当前位置:首页> 石油故事

我的石油地质生涯(下) 

时间:2023-04-23 11:33 来源:

        在数十年的科技工作中,我参与了以下七个方面的创新研究:
  1.陆相油气形成与聚集规律
  我不是“陆相生油论”的创导者,前辈学者如潘钟祥、黄汲清、孙健初和陈贲等做了许多开创性的研究工作。我在这一理论的发展过程中只是起到一些补充发展和承前启后的作用。1953年,在《陕西延长油田上三叠统浅油层的储油和出油条件》一文中,我提出,陕北盆地是一个下降盆地,上三叠统延长组生物群有羊齿植物、新芦木、银杏、方鳞鱼及小软体动物等,其环境可以造成有机物的堆积和石油的生成。在1960年出版的《甘肃石油地质》一书中,我写道:“酒泉盆地第三系油藏的生油岩系为下白垩系下新民堡统的灰黑色页岩湖相沉积,因其有丰富的腹足类、斧足类、介形类及鱼类等生物遗迹,厚度超过1000米。湖盆的中心在青西凹陷。”1960年至1963年大庆石油会战期间,我们对下白垩统姚家组和青山口组地层在生产试验区内钻了多口全部取芯井,在这两套地层黑灰色泥岩内取到了大量富含介形类化石(工人俗称“芝麻饼”)的岩芯。有机地化分析生油指标很高,证实了松辽盆地下白垩统陆相生油的理论。大庆油田的发现和开发实践,证实了陆相油气可以聚集形成超级巨型油田。中国克拉通自晚二叠世海水退出中朝地台,中三叠世海水退出扬子地台以后,在中、新生代地质时期,湖相沉积广泛发育。因此,我国陆相沉积盆地具有规模大、时间长、类型多、沉积厚和有机质丰富的特点。这一理论的验证是对过去以海相生油为主的世界石油地质学的补充和创新。
  2.中国含油气盆地的构造类型
  我对这一学科有兴趣,得益于许多前辈学者的指导,如李四光、黄汲清、陈国达、张文佑和朱夏等教授。对外开放后,也与一些外国学者,如H.D.Klemme和A.W.Bally(美)等教授进行过广泛交流。1959年4月,我在石油科学研究院曾从事过一项研究任务,编制“1:300万中国沉积盆地分布及地质背景图及说明书”。该项成果在当年11月石油工业部第三届科研会上宣读。我研究了中国西北、华北、东北、东南、西南、西藏和台湾等地区大小共219个沉积盆地,奠定了我研究中国含油气盆地构造学的基础。1981年,我在中国石油学会第二次年会(长沙)上宣读了《中国含油气盆地的构造类型》一文,将中国含油气盆地划分为东部拉张型盆地、西部挤压型盆地和中部过渡型盆地三大类,后刊登在1982年《石油学报》第三卷第三期。含油气盆地构造研究是盆地评价、盆地模拟和盆地油气资源潜力分析的基础。
  3.陆相湖盆储层特征
  1945年玉门老君庙油田在开发过程中,只粗浅地将上第三系中新统储油层划分为K、L、M三套油层组。开发方案和调整方案都按这三套油层组设计。
  1960年在大庆油田生产试验区的开发工作中,我们开展了下白垩统储油层的详细对比研究工作。我当时担任会战地质指挥所副指挥兼地层对比大队长,我和我的同事吴崇筠、杨通佑、裘怿楠等根据沉积的旋回性和夹层分布,把萨尔图油层和葡萄花油层划分为五个油层组:萨一组油层差;萨二组油层好;萨三组油层中等;葡一组油层连通性好,厚度大;葡二组油层岩性变化大。又把五个油层组进一步细分为14个砂层组和45个单油层。其中,萨1组5个单油层,萨2组16个单油层,萨3组7个单油层,葡1组7个单油层,葡2组10个单油层。每口探井或评价井钻完后,立即进行地层对比和定量解释。油层对比获得的成果,首先绘成1:200比例尺的油区对比剖面图,确定射孔和开采层位。此外,还绘制了生产试验区45个单油层的分层平面图、夹层等厚图和物性变化图等,认识了各油层、各油砂体在平面上的岩性和物性分布规律。在垂向上的连通性和叠加状况,成为制定油田开发方案的重要地质依据资料,超过了当时国外同类型大油田(如美国东得克萨斯油田和苏联罗马什金油田)的油层对比研究水平,储层特征研究推动了沉积相的研究。1984年,我在AAPG Bulletin 第68卷第8期发表的《中国大陆架含油气盆地地质发展史》一文中将沉积相和沉积模式分为①断陷型、②坳陷型、③开阔海型等三种沉积类型,分别论述其相特征和模式。 
 4.复式油气聚集(区)带的成油规律
  我从1964年在山东东营参加胜利油田会战,到1985年在东京向日本石油界和科技界作“渤海湾盆地复式油气聚集(区)带的开发前景”报告,历时20年,对渤海湾盆地的油气聚集和分布规律不断进行研究,并深化认识。渤海湾盆地是中国东部拉张型第三纪裂谷盆地之一,是一个极为复杂的断块型大油田,其丰富的油气资源都聚集在比较复杂的圈闭之中,勘探难度较大。我国石油地质和地球物理专家经过多年的探索、研究和实践,在20世纪70年代初正式提出渤海湾盆地油气藏分布“源控论”的理论。每个下第三系生油凹陷都是一个独立的油气聚集区,胜利油田地质工作者进一步提出“油气田环绕生油凹陷呈多环式展布”的模式,将源岩、储集岩、圈闭、运移,聚集和时间等匹配关系联系起来。1985年在辽河油田举行的东部地区勘探工作会议上,我作了一个报告,进一步发展了同一油源区内由不同储油层系和不同圈闭类型形成叠合连片的复式油气聚集(区)带的成油理论;建立起一个在箕状凹陷或地堑凹陷油源区内有特定位置的中央背斜型、低潜山型、高凸起型、同生断层、滚动背斜型、斜坡型和凹槽内砂体型等6种复式油气聚集(区)带。由于勘探工作大力发展三维数字地震勘探技术,以搞清复杂的断层系统和寻找高产富集油气断块,并灵活运用滚动勘探开发的做法,推动了济阳、辽河、黄骅、冀中、中原、冀东和渤海海域各油区的勘探进程,使渤海湾盆地建成我国又一个重要的石油产区,并造就了一大批能攻坚啃硬,善于做地震二维、三维解释,巧于布井,实施滚动勘探开发的石油地球科学工作者。
  5.古潜山油气藏
  1975年7月,在华北平原冀中坳陷发现任丘高产大油田,当时我从大港油田调到任丘油田工作了3年。这是一个古潜山油田,储层为中元古界雾迷山组硅质白云岩,油藏高度达870米,不整合面之上被2600至3000米厚新生界地层覆盖,油水界面在负3500米,具有统一的压力系统。油田西侧为正断层,落差达1600米,被分支断层切制成4个断块山。地层向东北倾斜,倾角约10度至20度。这个油田具有高产的特点,每口探井完钻经过酸化后,初期单井日产油量在1000吨至3000吨之间。这一重要发现,震动了国内的石油界和科技界。为了研究其成藏条件,我们首先到燕山蓟县和太行山易县等地,详细观察和丈量雾迷山组硅质白云岩的构造、岩性和多组的裂缝系统;然后制定了“稀井高产、底部注水”的开发方案。只用了一年半时间,就将任丘油田建成年产油量1000万吨以上的高产油田。由于在元古界储集层内产出的原油内含有第三纪的孢子花粉化石,所以地球科学工作者认为任丘油藏具有“新生古储”的成油史,即下第三系生油岩的油通过油源断层和不整合面储聚到雾迷山组白云岩内。针对这种拉张型盆地内新的油气圈闭类型,我在1985年写了一篇论文《倾斜断块—潜山油气藏——拉张型断陷盆地内新的油气圈闭类型》,发表在《石油与天然气地质》第6卷第4期,并于1986年2月在新加坡举行的“第六届东南亚海洋会议”上用英文宣读,引起与会勘探家的极大兴趣。
  6.海相古生界储层研究
  1965年至1967年,我在四川参加四川盆地开气找油会战,担任会战总部总地质师兼地质指挥所指挥。四川盆地主要含气层为震旦系、石炭系、二叠系和三叠系等海相碳酸盐岩,包括各层累计厚度1900米的碳酸盐岩和1000米的页岩。生油岩长期深埋,成熟度很高。储集层物性差,基质孔隙度平均仅1.86%,渗透率小于3毫达西。许多高产气井是靠碳酸盐岩裂缝系统和溶洞产气。为了弄清储层特征和高产规律,我于1965年组织了几个研究队:①开展重庆中梁山煤矿二叠系坑道118.5米洞壁观察,对茅口灰岩观察井测绘裂缝3.6338万条,溶洞1.4542万个。最大的横裂缝宽达1.02米,最大的洞(一号溶洞)连通空隙体积达1.26万立方米。从1960年9月到1965年7月,该溶洞已累计采出天然气1232万立方米。②开展成昆铁路乐山范店乡震旦系隧道104米洞壁观察;共测绘溶洞3万多个,裂缝1230条。最大的溶洞直径0.6米,最小的如针孔状。③开展自流井气田三叠系嘉三组气藏缝洞分布规律的研究;共调查64口气井的钻井资料,在雷口坡统钻遇裂缝次数为30井次,嘉五组68井次,嘉四组为86井次,嘉三组为215井次。每一层都有裂缝分布,但裂缝发育程度是不一样的。在钻井过程中,钻遇大缝大洞,经常有钻具放空和泥浆漏失现象,完井后都是高产气井。我们还在野外露头上人工采集了3套储层各约1立方米大小的岩石标本,运回威远地质指挥所实验室,准备建立碳酸盐岩储层定量地质模型和钻孔后进行压裂酸化模拟试验。1967年,科研队伍离散,这项研究工作被迫中断。
  7.低─特低渗透储层的勘探开发
  我在20世纪50年代参加过鄂尔多斯盆地的石油地质普查和陕北地区的石油地质详查,后来担任延长油矿主任地质师。那段工作中,探索上三叠统延长组特低渗透性储层油田地质规律和钻采工艺技术的实践,是对我人生观和科技生涯的一次严格锻炼。在延长油矿极端困难的交通和物资供应条件下,我们住的是黄土窑洞,办公室是几间平房,外出地质调查骑毛驴。面对特低渗透储集层的复杂地质条件,测量了数百个地质点的储层露头剖面;观察了上千米延长组砂岩的岩芯、岩屑和分析、测试数据;摸索出一套因地制宜、适应特低渗透浅油藏勘探开发的工艺技术。1907年至1952年采用顿钻钻井,裸眼完井,提捞采油,每年只能钻几口油井,钻井井深平均150米,年采油量1000吨以下,只能保持很低的生产水平。1953年至1970年,采用爆炸油层增产,加深新层接替,每年能钻几十口油井,平均井深300米。旺油井安装抽油机,低产井提捞采油,年产油量逐步达到1万吨以上。1971年以后,延长油矿配备了压裂车,开始实施油层水力压裂增产措施,采用旋转钻井、套管固井、射孔完成、加砂压裂等措施。2000年,延长油矿8个采油厂年产油量达到100万吨以上。2004年8月,我应邀去延安参加由中国石油学会举办的“延长油矿特低渗透油田百年发展座谈会”,听了工作报告,还去七里村油矿、青化砭油矿、川口采油厂和永坪炼油厂参观考察。老矿换新貌,黄土塬上丛式采油井组,发展了定向斜井钻井技术、数字测井技术,并在有条件的油田开展了注水试验。油矿建设和地方经济正在发生深刻的变化:2005年陕西延长石油(集团)公司共生产原油838万吨,加上中石油长庆油田公司年采油940万吨,鄂尔多斯盆地低─特低渗透油层的产油量达到1778万吨,历年累计产油量已达1.22亿吨。我写了一篇论文《重新认识鄂尔多斯盆地油气地质学》,刊登在《石油勘探与开发》第31卷第6期,2004年12月。
  寄语
  新中国成立后,由于坚决贯彻自力更生、艰苦奋斗的精神,我国石油工业由小到大,由依赖洋油过日子,逐步建设成为一个石油生产大国。石油科研队伍重视实践、刻苦钻研,在陆相生油理论、复式油气聚集(区)带成藏规律、低─特低渗透储层勘探开发、古潜山油气藏发现、煤成烃研究与实践、海相古生界油气勘探突破等方面取得了举世瞩目的自主创新成果。
  当前,我国石油工业已步入了一个“开源节流”的发展新时期。我们要加大本国陆地和海洋油气勘探开发的力度,通过精细勘探,在陆相老油区内再造青春;在海相新层系、新领域、新圈闭类型中取得重大发现;加速浅海区、滩海区、海洋大陆架和深海区油气资源的勘探开发。与此同时,积极稳步开展海外油气资源勘探开发;依靠科技进步逐步开发国内非常规油气资源,并着手开展对清洁能源和可再生能源的研发工作。
  原文刊载于中国科学院院士工作局编的《科学的道路》,地质部,李德生,1102—1109页,2005年,上海教育出版社。
 
战略合作
战略合作 全球石油化工网 世伟洛克 北京石油展 API 斯伦贝谢