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潛心尋找大氣田 提升中國“氣”場
——記中國石油勘探開發研究院首席技術專家魏國齊

2020-12-14 05:22
科學中國人 2020年21期
關鍵詞:安岳儲氣庫四川盆地

王 輝

魏國齊

在我國天然氣勘探開發進程中,安岳氣田是一個“狠”角色。從2011年7月12日高石1井測試日產百萬立方米開始,安岳氣田大場面呼之欲出。到今天,安岳氣田的探明儲量已經達到1.04萬億立方米,不僅是四川盆地第一個探明儲量達到萬億級的大型整裝氣田,還坐穩了“中國最大海相碳酸鹽巖整裝特大型氣田”的寶座。

從2020年第一季度來看,安岳氣田產氣37.3億立方米,約占川渝地區一季度產量的30%,全國一季度產量的8%。截至2020年3月底,安岳氣田累計產氣560多億立方米。這是什么概念?可以替代川渝地區用煤6800萬噸;按中國家庭數量達4.3億戶計算,可供全國使用130多天。

在高石1井拉開安岳氣田的帷幕之前,四川盆地內上一個比較成氣候的震旦系-寒武系整裝氣田還是1964年發現的威遠氣田。二者相隔47年,這47年,天然氣工業在曲折中前行,凝聚了幾代人的心血。時至今日,魏國齊始終覺得他只是這一代代耕耘者中最普通的一員,所以常說自己是個“沒有故事的人”,但他也很難忘記在四川盆地度過的那些日日月月,畢竟,就算再謙遜,他也是安岳特大型氣田的重要發現者之一。

漂亮的一仗——“超前”研究,鎖定四川

“中國石油在四川盆地古老碳酸鹽巖油氣勘探的重大發現,是21世紀前15年世界石油天然氣地質學的最輝煌成就之一,必將彪炳史冊!”俄羅斯科學院院士A·E·康托洛維奇評價說。

踏進四川盆地之前,魏國齊從沒想過他們能夠做出這樣驚人的成績。在他眼中,四川盆地油氣資源豐富,由于多期構造演化和多期油氣成藏,呈現出多層系、多類型儲集層的特點——這成就了四川盆地油氣藏的多樣性,但也使其勘探變得更復雜?!八拇ㄅ璧厥俏覈烊粴馍a的主力地區”,一直以來,這樣的觀點都得到業內的公認。早在20世紀50年代,我國就在這里開展油氣勘探。1964年9月,我國第一個海相整裝大氣田——威遠氣田橫空出世,探明地質儲量400億方。之后的40多年,我國在樂山—龍女寺古隆起震旦—寒武系持續部署探井21口,獲工業氣流井4口。但像威遠氣田這樣的大突破,再也沒有出現過。

地質認識、資料準備、勘探技術、裝備能力等,都有可能是制約勘探大突破的因素,但勘探從未停止過?!八拇ㄅ璧卣鸬湎当徽J為具有萬億立方米以上的油氣地質儲量。但過去我們的認識和勘探程度比較低。而且古隆起上油氣藏形成后又遭受不同地質作用,需要對成藏過程和成藏特征進行深入剖析?!蔽簢R說。

進入21世紀,魏國齊就帶領團隊扎根四川盆地,重新認識這一地區地質構造格局。傳統觀點認為加里東期樂山—龍女寺古隆起控制油氣分布,魏國齊卻認為,還存在更早的古隆起。他判斷四川盆地屬于“冷殼冷?!毙团璧?,是疊加在前震旦紀雙重基底之上,由震旦紀—中三疊世克拉通盆地和晚三疊世—第四紀前陸盆地組成的大型疊合復合盆地。在重新厘定四川盆地結構之后,他將盆地內部劃分為5個一級構造單元和10個二級構造單元,并提出了“高石梯-磨溪古隆起”的新概念。他建立了古老碳酸鹽巖特大型油藏“原位”裂解形成特大型氣田成藏新模式,提出安岳氣田是由二疊紀-中三疊世高石梯-磨溪古隆起上形成的大型油藏,經晚三疊世-白堊紀原油“原位”裂解而形成;并揭示了古老克拉通高演化海相烴源巖成藏規律。魏國齊指出,這是四川盆地深層構造相對最為穩定的一個地區,能夠控制震旦系臺地邊緣及內部丘灘體和龍王廟組顆粒灘大面積儲層展布,發育大型構造-巖性地層圈閉,長期為油氣運聚的指向區。

“高石梯—磨溪古隆起”概念的提出,讓勘探找油找氣人看到了希望的曙光。2011年7月12日,魏國齊等人評價提出的高石1風險探井開始第一段——震旦系燈影組二段試油作業,測試日產氣量超過100萬立方米,實現了勘探重大突破。隨后部署了包括磨溪8井在內的7口探井,6個鉆井隊、3個物探隊組成的三維地震勘探(物探)聯隊、4個鉆前工程隊陸續開進高石梯—磨溪地區,安岳氣田大發現的序曲正式開始。

事實證明,中國石油對安岳氣田的期望沒有錯付。到目前,已探明天然氣地質儲量超過萬億方,三級儲量近1.4萬億方,已建成年天然氣生產能力150億方,占西南油氣田天然氣產量的半壁江山。

魏國齊和團隊開創性的工作為“四川盆地海相碳酸鹽巖大型古隆起高效氣田成藏理論與勘探技術”重大專項研究圓滿完成做出了突出貢獻。2014年、2016年,該項目分獲中國石油集團公司科技進步特等獎、國家科技進步獎二等獎,魏國齊是第三完成人。2018年,魏國齊以第一作者出版了《四川盆地構造特征與油氣》,業界認為這本書是近年來有關四川盆地構造與控油氣作用研究較全面、深入的一部專著,對發展我國復雜含油氣盆地構造理論有重要價值,對復雜含油氣盆地油氣勘探也具有一定的借鑒作用。

找到一個安岳氣田不是終極目標,“下一個安岳氣田在哪里”?在許多人看來,一旦一個地區有了油氣大發現,勘探就應該轉移方向,但基于安岳氣田,魏國齊對四川盆地油氣地質特征有他獨到的見解。爭議聲中,他始終堅持,盡管找到了特大型氣田,“高石梯-磨溪古隆起”所在的大川中地區仍是下一步拓展震旦-寒武系勘探、尋找第二個安岳氣田的最有利地區。

為此,魏國齊帶領團隊持續多年開展這一地區的地質綜合研究工作,在整體大斜坡背景缺乏構造圈閉的地質條件下,他建立了裂陷兩側臺緣帶臺緣丘灘體、裂陷內燈二段孤立巖溶丘灘體、川中臺內受南華系壘塹結構控制上覆高能丘灘體3種構造-巖性成藏模式,提出了3個有利勘探新領域,并與團隊一起在工作站上解釋地震資料,評價出蓬探1、角探(金探)1等多個鉆探目標。從2014年到2018年,歷經多次論證,他的觀點終于得到了認定。

2020年5月4日,西南油氣田蓬探1風險探井燈二段孤立巖溶丘灘體測試獲日產121.98萬方高產工業氣流?!敖翘?目前側鉆,燈四段臺緣帶發現了好的油氣顯示,這兩口井都證實了百米以上的氣層。實現了安岳特大型氣田外圍構造-巖性氣藏重大勘探突破?!蔽簢R說。下一個安岳氣田已現端倪。

經常有人稱贊魏國齊的工作“超前”,對他來說做一件事就要做得漂漂亮亮的。此前,他帶著團隊系統研究了四川盆地震旦紀-早寒武世“綿竹-長寧”克拉通內裂陷特征,控制震旦系、寒武系生烴中心及資源分布,發現烴源巖厚度、生氣強度是裂陷外的2~3倍,而控制震旦系臺地邊緣的丘灘體存在大面積儲層展布。

而后,他們又在川東北地區發現了震旦紀萬源—達州裂陷克拉通內裂陷?!爱敃r的主流觀點認為川東北這里也是古隆起”,魏國齊的“裂陷說”一出就引起了矚目,鉆探結果證實,他是對的。這讓一個新的勘探領域——川東北裂陷邊緣臺緣帶,破繭而出,突破了上揚子克拉通深層天然氣資源總量規模小和無規模優質儲層的傳統認識。

“這是我這輩子干得最漂亮的一件事?!蔽簢R回憶道:“當時,我們團隊有近20多人參加四川盆地的工作。問題肯定有,但搞勘探本身就風險大,所以也不覺得什么。我們要做的就是如何盡快鎖定目標,這才是最大的壓力?!?/p>

在油氣勘探領域沉浸多年,對魏國齊來說,最壞的結果無非是“預測是一回事,井打出來卻南轅北轍”,但總不能因噎廢食。他和團隊面前,是中國油氣事業的未來。只要想到他們的努力能夠為油氣勘探提供借鑒,只要看到油氣勘探結果印證了他們的預測,心里就“美滋滋的”,至于之前遇到過的問題都算不上什么了。

緣起塔里木——腳踏實地,嶄露頭角

1988年11月,塔里木輪南2井噴出原油,拉開了塔里木盆地大規模油氣勘探開發會戰的序幕。一個月后,一份《關于加快塔里木盆地石油勘探的報告》呈報到黨中央、國務院。1989年4月,塔里木石油會戰正式打響,勘探大軍的“戰士”們來自全國各地。25歲的魏國齊也在其中。

“我對地質和構造地質的研究是從塔里木起步的?!爆F在已經是中國石油勘探開發研究院首席技術專家的魏國齊,在江漢石油學院(現長江大學)讀書時學習的是地球物理專業,參加塔里木石油會戰時,畢業還不到3年。在那里,他遇到了在塔里木石油勘探開發指揮部歷任副總地質師、總地質師、副指揮的賈承造(2003年當選中國科學院院士)。

從室內到野外,從理論到實踐,魏國齊在賈承造的身邊耳濡目染,一點點邁進了地質學的大門。面對大跨度的專業轉變,他只能擠出時間邊學邊干,連他自己也沒想到,這一干就是十幾年。

國家“八五”“九五”規劃期間,賈承造都在國家重點科技攻關項目中擔任主要負責人。從“八五”時期一直在賈承造身邊工作學習的一名地質新兵,到“九五”國家重點科技攻關項目“塔里木盆地油氣資源”時,魏國齊已經成長為專項下屬專題“塔里木盆地構造演化史”的負責人。期間,他將塔里木大型疊合復合盆地劃分為六個構造演化階段,發現塔里木盆地南部志留—泥盆紀、三疊紀和北部石炭—二疊紀三個古逆沖帶;將塔里木盆地古生界古隆起劃分為三種類型、五個古隆起構造及九個斜坡構造;并研究了晚第三紀—第四紀庫車、塔西南再生前陸沖斷帶的構造變形時間和構造變形樣式。這些發現發展和豐富了塔里木盆地構造地質理論,為塔里木盆地油氣勘探提供了指導。這一研究也令魏國齊嶄露頭角,“塔里木盆地構造特征”后來被授予1998年度國家科技進步獎三等獎時,魏國齊的名字赫然列在第二位。

這段研究經歷,奠定了魏國齊后來做研究、看問題的角度和思路。跟賈承造工作學習的那些年,他獲益匪淺,以至于日后在四川盆地項目中所采用的思考方式等都受其影響。也是在那時,他還在戴金星(1995年當選中國科學院院士)主持的“八五-102”天然氣專項中“兼職”。沒有荒涼的沙漠,只有荒涼的人生。對年輕的魏國齊來說,塔里木歲月里,他就像一塊海綿,努力吸收著養分。而在賈承造院士和戴金星院士眼里,這個年輕人極具可塑性。經過數年的錘煉之后,“十五”時期魏國齊已經開始負責前陸盆地構造研究課題,提出了中國中西部中新生代“兩期四類”的前陸盆地分類方案,即中生代早期前陸盆地和新生代再生前陸盆地,疊加型、改造型、早衰型和新生型前陸盆地。

這項工作后來為“中國中西部前陸盆地石油地質理論、勘探技術及油氣重大發現”項目做出了重要貢獻,被認為填補了我國中新生代前陸盆地構造研究的空白,推動了中國前陸盆地構造地質理論的發展,指導了中西部前陸盆地勘探。當該項目獲得2006年度國家科技進步獎二等獎時,魏國齊也以主要完成人身份迎來了他科研生涯中第二個國家獎。2008年,《中國中西部前陸盆地構造特征研究》由石油工業出版社出版,這一次,魏國齊是第一作者。同一年,在“十一五”國家天然氣重大專項中,魏國齊正式擔綱起“項目長”的重任。此后的12年里,他的名字與“天然氣地質”“大氣田”等關鍵詞緊密連接在一起。

現場交流

向往的生活——國泰民安,人才輩出

這30余年,魏國齊一直忙忙碌碌。他心里一直繃著一根弦——“我們的油氣資源不夠用”。從2000年到2019年,我國天然氣消費量暴漲12倍,但產量只翻了6倍。魏國齊希望能夠把天然氣探究得更清楚,為其勘探做好準備工作。

“十一五”到“十三五”,作為國家油氣重大專項項目7“中國大型氣田形成條件、富集規律和目標評價(一)、(二)期”“大氣田富集規律和勘探關鍵技術”的負責人,魏國齊在古老碳酸鹽巖、致密砂巖、臺緣礁灘等領域天然氣地質基礎研究取得重要進展。

通過這些工作,他帶領團隊揭示了天然氣多階多源生成演化規律,發展了天然氣生成與成因鑒別理論。明確了三類有機質的生氣下限,生氣能力增加20%以上;原油裂解生氣的溫度范圍由160~190℃提高到了190~230℃;生物氣的生成下限由75℃提高到了85℃,三個“延伸”為深層天然氣勘探提供了理論依據。建立了三類有機質類型烴源巖的排烴效率及滯留烴定量模型、腐泥型有機質全過程生烴模式、聚集型原油裂解氣與分散型原油裂解氣的鑒別指標和圖版。

在很長一段時間里,業界認為大氣田主要分布在生氣強度大于20×108m3/km2區域,但魏國齊創新發展的致密氣成藏地質理論,認為非浮力作用下,小于10億方/k m2的生氣強度也可以形成大氣田。最直接的體現就是,有效支撐了蘇里格大氣田向東、向南、向西不斷擴展,有力推動了蘇里格、川中天然氣儲量快速增長,新增天然氣探明儲量11538億方,三級儲量規模超6萬億方。

“十五”期間,他將前人在川東地區提出的晚二疊世-早三疊世“開江-梁平”海槽,擴大至整個四川盆地北部地區,確定了海槽兩側邊界及臺緣帶展布規律,建立了長興組-飛仙關組“槽臺”沉積模式,評價提出了龍崗等有利勘探區帶,推動了龍崗1井勘探發現。

這些成果,兩次得以入選中國地質學會“十大地質科技成果”(2009、2014年),“大型氣田天然氣成藏機理與富集規律研究”獲2011年中國石油集團公司科技進步獎一等獎。2014年,以魏國齊為第一作者的《中國陸上天然氣地質與勘探》在科學出版社出版。

“人民對美好生活的向往,就是我們奮斗的目標”,對于習近平總書記的這句話,魏國齊深以為然?!叭藗兩钯|量提高了,對清潔能源的要求也越來越多。天然氣在我國現階段,也算是相對清潔的化石能源,但受限于產量問題,對進口的依賴程度也很高?!蔽簢R說。根據統計,從2000年到2019年,從國外進口的天然氣已經從0增加到1349億立方米,對外依存度高達44%?!伴L遠說,這是國家安全問題。從眼前來看,天然氣多了該如何儲存才能不至浪費,少了遇到極端天氣怎么辦,在用氣高峰階段又該怎么辦。調峰這件事兒,必須要做好。這時候儲氣庫就很重要了?!?/p>

但更重要的是,在我國建造儲氣庫并不容易。西方國家在20世紀初就開始嘗試地下儲氣庫建設,而我國直到1999年才修建成國內第一座真正意義上的調峰儲氣庫。國外的700多座儲氣庫中,80%埋深在2000米以內,而我國由于地質條件復雜,建庫對象以復雜斷塊為主,普遍埋深在2500米以下。但對油氣勘探人來說,困難是用來克服的。復雜斷塊儲氣庫選址有“禁區”?魏國齊就提出了“儲氣地質體”的概念,初步建立了以復雜斷塊儲氣庫斷層和蓋層動態密封性評價為核心的儲氣庫地質理論,構建了以蓋層和斷層動態密封性6項量化指標為核心的選址評價方法。在這一套理論和方法的指導下,58個庫址目標被優選出來,調峰潛力達千億立方米。在此基礎上,有22座氣藏型儲氣庫建設成功,調峰能力高達111億方。這些工作結束了我國“有氣無庫”的歷史,填補了我國天然氣工業“產、供、儲、銷”產業鏈中儲氣庫的空白,形成我國地下儲氣庫新型產業,推動了一批枯竭油氣田改建儲氣庫實現可持續發展。

“以后肯定會出現更清潔的非化石能源,但真的取代是需要一個過程的。所以常規油氣的勘探依然有很大潛力,還是要加強?!睘榱诉@份“加強”,魏國齊已經習慣了加班加點,2019年一年,他堅持在塔里木現場工作180多天?!艾F場很重要,否則空談理論只能是‘自娛自樂’?!比藗兒茈y從他口中聽到這其中的種種艱辛,每當問及于此,他只會說一句:“這沒什么特別的,哪個行業不苦,哪個行業不累呢?踏踏實實做事總會出成果。但我覺得我們這個專業真的挺有意思?!?/p>

但他心里的壓力還是很大,尤其對“人才斷檔”充滿憂慮,“我還有四年半就要退休了,眼下很重要的任務就是培養年輕人”。怎樣讓這個他覺得“挺有意思的專業”吸引更多年輕人,是魏國齊當前最想解決的命題?!耙刑嵖细傻哪贻p人不斷成長起來,我們的油氣勘探事業才能真正發達”。

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