油气历史成因与当采技术漫谈.pdf

第 3 5卷第 1 期 2 0 1 3年 1月 石 油 寥 露 沾 届 PE TROLEUM GE oL0GY EXP ERI M E NT Vo 1 J 3 5． No ． 1 J a n ． ， 2 0 1 3 文章编号 1 0 0 1 6 1 1 2 2 0 1 3 O 1 0 1 0 8 0 3 DO I 1 0 ． 1 1 7 8 1 ／ s y s y d z 2 0 1 3 0 1 1 9 油气历史成 因与 当采技术漫谈 李华东， 叶 恺 中国石油化工股份有限公司 石油勘探开发研究院 无锡石油地质研究所 ， 江苏 无锡2 1 4 1 2 6 摘要 从近2 0 0 年来油气工业多次重大理论创新， 使人类发现油气藏的深度、 分布区域和可采储量不断突破“ 禁” 区， 推动着找油 气 的领域连续翻新的历史现象分析人手 ， 对油气到底来 自何方进行 了探讨 ； 从技术的结构性和功能性分析 出发 ， 将 当采技 术与油 气历史成因学说联系起来 ， 构思 了油气资源评 价系统 。据此认为油气能源仍将 是本世纪甚至下世纪不可替代 的主要 能源。最后 展望 了石油勘探的当采技术。 关键词 油气资源评价系统 ； 油气历史成 因 当采技术 中图分类号 T E ～ 9 文献标识码 A Hy dr o c a r bo n h i s t o r i c a l o r i g i n a nd do mi n a n t t e c hn i qu e Li Hu a d o n g，Ye Ka i Wu x i R e s e a r c h I n s t i t u t e o fP e t r o l e u m G e o l o g y ， S I N O P E C ，W u x i ， J i a n g s u 2 1 4 1 2 6 ， C h i n a Abs t r a c t I n t h e p a s t 2 0 0 y e a r s，s e v e r a l s i g n i f i c a n t t h e o r e t i c a l i n n o v a t i o n s h a v e b e e n ma d e t o hy d r o c a r b o n i n d u s t r y ．Ne w d i s c o v e r i e s h a v e be e n o b t a i ne d i n t h e fie l d o f b u r i a l d e p t h，d i s t rib u t i o n a n d r e c o v e r a b l e r e s e r v e o f o i l a n d g a s ．Th e o r i g i n o f h y d r o c a r b o n wa s d i s c u s s e d ．I n v i e w o f t h e t e x t u r e a n d f u n c t i o n o f t e c hn o l o g y，t h e d o m i n a n t t e c h n i q u e wa s c o r r e l a t e d wi t h h y d r o c a r bo n h i s t o r i c a l o r i g i n t h e o r y，a n d a n e v a l u a t i o n s y s t e m f o r h y d r o c a r b o n r e s o u r c e w a s e s t a b l i s h e d ．I t i s b e l i e v e d t h a t h y d r o c a r b o n i s v e ry i mp o r t a n t a n d c o u l d n o t b e r e p l a c e d i n t h e f ut ur e ．Th e d o mi na n t t e c hn i q u e f o r hy d r o c a r b o n e x p l o r a t i o n wa s d i s c u s s e d i n t he e n d． Ke y wo r d s e v a l u a t i o n s y s t e m for h y d r o c a r b o n r e s o u r c e ；h y d r o c a r b o n h i s t o r i c a l o ri g i n；d o mi n a n t t e c h n i q u e 近 2 0 0年来 ， 油气工业发展实现了多次重大理 论技术创新或跨越。从找油气 圈闭到找油气储集 体⋯ 、 油气矿床 ， 海相 、 陆相 、 海陆相油气藏兼顾探 查 ， 二次 、 三次采油及水平井分段压裂技术等 的发 展 ⋯⋯， 诸如此类使被发现油气藏的深度、 分布区 域和可采储量在不断突破“ 禁”区， 推动着找油气 的领域连续翻新 ， 拓宽了人们对石油地质理论研究 的思维空间， 促进 了石油工 业 当采技术 的不 断创 新， 也使得人们对油气到底来自何方， 间歇性地在 石油地质界反复提问、 发酵 。基于此 ， 笔者漫谈油 气成因I 2 ] 与当采技术 ， 供有兴趣 的学者参考 ， 以期 人们 以另一只眼欣赏眼花缭乱的油气成因学说 ， 开 拓油气勘探工作新的领域 。 1 油气资源评价系统与油气历史成因说 目 前， 国内外可见的石油地质学方面的资料对 油气生成的理论认识基本一致， 大多数专家学者认 为。 沉积有机质在还原环境下埋藏到一定深度后， 在 温度、 时间、 细菌、 催化剂等条件的作用下， 经过生物 化学、 热催化、 热裂解、 高温变质等阶段， 陆续转化为 石油天然气。由此而形成了各种油气资源评价方法 和系统 、 理论和技术路径。通常开展油气资源分布 规律研究包含以下内容 地层沉积构造演化、 流体特 征及其所处 温度场 及地 压场变 化、 生一储一盖一 运一聚一保一散的模拟及模型建立等， 将这些 内容 通过参数选择、 方法研究、 结论及风险分析等相互勾 连则构成了油气资源评价系统结构[3 ] 。 可以看出， 现代油气生成理论的取向是试图以 现有技术或技术突破， 从结构上还原油气藏形成过 程 ， 解剖油气藏 ， 开发油气藏。每当 自然科学取得 某项技术上的突破 ， 总能在增储上产 中找到其发挥 作用的节点和理论猜想的深人点。这些现象 或称 “ 事实” 的发现， 符合以还原论为基础的实证科学。 当人们在不断突破找油气领域， 不断获取超想象的 或称超理论的 可采储量而高兴之余， 又总是有 学者质疑这些油气真的可以用现代油气生成理论 中的沉积有机质来 自圆其说吗油气无机成因 说 、 事件油气源岩 ] 、 油气历史成因说等等， 总是 收稿 日期 2 0 1 2 0 5 2 3 修订 日期 2 0 1 2 -1 2 - 0 3 。 作者简介 李华东 1 9 6 3 一， 男 ， 高级工程师 ， 从事油气地质勘探管理工作 。E - ma i l l i h d ． s y k y s i n o p e c ． c o n。 第 1 期 李华东， 等．油气历史成因与当采技术漫谈 1 0 9 过几年就会有学者把这些概念从故纸堆里捣腾出 来见见 阳光 。 油气历史成因说者惮于物质结构认识的无止 境 ， 转向“ 有所 不 为 ， 以用 为 主” 。在极 限思 考之 余， 人力所及的尽头， 停下脚步， 以整体论为基础， 从 功能上把握各种 油气成 因的可能性 ， “ 敦促 ” 从 事油气商业开采 的政治家 、 企业家 、 科学家们用油 气历史成因说来指导勘探， 摒弃油气资源枯竭论， 以期换取人们摒弃利用 新技术不惜破坏人类生存 环境 、 疯狂开采化石资源并 以此为荣的思维方法 。 油气历史成因说者把元素 、 星系、 地球 、 生物及 油气起源演化史联系起来讨论 ， 认为宇宙 间自从有 了碳 、 氢元素后 ， 油气就开始形成并演化到现在 ， 亦 即油气 的形成可以追溯到天文时期 ， 延续到地质时 期乃至人文时期 认为油气先驱物在生命形成之前 就已存在， 它伴随从元素到无机物到星系的演化， 也伴随从无机物到简单有机物的演化 ， 同样也伴随 从简单有机物至生命的演化 油气历史成因说旨在 强调油气先驱物随着星系、 地球和生物形成及演化 而循环 ， 旨在把早期说 、 晚期说 、 有机说 、 无机说等 各种生油说划分成该学说中油气生成的各个途径 ． 旨在告诫人们不要怀疑大 自然的鬼斧神工 。 碳氢元 素生成后 ， 大 自然总有办法将其形成烃类物质。据 此 ， 笔者勾勒了一幅油气历史成因说与油气资源评 价系统结构图 图 1 ， 戏说或展望一下油气工业 中 涉及到的当采技术_ 7 ] 2 当采技术的结构属性与功能属性 一 个多世纪以来 ． 石油地质领域 由以下技术构 成 ， 成盆成烃成藏地质认识与实验模拟技术指路一 地球物理勘探理论和相应技术先行一钻探 、 测井及 岩层改造方法和技术验证。为了讨论方便 ， 笔者把 这类 目前采用 的指路技术 、 先行技术和验证技术统 称当采技术 ， “ 当采” 二字的意思可 以用下 面的例 子来 作进一步解 释。众所周知 ， 人类开采矿藏， 是 按效能 效率 、 效益、 效果 、 环境或社会对技术反人 类 固有 特性 的承受 能力 分层 次开采 的， 由表及 里 ， 由浅至深。在每一个不 同的时期 ， 总有众人共 同使用的开采技术 ， 成本相应低 ， 效益相应高 ， 笔者 把这一技术称之为 当采技术 。 当向“ 深” 一层次开 技术突破 开采技术突破 化工技术突破 新技术突破 乡 乡 泰获取油气 ， 可燃冰、页岩气 、煤层气、 煤制气、氢能源、 光伏能 、核能、风能、 葜 式 的深入 页岩油 、致密储层油气、油 生物燃料、地沟油 水能 、地热等工业化 砂等工业化 等工业化 个 十 十 1 r I 油 气 能 源 ， I 替 代 化 石 能 源 图 1 油气历史成因说与油气资源评价系统结构 F i g ． 1 Hy d r o c a r b o n h i s t o r i c a l o r i g i n t h e o r y a n d e v a l u a t i o n s y s t e m f o r h y d r o c a r b o n r e s o u r c e 1 1 0 石 油 寥 弛 届 第 3 5卷 采遇到难题 ， 并且人们沿新的思路重新研究而不奏 效时 ， 有 可能将难 题搁置许久 ， 不再发 明新技术。 当长期不能 向深一层次掘进时， 人们有可能回到早 已采过的层次 ． 进行 回采 ， 回采用的老技术称之为 回采技术。表面上看 ， 技术的产生和深化对 自然界 和物质的研究是中性的 ， 但实际效果是其有意无意 的拒绝考虑人和 自然 的关系问题 、 道德问题 。现实 世界告诉人们 ， 技术在其 日益发展中带给我们物质 上的舒服和丰富 ， 却污染 了自然 ， 加剧了竞争 、 掠夺 和战争 ， 并有可能使之远离道德和精神文 明。人工 核爆炸、 克隆技术 、 食品添加剂、 三次采油和水平井 分段压裂技术的无限制使用 ， 人类生存的环境 以及 地质结构无可恢复的损伤 ． 时常在提醒有良知的政 府和科学家们 从认识物质结构角度看 ， 由于结构的无限可分 性 ， 技术应 当有无限空间可去延伸 从技术 的功能 性含义来看 ． 任何一些技术都具备可替代性 ． 对延 伸技术的研究可能会让科技工作者进人死胡同， 替 代技术的研究更能符合科技工作者人性的 自然发 展 。但是 ， 当人力 和财力可无限取得时 ， 人们对技 术延伸 的渴求总是受到尊崇。这是 因为 ， 政治家往 往 以充分发挥科技工作者人的主观能动性为 己任 、 企业家不愿沉没对现有技术的开发成本 、 科技工作 者沉浸于技术延伸研究 中一个堡垒一个堡垒攻克 的喜悦 ， 于 是 ， 技术 延伸 研究 者 往往 被 冠 以 “ 正 宗” ， 技术替代研究者则常常被斥为“ 异端” 。 新技术革命 中的信息 、 生物 、 新材料 、 新能源、 空问及海洋技术 的无所不能 ， 又点燃了技术发明和 使用者的良知 ． 也促成了石油工业中当采与回采技 术的轮番登场 。技术仅是一种工具 ， 人们怎样利用 技术 自卫或改造 自然 。 享受技术给人带来的幸福或 灾难 ， 完全取决于使用技术的人而不是工具技 术本身。“ 一些商业化开采化石资源的技术革新 可能在现阶段污染环境 ， 那就让我们去开拓新 的其 他技术吧” 的美好“ 愿望”， 在我 国油气勘探史上是 可以找到例证的。 几千年前， 人类借助简单机械技术， 利用油气 的自然流出 自喷 特性获取油气 ， 改善 自然环境 ， 造福人类 。自 l 9世纪末开始 ， 中国大地上可 以总 结出“ 洋油” 一中国贫油论、 陆相生油论一原油 自 给、 “ 实现我国石油工业二次创业” 一净进 IX l 、 改革 开放一先污染后治理、 科学发展观一蓝海战略等等 的概念 说法 提出阶段。在不同的阶段， 政治家、 军事家、 企业家、 环境保护者等人群都曾焦虑， 但焦 虑的原因大相径庭 ， 解决焦虑的途径和愿望也各具 特色。伴随着清王朝灭亡 、 蒋家王朝退至台湾 、 社 会主义改造一建设一改革开放一科学发展观等历 史事件 ， 我国油气勘探组织从无到有 ， 尤其在 1 9 5 0 年代从西北转向西南 ， 又从玉门、 西南转向东北 ， 发 现了大庆 油 田 1 9 6 0 -- 1 9 7 0年代 东部 大发 现 ， 胜 利 、 大港 、 苏北相继捷报频传 ； 1 9 8 0 --1 9 9 0年代 ， 东 部硬稳定一西部 大发展 ， 塔 里木 、 准噶尔 、 鄂 尔多 斯 、 海域相继 突破 ； 2 0世纪末一本世纪初 ， 国内国 外 2种资源 2个市场齐头并进。市场经济告诉人 们 ， 灵感 已不是推动科学研究和技术发明的最有效 的推动力 ， 商业化才是当今最有效的推动力。任何 一 项发 明技术的用途总是存在的． 但是如果没有适 当的投资， 该技术就得不到开发而被束之高阁。加 之 ， 除利润的无限贪婪性外 ， 人的一生是短暂的， 发 明技术的人总是希望在有生之年看到其发 明技术 的价值 ， 发现技术价值最快 的方法就是商业化 。 随 商业化成 功而来 的效 益是 技术 的价值 的最好 诠 注E 3 ， 5 ] LL 0 在人们热衷于提高勘探成功率和油气采收率 时， 当采技术无限制 向前 发展 ， 技术对环境的污染 不是其主要的制约因素 。绿色低碳战略的实施 ， 科 学发展 的要求 ， 人们开始转向储量转化率、 储量替 代率的提高和桶油发现成本的降低． 技术对环境的 污染又会成为主要的制约因素了， 当采技术就不能 无节制开发和发展下去了。有专家测算 ， 随着替代 能源 如风能 、 核能 、 氢能、 太 阳能 和节能措施 等 的发现以及运行成本 的不断降低 ， 2 0年后油气能 源将不再是主要能源 。笔者对此不以为然 ， 认为油 气能源仍将是不可替代的主要能源。 3 几点认识 展望石油勘探 的当采技术 。 油气能源的获得应 仍然是效能最佳 的。1 随着量子计算及机器人 的 商业化 ， 地球结构认识的不断突破使寻找油气藏从 或然性逐步走向必然 ， 钻井技术也将取得重大进展 而钻穿上地壳寻找油气 的成本在大大降低 2 随着 量子调控干预分子原子的运动规律成为可能， 油气 成因的认识将从猜测走向公理， 为勘探服务 3 基因 组测序速度的加快． 使微生物丁程找油技术有可能 成为未来最低廉的直接找油技术； 4 量子计算所具 有的并行处理数据极快能力 ， 也将地球物理技术直 接找油的成本大大降低 5 随着双束 电子束、 离子 束 显微镜从材料、 生物行业转向并在石油界使用的 普及， 纳米级三维重构将把烃源岩 、 储集岩 、 盖层 的 下转第 1 1 4页 1 1 4 石 油 寥 毋 套沾 届 第 3 5卷 对于渗透率大于 5 0 1 0 一 m 的9 、 1 4 、 K 岩心， 孔隙度 、 渗透率增大较快 ， 经 6次循环后 ， 曲线变化 基本趋于平缓 ， 相对变化率不大。对于渗透率小于 5 0 x 1 0 I ．L m 的 l 2 、 D 、 H 岩心 ， 孔隙体 积增 长相 对较慢 ， 6～ 8次循环后趋于稳定 。实验 中， 没有发 现孔隙度 、 渗透率 变小 的情况， 说明洗油过程 中没 有出现因为有机物难于运移而致喉道堵塞的情况 。 4 结论与建议 1 新开发的 C O ， 溶解气驱洗油方法属于驱替 洗油方法 ， 洗油原理清楚 ， 装置简单 ， 易于操作 ， 洗 油效率高 ， 且清洁环保 。 建议作为一种实用方法在 岩石物理实验室推广使用。 2 D 、 H 、 1 2 岩心为低孑 L 低渗岩心 ， 8～1 0次循 环就可以达到荧光 3级以下， 显示 了新方法的 良好 洗油效果 ， 建议将新方法用于低孔低渗 、 致密岩心的 洗油， 以解决溶剂抽提法洗油效率不高的问题。 3 该方法洗油时间短 2～3 d ， 可缩短探井 等取心井的孑 L 隙度、 渗透率、 岩电参数等的测试周 期， 建议推广使用． 有助于及早认识储层性质、 建立 储层参数的测井解 释模型 以提高测井快速解 释的 精度 ， 更好地发现隐蔽的油层 l 】 。 4 建议对胶结疏松的岩心缓慢卸压 以免造成 对岩心的伤害[ 1 。受实验条件 限制 ， 未考 察该 方法使用 的 C O ， 与原油发生的一些物理 、 化学的 变化 ， 建议 国内外同行开展相关研究 ， 以进一步评 价该方法的适用性。 参考文献 [ 1 ] 沈平平 ， 秦积舜 ． 油层物理实验技术 [ M] ． 北京 石油工业 出 版社 ． 1 9 9 5 ． [ 2 ] 林光荣 ， 邵创 国， 王小林． 洗油时间对低渗特低渗储层孔 渗的 影响[ J ] ． 特种油气藏 ， 2 0 0 5 ， 1 2 3 8 6 - 9 0 ． [ 3 ] 朱建， 李兴， 刘桂阳， 等． 岩心洗油装置安全节能措施改造[ J ] ． 石油仪器 ， 2 0 0 8 ， 2 2 2 9 5 9 6 ． [ 4 ] 刘宗恩， 王建军 ， 王忠平． 洗油仪中虹吸管的设计[ J ] ． 石油仪 器 ， 2 0 0 7， 2 1 1 1 4 - 1 5 ． [ 5 ] 顾贵成 ， 郭冬 梅 ， 马玉东． G G A- 1 P型洗 油仪 的研制 [ J ] ． 石油 仪器 ， 2 0 0 0， 1 4 6 2 9 3 1 ． [ 6 ] 王 明献． 热解样品分析中的重量变化及其影响[ J ] ． 断块油 气 田 ， 1 9 9 5， 2 3 2 9 3 3 ． [ 7 ] 赵伦 ， 吴新松． 砂岩储集层 孑 L 隙度评 价的热解 失重方法 [ J ] ． 中国石油大学学报 自然科学版 ， 2 0 0 7 ， 3 1 5 l 8 2 9 ， 2 7 ． [ 8 ] 李凯 ， 赵建 文 ， 庄丽． 盐间非砂岩 岩心的钻取 、 封装及洗 油技 术 以潜 1 6 C 、 王云 l 1 两口井的岩心制备为例[ J ] ． 江汉石油 科技 ， 2 0 0 7， 1 7 4 4 6 ． [ 9 ] 陈隅 ， 黄庭芳 ， 刘恩儒． 岩石物理学 [ M] ． 合肥 中国科学技术 大学 出版社 ． 2 0 0 9 ． [ 1 0 ] S t e w a r t C R ． C l e a n i n g p o r o u s m e d i a ， U． S ． p a t e n t n u m b e r 2 [ P ] ． No v e mb e r 1 9 5 2 ． 61 7 61 9． [ 1 1 ] C o n l e y FR， B u r r o w s D B ． A c e n tr i f u g e c o r e c l e a n e r [ J ] ． J o u r n a l o f P e t rol e u m T e c h n o l o g y ， 1 9 5 6 1 0 6 1 6 2 ． [ 1 2 ] 于宝， 宋延杰， 韩有信， 等． 混合泥质砂岩人造岩样的实验测 量 [ J ] ． 大庆石油学院学报 ， 2 0 0 6， 3 0 4 9 1 - 9 4 ． [ 1 3 ] 尹遵 素， 译． 人 造砂 岩的制备 一种环 氧树脂 方法 及 其物 理性 质[ J ] ． 江汉石油译丛 ， 1 9 9 0， 1 8 1 1 5 - 1 8 ． [ 1 4] 秦佳 盛， 张春林 ， 张公社． 定 量荧 光录井技术在勘 探开发 中 的应用[ J ] ． 江汉石油学院学报 ， 2 0 0 4， 6 2 6 3 7 3 9 ． [ 1 5 ] 中国石油天然气 总公 司． S Y ／ T 5 3 3 6 - 2 0 0 6 ． 岩心分析方法[ s ] ． 北京 石油工业 出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 1 6 ] B a s a n P ， H o o k J R ． 岩心孑 L 隙度、 饱和度 、 渗透率的测定 困 难估计 [ G] ／ ／ 宋庆原 ， 译 ． 岩心译文 集． 北 京 石油工业 出版 社 ． 1 9 9 8 3 7 4 5 ． [ 1 7 ] 何更生． 油层物理[ M ] ． 北京 石油工业出版社， 1 9 9 4 ． [ 1 8 ] 杨 贤友 ， 熊春明 ， 李淑白 ， 等 ． 气层敏感性损害实验评价 新方 法研究 [ J ] ． 天然气 工业 ， 2 0 0 5， 2 5 3 1 3 5 - 1 3 7 ． [ 1 9] 薛 芸， 袁萍 ， 刘爱武 ， 等． 江苏盐城地 区气层损害及保 护技术 研究[ J ] ． 天然气工业， 2 0 0 2 ， 2 2 1 1 4 1 7 ． 编辑韩 或 上接第 1 1 0页 解剖带入了另外一个世界 ． 油气尤如人类的探囊之 物 ； 6 宇宙大尺度物理规律的突破 ， 商业化开采地 处星系油气资源模式的深人研究可以让宇宙飞船 轻易获得银河系里的油气能源 7 海洋技术及物 质深层次结构认识的突破． 海底天然气水合物 可 燃冰 的工业化开采已为时不远_ 3 ， 加 。 参考文献 [ 1 ] 邹才能． 非常规油气地质[ M] ． 北京 地质出版社， 2 0 1 1 ． [ 2 ] 李华东． 油气历史成因假说[ J ] ． 石油实验地质， 2 0 0 4 ， 2 6 4 4 0 4-4 08 ． [ 3 ] 何建明． 部长与国家[ M] ． 2 版． 北京 新世界出版社， 2 0 1 0 ． [ 4 ] 刘德良， 沈修志， 陈江峰 ， 等． 地球 与类地行 星构造地质学[ M] ． 2版． 合肥 中国科 学技术大学 出版社 ， 2 0 0 9 ． [ 5 ] 陈伟 ， 刘大锰 ， 许露露 ． 应用地理信息系统进行油气资源综合 评价 [ J ] ． 大庆石油地质与开发 ， 2 0 1 l ， 3 0 6 5 7 6 1 ． [ 6 ] 张景廉． 论石油的无机成因[ M] ． 北京 石油工业出版社， 2 0 0 1 ． [ 7 ] 李华东． 事件油气源岩[ J ] ． 石油实验地质， 1 9 9 2 ， 1 4 4 3 7 2 - 3 7 9 ． [ 8 ] 李华东． 超深部油气藏的 储存空间[ J ] ． 石油知识， 2 0 0 4 3 6 - 7 ． [ 9 ] 单俊峰， 庞雄奇， 刘兴周． 成藏太古宇潜山内幕深层勘探潜力 评价方法[ J ] ． 特种油气藏 ， 2 0 1 1 ， l 8 3 1 2 1 5 ． [ 1 0 ] 金庆焕 ， 张文学 ， 杨木 壮 ， 等． 天然气 水合物资 源概论 【 M] ． 北京 科学 出版社 ， 2 0 0 6 ． f 1 1 ] 孟庆强 ， 朱东亚 ， 解启来， 等． 塔 中和 巴楚地区深部流体活动控 制因 素及有利区预测[ J ] ． 石油实验地质， 2 0 1 1 ， 3 3 6 5 9 7 6 0 1 ． 编辑叶德燎