為中國油氣鑄就底氣
——記中國石油勘探開發(fā)研究院總地質(zhì)師胡素云
2021-05-11 04:27:32戶萬
科學中國人 2021年7期
戶 萬
胡素云在第八屆中國石油地質(zhì)年會上作“陸相頁巖油發(fā)展?jié)摿εc技術對策”主題報告
20世紀20年代，西方各國紛紛趕來中國“找石油”。數(shù)年過去，他們在中國復雜的地質(zhì)環(huán)境面前一無所獲，并反手給中國扣上了一個“貧油國”的帽子。
直到1956年，李四光等人以地質(zhì)認識為指導，在松遼平原發(fā)現(xiàn)了大慶油田，其規(guī)模之大震驚世界。其后，經(jīng)歷一代代地質(zhì)人不懈努力，中國從松遼、渤海灣、四川、鄂爾多斯、準噶爾、柴達木、塔里木等盆地以及南海海域等發(fā)現(xiàn)了豐富的油氣資源。
“貧油國”的帽子摘下來了，但隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，油氣資源的消費量逐年增加，最大限度保障國家油氣供應安全是一大難題。近年來，中國原油對外依存度超過70%，天然氣對外依存度超過40%。2020年9月11日，習近平總書記在科學家座談會上的講話中也明確表達了對“油氣勘探開發(fā)、新能源技術發(fā)展不足”的憂慮。
油氣勘探是一項高風險、高投入的事業(yè)，一口井打下去之前，很難說一定就能成功找到油氣。在中國石油勘探開發(fā)研究院工作30多年的總地質(zhì)師胡素云，對油氣勘探已經(jīng)比較熟悉。在他看來，要在一個地區(qū)進行油氣勘探，必須解決三大科學問題：有沒有油氣？有多少油氣？到哪里去找？
這也是胡素云經(jīng)年累月力求通過油氣資源評價工作去客觀回答的科學問題。他們的工作，更像油氣勘探的先頭軍。按胡素云的說法：“油氣資源評價其實質(zhì)是對評價對象含油氣性的預測，是將已獲得的各種地質(zhì)信息聯(lián)系起來，經(jīng)過加工處理，最終轉化為評價地區(qū)油氣資源在空間的位置和數(shù)量的分布。因此，科學客觀的資源評價結果能夠提高油氣勘探開發(fā)成功率，這樣我們的價值就發(fā)揮出來了?！?/p>
從定性到定量，做好油氣勘探先頭軍
胡素云介紹說，我國的油氣資源評價，始于20世紀60年代，經(jīng)歷了一個從模糊到清晰、從膚淺到深入的認識過程。20世紀80—90年代，我國先后開展了兩次全國性油氣資源評價研究，為國家石油工業(yè)的發(fā)展做出了重要貢獻。但遺憾的是，我國早期的油氣資源評價，關注的是有沒有油氣、有多少油氣，且評價方法以成因法為主。
所謂的“成因法”，按胡素云的形象比喻，這好比要預測一個天然儲水池里到底儲有多少水，是一個非常復雜的過程。需要搞清天空到底下了多少雨水？降落地面的雨水經(jīng)歷什么樣的過程流到儲水池？流入儲水池的過程中損失了多少？從儲水池開始儲水到進行評價時，儲水池聚集的水量又蒸發(fā)了多少？油氣資源形成與聚集過程跟儲水池天然雨水儲集過程相比更復雜，需要從長達數(shù)百萬年甚至數(shù)億年古老地層中沉積的有機質(zhì)生烴（相當于天然雨水）演化過程出發(fā)，根據(jù)物質(zhì)質(zhì)量守恒原理，客觀估算有機質(zhì)在各演化階段的生烴量、排烴量、散失量和保存量，進而預測評價地區(qū)可能潛在的油氣資源總量。這個方法從原理講沒有問題，但影響評價結果精度的核心問題是，評價所需參數(shù)模型的建立都直接與地質(zhì)歷史過程有關，僅僅根據(jù)實驗室有限的研究建模，很難反映地下的真實情況，參數(shù)選取具有諸多不確定性，評價結果的客觀性和精準程度會大打折扣。
“要想獲得符合地下實際的評價參數(shù)，基于油氣勘探開發(fā)實際構建的刻度樣本區(qū)，也就是刻度區(qū)，可能是行之有效的辦法?！焙卦茝娬{(diào)道。2000年前后，協(xié)助時任院長的趙文智教授（2013年當選中國工程院院士）開展油氣資源評價時，他還不到40歲，對如何在我國傳統(tǒng)的油氣資源評價方法中找到突破口，略顯迷茫。為此，他專門花了一年多的時間查文獻、搞調(diào)研，還真讓他找到了里面的門道。
沒有參照樣本，他們自己建；沒有評價標尺，他們自己立。為客觀獲得評價對象的地質(zhì)評價參數(shù)、資源潛力參數(shù)、資源經(jīng)濟性參數(shù)，他們在中石油探區(qū)范圍內(nèi)選擇了123個油氣勘探程度高、地質(zhì)認識程度高、資源探明率高的油氣成藏富集單元，也就是所說的刻度區(qū)，按照統(tǒng)一的方法流程開展解剖研究，獲得了大量的地下實際參數(shù)。胡素云認為，把通過實驗室分析得到的地質(zhì)條件與資源潛力參數(shù)結合進來，自然就能解決評價中參數(shù)建模、參數(shù)選取參照標準缺失實際數(shù)據(jù)支持的難題。按胡素云的說法，刻度區(qū)解剖是資源評價方面的重大創(chuàng)新。他列舉了通過刻度區(qū)解剖，構建的油氣運聚系數(shù)與地質(zhì)因素關系模型、油氣資源豐度與地質(zhì)因素關系模型等，解決了資源評價過程中關鍵參數(shù)科學取值的問題。他創(chuàng)建的刻度區(qū)解剖方法與技術流程，成為國家油氣資源評價主導方法技術。
胡素云（前排左一）獲得李四光地質(zhì)科學獎
他與他的團隊，基于刻度區(qū)解剖，創(chuàng)建的以成藏組合為類比單元的定量類比評價方法，不僅實現(xiàn)了類比評價從定性到定量、方法技術與國際接軌的轉變，更為重要的是，解決了油氣資源空間分布預測缺少方法技術支持的難題，實現(xiàn)了評價方法技術的換代發(fā)展?！拔覀兘⒘撕芏嘟y(tǒng)計模型，不僅豐富發(fā)展了統(tǒng)計評價方法，而且解決了資源的技術可采性、經(jīng)濟性評價缺少模型支持的難題?！碧岬竭@一點，胡素云和他的同事們至今都很驕傲。
他們沒有忘記，隨著勘探程度的增加，未發(fā)現(xiàn)的剩余油氣資源品位變差、隱蔽性增強，勘探成功率、勘探效益持續(xù)下滑。如何客觀預測剩余資源空間分布，科學部署鉆探目標是科技工作者必須致力解決的關鍵問題。為了解決剩余資源富集區(qū)預測缺少方法技術支持的難題，他們立足承擔的國家原“863”項目，研發(fā)了資源空間分布預測與風險可視化技術，創(chuàng)建的投資效益最大化和勘探風險最小化分析模型，為勘探目標優(yōu)選、確定最優(yōu)投資方案、實現(xiàn)勘探效益最大化提供了有效的決策分析技術。
2003年，胡素云主導完成的“主要含油盆地油氣資源評價”報告，獲得中國石油天然氣集團公司技術創(chuàng)新獎一等獎，并于2005年獲得國家科技進步獎二等獎。他們創(chuàng)建的評價技術方法、刻度區(qū)解剖方法流程、評價方法體系與參數(shù)取值標準，成為國家油氣資源評價主導方法技術。胡素云本人也因此被聘為國家油氣資源評價技術專家。
在盆地分析與油氣戰(zhàn)略選區(qū)暨紀念朱夏先生誕辰100周年學術研討會上作報告
向公司決策層匯報鄂爾多斯盆地中低熟頁巖油原位轉化先導試驗方案
古老≠衰老，煥發(fā)碳酸鹽巖的新生
資源評價工作告一段落后，胡素云又迎來新的挑戰(zhàn)。作為國家海相碳酸鹽巖專項常務副項目長與中石油深層油氣專項的項目長，這一次，他面臨的對象是形成數(shù)億年之久、埋藏6000米以深的古老海相碳酸鹽巖。工作關鍵詞是“古老”。
據(jù)胡素云介紹，前期我國的油氣勘探主體是陸相碎屑巖地層，處于盆地底層的海相碳酸鹽巖，因其埋藏深、經(jīng)歷的地質(zhì)歷史長、熱演化程度高，部分專家學者基于經(jīng)典生烴理論，提出了海相碳酸鹽巖層系烴源巖已經(jīng)枯竭，難以找到規(guī)模油氣之說。胡素云受趙文智院士委托，帶領研究團隊開展了長達1年之久的調(diào)研，得出中國廣泛發(fā)育的深層海相碳酸鹽巖應該擁有豐富的油氣資源，可以為中國石油工業(yè)發(fā)展做出貢獻的重要認識，并向中石油管理層呈送了設立深層海相碳酸鹽巖油氣專項的呈批件，獲得公司領導認同。
用胡素云的話說，要讓這套古老的碳酸鹽巖層系為石油工業(yè)發(fā)展做出貢獻，關鍵是要解決深層海相烴源巖能不能規(guī)模生烴？有沒有規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲層？跨越多個地質(zhì)構造期能不能規(guī)模成藏等諸多認識難題。
古老烴源巖能不能規(guī)模生烴，一直是大家爭論的問題。胡素云說，按照經(jīng)典生烴理論，我國海相層系多處于高-過成熟演化階段，烴源巖已經(jīng)處于生氣衰竭期。胡素云帶領研究團隊，開展了大量生排烴模擬實驗，發(fā)現(xiàn)以往更多關注的是烴源巖生油與生氣，對早期生成的液態(tài)烴、特別是滯留在烴源巖內(nèi)的液態(tài)烴晚期深埋高溫條件下進一步裂解生氣潛力關注不夠。為此，通過溫-壓共控生烴模擬實驗與油氣藏解剖，他們發(fā)現(xiàn)古老海相烴源巖經(jīng)歷早期完整的“生油”高峰之后，在高過成熟階段又出現(xiàn)了一個完整的“生氣”高峰，據(jù)此創(chuàng)建了古老烴源巖“雙峰式”生烴新模式。這一模式建立，從理論上解決了古老地層難以規(guī)模生烴認識難題，堅定了在古老海相碳酸鹽巖發(fā)現(xiàn)大油氣田的信心。
有無資源的認識問題得到解決，在哪里儲存呢？這取決于能否發(fā)育規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲層。胡素云研究團隊發(fā)現(xiàn)，與國外的克拉通相比，我國發(fā)育的克拉通塊體規(guī)模小，他們稱之為小克拉通。因沉積塊體規(guī)模偏小，克拉通的構造沉積分異作用就比較明顯，不是平板一塊，而是會出現(xiàn)溝溝坎坎、隆凹相間的古地貌。在地形相對高的部位，水動力條件強，就發(fā)育高能沉積相帶，這也是生物礁、顆粒灘、鮞粒灘、微生物丘灘等高能地質(zhì)體成排成帶展布的根本原因，為規(guī)模儲層形成奠定了良好物質(zhì)基礎。有高能相帶地質(zhì)體發(fā)育，能不能形成規(guī)模有效儲集空間呢？這就需要開展儲層發(fā)育機理研究。他們依托儲層重點實驗室，通過大量巖石微觀結構觀察以及流體-巖石溶蝕模擬實驗等，構建了海相碳酸鹽巖儲層成因模式，解決了深層規(guī)模儲層形成與分布認識難題。他們研究發(fā)現(xiàn)，碳酸鹽巖儲層發(fā)育首先受到有利沉積相帶的控制，有利相帶疊加“巖溶”與“白云石化”等建設性成巖作用，形成大量巖石孔隙，這就是油氣儲存的巨大“容器”。
有了豐富的資源基礎、良好的儲集空間，是不是碳酸鹽巖油氣勘探就可以高枕無憂了呢？但上天并沒有賦予我們像中東那樣的得天獨厚的地下地質(zhì)條件。我國海相克拉通盆地的演化，普遍經(jīng)歷了拉張、擠壓等多旋回演化。數(shù)億年來，它們經(jīng)歷了多期的構造運動改造，總是處于“破壞—成藏—破壞—成藏”的循環(huán)過程，油氣藏能否跨越這些重重劫難而保存至今呢？針對這一難題，他們又開展了大量溫壓共控烴類相態(tài)保持模擬實驗、油氣藏解剖與烴源巖熱演化史分析，發(fā)現(xiàn)油氣成藏可以跨越多個構造期，進而提出深層碳酸鹽巖富油更富氣新觀點，并得到勘探實踐證實。
胡素云強調(diào)，研究“跨構造期”最大的意義在于突破了以往油氣勘探認識禁區(qū)?；诳鐦嬙炱诔刹乩碚撜J識，油氣勘探范圍大幅拓展，勘探深度顯著增加。比如說，塔里木盆地以往勘探僅限于古隆起高部位，現(xiàn)今則可以拓展到斜坡低部位甚至凹陷區(qū)，以往勘探深度范圍大概是五六千米，現(xiàn)今勘探深度已經(jīng)突破8000米禁區(qū)，正在向更深的范圍進軍。
胡素云說，古老不等于衰老，深埋不等于衰竭。原來想都不敢想的，現(xiàn)在都變成了現(xiàn)實。當前，深層古老碳酸鹽巖已經(jīng)成為我國油氣勘探突破發(fā)現(xiàn)與規(guī)模增儲的重點，塔里木盆地的塔北和塔中斜坡區(qū)、四川盆地川中隆起斜坡區(qū)、鄂爾多斯盆地靖西斜坡區(qū)均獲得多個突破發(fā)現(xiàn)。數(shù)據(jù)顯示，近3年海相碳酸鹽巖年新增天然氣儲量占比，由前期的20%增加到了40%以上。這就是研究者對石油工業(yè)發(fā)展的貢獻所在。
如火如荼，頁巖油掀起未來革命
2020年年初，中國石油天然氣集團有限公司副總經(jīng)理焦方正前來石油勘探開發(fā)研究院調(diào)研。胡素云在匯報時談到：如果要總結近20年來油氣勘探領域，可以用“變”與“不變”來概括。
現(xiàn)場調(diào)研
胡素云口中的“不變”，指的是他和他的團隊，基于油氣資源評價與剩余資源領域分布評價結果，提出的“巖性地層油氣藏、疊合盆地中下部組合、前陸盆地沖斷帶和成熟探區(qū)精細勘探”四大領域沒有根本性變化；所謂的“變”，則指支撐油氣工業(yè)20余年發(fā)展的是“理論認識的深化發(fā)展和勘探技術的換代發(fā)展”。
“四大領域”最早于2003年提出，并被勘探?jīng)Q策層采納。賈承造院士曾在公開場合表示，這是中國石油勘探開發(fā)研究院這些年來為中石油油氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出的最大貢獻。根據(jù)統(tǒng)計，近20年來，中石油立足四大領域年增油氣探明儲量占中石油年增總儲量的95%以上，成為中石油年增油氣儲量的主體。
這種戰(zhàn)略性眼光，來自研究者對中國油氣勘探發(fā)展的深邃思考。胡素云介紹，自20世紀90年代起，隨著勘探發(fā)展，地下目標隱蔽性越來越強，構造型目標逐漸進入“小數(shù)點”級。油氣勘探到底如何發(fā)展，潛力在哪里？一直是胡素云關切的重大問題，并且他迅速捕捉到了關鍵點：基于油氣成藏條件與剩余資源領域分布評價，選準領域、鎖定重點，這也是“四大領域”提出的由來。
未來石油工業(yè)的發(fā)展，如果一定要給出一個趨勢研判，胡素云選擇了頁巖油。他組織力量開展北美頁巖油氣發(fā)展調(diào)研研究，基于調(diào)研幾年前即提出：從源外向源內(nèi)發(fā)展，是石油工業(yè)發(fā)展的必然選擇。他的判斷是，中國廣泛發(fā)育的陸相頁巖，可以為石油工業(yè)發(fā)展做出貢獻。為此，他基于承擔的國家油氣專項——致密油項目，帶領研究團隊，將研究范圍拓展到烴源巖層系（即所謂的源內(nèi)）。2018年，他在中石油勘探年會作了題為“中國陸相頁巖油資源潛力”的專題報告。按胡素云的說法，2018年他們提出的陸相頁巖油，大家并不認可，爭論較大。
深受研究院學術氛圍熏陶的胡素云，就是有這樣的倔勁。2019年，他在中國石油地質(zhì)年會又作了題為“中國陸相頁巖油發(fā)展?jié)摿εc技術對策”的大會報告，且在中石油油氣勘探領域研討會上連續(xù)兩次講頁巖油。按他的介紹，中國陸相頁巖油主體分布于渤海灣、松遼、鄂爾多斯、準噶爾等大型含油氣盆地，分布具有集中性。一旦實現(xiàn)規(guī)模化、常態(tài)化開采，將對保障國家能源安全、豐富能源地球科學學科體系等產(chǎn)生深遠影響。
據(jù)胡素云介紹，中國陸相頁巖層系發(fā)育中高和中低成熟度兩種類型頁巖油資源。中高成熟度頁巖油勘探具有現(xiàn)實性，借鑒北美海相頁巖油的成功做法與成型技術，只要選好“甜點區(qū)”，選準“甜點段”，就可以規(guī)模開發(fā)利用。近兩年，中石油勘探工作由源外向源內(nèi)拓展，通過鉆探實施，鄂爾多斯盆地長7頁巖層系新發(fā)現(xiàn)慶城10億噸級規(guī)模大油田，準噶爾盆地吉木薩爾凹陷盧草溝組、渤海灣滄東凹陷孔二段發(fā)現(xiàn)規(guī)模儲量區(qū)。特別是，松遼盆地大慶探區(qū)古龍凹陷青山口組純頁巖勘探獲得歷史性突破，成為大家關注的熱點。2020年中石油陸相頁巖油產(chǎn)量已經(jīng)超200萬噸，相當于新發(fā)現(xiàn)2個冀東油田，突破了陸相頁巖油產(chǎn)量關。
中高成熟度陸相頁巖油火了，胡素云卻冷靜下來。2019年，他協(xié)助趙文智、金之鈞兩位院士完成并由國家能源局下達的“中國陸相頁巖油資源潛力與對策”報告，明確提出：“中高成熟度頁巖油勘探現(xiàn)實性好，是近期我國原油2億噸穩(wěn)產(chǎn)的重要補充；中低成熟度頁巖油資源潛力大，是陸相頁巖革命核心所在，只要突破‘技術關、經(jīng)濟關’就會帶來一場真正的陸相頁巖革命。”
胡素云介紹說，盡管明確中高成熟度陸相頁巖油勘探如火如荼，但真正意義上的陸相頁巖革命尚未到來，因為我國發(fā)育的陸相頁巖層系，熱演化程度偏低、油質(zhì)偏稠、黏土含量偏高，只能是石油工業(yè)發(fā)展的重要補充。在推動中高成熟度頁巖油發(fā)展的同時，他和趙文智院士又瞄準了中低成熟度頁巖油巨量資源。他們帶領研究團隊，正在開展地下原位轉化技術攻關研究，力求推動陸相頁巖革命的發(fā)生、發(fā)展。
在他們的強力推動下，中石油領導層決定投資數(shù)億元開展鄂爾多斯盆地長7頁巖原位轉化現(xiàn)場先導試驗，并啟動實施。
按胡素云話說，地下原位轉化相當于將“地面煉廠”搬到地下，就是通過人工地下加熱方式，將成熟度不高的烴源巖快速催熟生烴。他相信：只要堅持探索，“十四五”將會突破頁巖油原位轉化技術關，“十五五”期間將步入工業(yè)化應用，到“十六五”時，我國中低成熟度頁巖油產(chǎn)量將實現(xiàn)規(guī)模增長，屆時我國石油對外依存度將會大幅降低。胡素云他們非常期待這一天的到來！
團隊會議
采訪側記：“我的經(jīng)歷很普通?！?/h2>
和談工作的熱情相比，胡素云在提到自己時，話真的不多，甚至還直接拉出了一個“普通”的定位。
1986年從江漢石油學院畢業(yè)后，胡素云被分到中石油的第一站本不是石油勘探開發(fā)研究院，卻被陰差陽錯地調(diào)劑到了這里。參加過勝利、塔里木石油會戰(zhàn)，從事過新區(qū)油氣勘探部署研究……初出茅廬的胡素云，經(jīng)過一番摸爬滾打，成長為如今的總地質(zhì)師胡素云。
“做事先做人”，是他的人生座右銘。給研究生講課時，他的第一課就是這個主題?！拔业膱F隊，我的學生，基本都是在秉承這一原則?！焙卦普f，“我相信命運掌握在自己手中，先把自己本職工作做好。”
在團隊眼里，他是一個有胸襟的人。能包容人的缺點，他說人人都有優(yōu)勢與不足，關鍵是如何因勢利導發(fā)揮團隊成員各自的優(yōu)勢?！八傉f吃虧并不是壞事，實際上他自己是可以吃虧的，但他會為團隊爭取不吃虧，即便是評教授或者集團公司專家，也盡量讓團隊其他人先參評，自己殿后?！蓖抡f。而在胡素云看來，他的管理方法，總是秉持公平公正之心，給團隊成員充分成長的空間。
金橋獎證書
“別看胡素云有點偏瘦，但做事兒純爺們?！庇欣贤略u價道。
“純爺們”的胡素云，喜歡往前看。以研究院為參照，他發(fā)表的論文數(shù)量并不算多。相比之下，他更注重解決實際問題。還在地質(zhì)所當所長時，胡素云就提倡團隊多申報專利。用他的話說，中醫(yī)都在強調(diào)技術了，地質(zhì)研究更需要技術。
2020年，他獲得了第十屆中國技術市場協(xié)會金橋獎個人一等獎。金橋獎的個人獎項一直是授予在科技成果轉化和推廣應用中做出創(chuàng)造性貢獻的優(yōu)秀個人。胡素云覺得，這是對他多年來撲在成果應用上的認可。
“我這輩子比較滿意的兩個研究方向：一是資源評價，二是頁巖油?！焙卦凭o接著強調(diào)了一下，“但這些都是在團隊工作基礎上逐漸實現(xiàn)的，不是我的個人成果?！?/p>
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