堪憂，而為了滿足人類生產(chǎn)、生活源源不斷的需求，只能通過(guò)進(jìn)一步的開采來(lái)實(shí)現(xiàn)。工業(yè)上使用的常規(guī)手段就是通過(guò)不斷地注水和注化學(xué)添加劑來(lái)進(jìn)行開采，在不斷注、采循環(huán)過(guò)程中以求能開采出更多的石油，但是不管使用什么手段，在現(xiàn)有工藝和經(jīng)濟(jì)條件下還有一半以上的已知石油是無(wú)法開采的，如加拿大重油采收率平均只有12%，國(guó)內(nèi)正常油的采收率在30-50%之間。因此，油藏中殘留下來(lái)的石油資源規(guī)模巨大，而我們對(duì)這些資源賦有位置非常清楚，并且地表已有完善的設(shè)施，一旦油田被廢棄，這意味著我們將永遠(yuǎn)失去這些寶貴資源。

理論創(chuàng)新沒(méi)有止境，科學(xué)探索沒(méi)有句號(hào)。作為一名地球化學(xué)家，黃海平和他的團(tuán)隊(duì)看到了其中所蘊(yùn)含的油層物理規(guī)律以及其對(duì)未來(lái)石油工業(yè)的影響。他們提出利用生物技術(shù)把殘余油轉(zhuǎn)化為甲烷氣以延長(zhǎng)油田開采壽命的科學(xué)設(shè)想（國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目：40373022，40973034，引273062，41573035）。石油生物降解和生物氣化是一個(gè)非常緩慢的過(guò)程，這是因?yàn)榈叵挛⑸锏幕顒?dòng)受到了諸多限制，溫度高和氮磷鉀等養(yǎng)分缺乏是影響微生物活性的關(guān)鍵所在。如果油藏溫度合適，養(yǎng)分充足，微生物轉(zhuǎn)化的速率可以大大提高。綜合考慮之后，黃海平及其團(tuán)隊(duì)就把研究的目標(biāo)定在淺層油藏（現(xiàn)今油層溫度小于90°C），探索通過(guò)添加微生物代謝所需養(yǎng)分來(lái)調(diào)節(jié)微生物的習(xí)性，加速殘余油向甲烷氣的轉(zhuǎn)化的可行性。盡管這項(xiàng)技術(shù)尚未被強(qiáng)調(diào)快速見效的石油工業(yè)界推廣使用，但作為一種前瞻性的技術(shù)研究，黃海平和他的團(tuán)隊(duì)始終認(rèn)為這是一項(xiàng)為后代謀福的技術(shù)，有巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義，值得他們?yōu)榇瞬粩嗟嘏Γ瑢?shí)踐。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境污染和能源開采的不平衡，長(zhǎng)久困擾著人類的生產(chǎn)與生活。除探索利用生物技術(shù)把油藏中的殘留油轉(zhuǎn)化為天然氣外，黃海平所做的研究中還在探索把煤或泥巖中有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為天然氣的可行性，并把這些研究與獲取再生能源和降低二氧化碳排放有機(jī)結(jié)合起來(lái)。從環(huán)境的角度來(lái)講，天然氣相對(duì)于煤和石油來(lái)說(shuō)是比較潔凈的能源。而現(xiàn)如今即將廢棄、劣質(zhì)油田和一些無(wú)經(jīng)濟(jì)開采價(jià)值的煤層和油頁(yè)巖眾多，針對(duì)這種邊緣性的能源，怎樣變廢為寶又不污染環(huán)境，才是科研的首要任務(wù)。從科學(xué)的角度來(lái)分析，流體流動(dòng)受地層滲透率和流體黏度控制，而天然氣要比水要容易流動(dòng)一千倍，所以，天然氣在地下是很容易開采的。除此之外，它還兼?zhèn)淞四茉锤蓛粲忠咨a(chǎn)的特點(diǎn)，前景可觀。于是，黃海平和其團(tuán)隊(duì)成員就提出了一個(gè)想法：可以通過(guò)生物降解技術(shù)把這些邊緣性的能源轉(zhuǎn)化成天然氣，從中獲取純凈再生能源。不僅可以實(shí)現(xiàn)能源工業(yè)持續(xù)發(fā)展，又能降低對(duì)環(huán)境的污染，可謂是一舉兩得。堅(jiān)持開拓不放棄

“為者常成，行者常至”，用這句話來(lái)形容黃海平，最恰當(dāng)不過(guò)了。在數(shù)十年的科研生涯中，他一直在踐行著這個(gè)準(zhǔn)則，并在科研方面不斷進(jìn)行著創(chuàng)新性研究。

在黃海平及其團(tuán)隊(duì)的科研探索初期，他們也曾想通過(guò)微生物把殘余油轉(zhuǎn)化成氫氣這種清潔能源，來(lái)降低對(duì)環(huán)境的污染。氫氣是最理想的能源，盡管通過(guò)控制反應(yīng)條件可以使生物降解的最終產(chǎn)物為氫氣，但這是一個(gè)可逆反應(yīng)，產(chǎn)物中氫氣含量達(dá)到一定程度時(shí)反應(yīng)就不能自發(fā)進(jìn)行了，這意味著要源源不斷的采出氫氣含量很低的天然氣，才能使這個(gè)反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，這從工程角度來(lái)說(shuō)并不現(xiàn)實(shí)，因此，想要真正的實(shí)現(xiàn)氫氣的開采和利用還有很長(zhǎng)的路要走。

目前黃海平及其研究團(tuán)隊(duì)又開始了新的探索，這就是化石燃料的氧化一還原反應(yīng)直接發(fā)電，其基本構(gòu)思是通過(guò)向油藏（或煤層）中注入氧化電子載體，這些電子載體在地下把烴類氧化成二氧化碳，所產(chǎn)二氧化碳在油藏（或煤層）內(nèi)直接進(jìn)行地質(zhì)埋存，而電子載體本身被還原，這些還原態(tài)的電子載體通過(guò)生產(chǎn)井采到地表，利用燃料電池可直接燃燒，這是一個(gè)放熱反應(yīng)，釋放出的熱能可以直接轉(zhuǎn)化為電能，而電子載體被氧化并可注入地下循環(huán)使用。這個(gè)過(guò)程中油藏（或煤層）是反應(yīng)的一極，地表燃燒是反應(yīng)的另一極，從而構(gòu)成一個(gè)流電池，實(shí)現(xiàn)規(guī)模發(fā)電。油藏（或煤層）作為化學(xué)能源的儲(chǔ)集體其使用不是在地表直接燃燒，而是轉(zhuǎn)變成其他形式的化學(xué)能和電能，通過(guò)原地轉(zhuǎn)化，二氧化碳可以留在油藏內(nèi)，使化石燃料可以繼續(xù)為我們提供價(jià)值，形成一個(gè)能源供給和驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)的全新體系。

回望過(guò)去，黃海平在科學(xué)研究中不斷地探索、實(shí)踐、驗(yàn)證。一路走來(lái)他始終不忘背負(fù)在自己身上的多重責(zé)任。作為一名地球化學(xué)家，他立足在目前學(xué)科交叉作為技術(shù)革新的必要前提的這個(gè)大環(huán)境下，呼吁科學(xué)家不要只注重自己專業(yè)的精、專，而要在學(xué)科交叉的學(xué)習(xí)與應(yīng)用上發(fā)揮出更大的優(yōu)勢(shì)。作為一名大學(xué)老師，他非常注重發(fā)揮學(xué)生的能動(dòng)性，他認(rèn)為學(xué)生只有在實(shí)踐中，才能學(xué)到真正的知識(shí)，才能鍛煉真正屬于自己的能力。

在十幾年的科研生活中，黃海平周轉(zhuǎn)于國(guó)內(nèi)外，有時(shí)候甚至忙到?jīng)]有真正屬于自己的時(shí)間。但是，即使心有疲累，他也始終堅(jiān)持著自己對(duì)科學(xué)的探索和對(duì)生活的熱愛。作為石油開采技術(shù)的探路人，他和自己的團(tuán)隊(duì)一起在這條道路上執(zhí)著前進(jìn)著，從未停歇。在他眼中，路途中的新奇與美好讓他自在，享受，而他所做的點(diǎn)點(diǎn)滴滴的工作更能讓他感受到生命的價(jià)值。