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院士郭旭升:理论突破撑开非常规油气开发新空间

来源: | 日期:2022-9-19 11:04:24 | 访问:次 | 字号:

记者:您作为我国首个商业开发的大型页岩气田——涪陵气田和全球首个超深层生物礁大气田——元坝气田的主要发现者,以及我国首个海相整装大气田——普光气田的发现者之一,请介绍一下这些“超级”大气田的发现过程及其价值。

郭旭升:回顾我国南方海相页岩气的勘探历程,主要经历了两个阶段。

第一阶段是学习和探索时期。我国在20世纪油气勘探过程中,曾在许多盆地发现过泥页岩油气藏,部分学者对此还进行过研究,一般按泥岩裂缝性油气藏进行评价。1982年,张义纲教授在《多种天然气资源的勘探》一文中,首次阐述了页岩气气藏特征及工程工艺技术。不同机构评价认为我国页岩气资源丰富,估算可采资源量10万-36.1万立方米,位居世界前列。2011年底页岩气成为我国第172个独立矿种,国内外各界纷纷涌入页岩气区块招标,16家中标企业包括6家中央企业、8家地方企业及2家民营企业。借鉴北美勘探经验,我们重点对我国海相页岩进行选区评价研究,主要对页岩层段生气、储气和易开采性3个方面进行评价,先后实施钻探页岩气井120余口,勘探效果不理想,页岩气勘探开发进入低谷。北美以生烃能力和可压裂性为核心的页岩气勘探理论,是基于页岩处于生烃高峰期和相对稳定的地质条件为背景。而我国对南方海相页岩气成藏的基本条件与关键要素缺乏了解,没有现成的勘探指导理论,也没有形成适用的地质评价方法与关键技术手段,仅通过照搬北美的成功经验开展页岩气勘探,未能获得规模商业发现。“准备不实”是早期钻探失利的主要原因。

第二阶段是突破与发展时期。2000年,中国石化进入四川盆地东北地区开展勘探工作。我们调整了该地区过去以构造为主的勘探思路,以海相理论为指导,在加强基础地质研究的前提下,以构造岩性复合圈闭为勘探对象在宣汉达县地区部署实施的普光1井,完井测试获天然气无阻流量103万立方米/日高产工业气流,取得了勘探重大发现。随后我们又相继发现了大湾、毛坝、清溪、双庙、老君等气藏,形成了一个大的含气区,统称为普光气田。到2006年,普光气田累计探明天然气储量达到3560亿立方米,三级混合储量达到6000亿立方米。2006年7月4日,国务院领导正式听取了中国石化关于普光气田勘探开发及天然气外输项目的汇报,将其命名为“川气东送 ”工程,并将它作为与西气东输、南水北调、三峡工程、青藏铁路同等重大的工程。

普光气田是“川气东送”工程的资源基础。“十二五”期间,针对我国南方海相页岩的热演化程度高、后期经历多期构造改造、地表条件复杂等特点,中国石化勘探分公司系统开展南方海相页岩气的理论与技术攻关,发现了五峰组—龙马溪组深水陆棚相优质页岩气关键参数耦合规律,形成中国南方海相页岩气“二元富集”理论认识。2012年11月,中国石化勘探分公司在重庆焦石坝地区部署的首口海相页岩气探井焦页1井测试获产页岩气20.3万立方米/天,继而发现涪陵页岩气田。该气田探明地质储量6008亿立方米,成为除美国之外首个获商业开发的页岩气田,实现了我国页岩气战略突破。截至2020年底,国内开云网页版在线登录网站官网相继在四川盆地及周缘地区发现威远、长宁、昭通、威荣和永川等多个具有商业规模的页岩气田,合计探明地质储量1.81万亿立方米,建成约200亿立方米年产能。近期又陆续在盆缘复杂构造区和盆外常压区等南方外围地区试获页岩气工业气流,展示出我国页岩气的快速发展态势和良好勘探前景。

我国南方海相页岩气资源潜力巨大,随着涪陵、威荣、威远、长宁、昭通等页岩气田(区)的不断扩大,志留系、寒武系、震旦系、二叠系和石炭系等勘探层系的不断增多,勘探深度不断加深,从3000米中浅层向4000-5000米发展,南方海相地层良好的勘探开发前景不断呈现。通过多年油气勘探开发的探索与实践,针对我国南方海相页岩已经形成了一系列的基础理论和技术方法,从海相页岩的沉积环境、储集层特征、富集成藏主控因素等多个方面,有效地指导页岩气田,实现规模化商业开采。

记者:您创新提出了中国南方海相页岩气“二元富集”规律新认识,重新建立了川东北地区海相沉积模式,进而建立了“三元控储”理论,提出宣汉地区不是油气勘探禁区,而是油气富集区。您认为这些理论创新对于我国发现“超级”大气田、端稳“能源饭碗”有何现实意义?

郭旭升:我们大概是从2000年开始系统地做这些基础理论研究工作的,到现在已经20多年了。实践也证明了这些理论认识是符合这些区域地质特点的,符合其基本油气成藏规律,并且适应这些地区地质特点和工程工艺特点的。所以目前来看,我觉得这些理论和技术创新对这些地区做好未来一段时期内的勘探工作是具有一定价值指导和借鉴意义的。另外,海相油气藏的成藏相较于陆相来说,具有相对稳定性。因为陆相油气成藏复杂性多,一个盆地一个样子。但海相有它相应稳定性,所以这些规律的发现,对于丰富我国整体海相地质特点认识,以及从事海相油气勘探是有帮助的。

近年来,我国油气勘探和开发的目光都不约而同的投向了深层、超深层、非常规这三个方向。从我们取得的理论突破和实践突破来看,大家聚焦的方向是正确的,而我们努力的方向正是契合了当前油气勘探的发展方向。通过实践,我们也确实在这几个方向上取得了良好的收益,所以它对我们未来的勘探工作还是具有重要借鉴价值的。但是石油地质有个特点,就是区域性特征,我们现在的认识虽然能够很好的指导实践,但也一定是有局限性的,相信未来随着新技术的出现,现有的理论认识也会有一个不断完善的发展过程。

记者:我国页岩油气开发能否像美国那样,帮助我国实现“油气对外依存度”大幅下降?

郭旭升:从我国的资源禀赋来看,我国油气的对外依存度持续升高是不可避免的,但我们要努力降低它的对外依存度。从经济社会的未来发展来看,油气资源还将作为主要燃料长期存在,同时它也将更多地作为化工原料,成为改善人民物质生活的基础原料。所以未来我们对油气的需求只会增长,不会降低。那么如何降低对外依存度呢?有两个方面,一个是通过技术进步和新材料开发,来减少对碳基能源依赖;另一个就是多找新的资源量,实现新旧资源量接续。

当前,我国常规油气藏经过几十年来的持续勘探开发,已达较高程度。特别是我国东部老油田经过几十年开发,如今还能够实现硬稳定,着实不易。未来我们若要持续做增量,需要从两个方面着手。一个是页岩油气,另一个就是深层、超深层油气。过去我们对超深层页岩油气领域也研究过,但是没有系统地把它作为一个储油气层、产油气层组织力量攻关。像礁石坝气田,从实现勘探突破到现在也就10年时间,所以未来潜力巨大。近期,国内无论是在地质认识、工程工艺,还是开发工艺上,都取得了长足进步,单井产量在稳步提升。通过涪陵、四川盆地和东部页岩油区一系列井内试采,我们已能够实现一定量的稳产,从而实现在一个重点的地区内突破页岩油气地质理论认识和工程工艺方面的瓶颈技术。下一步,我们将努力实现更大“面”上的高产稳产,如果能把这一块高产稳产的问题解决好,未来页岩油气对我国降低对外油气依存度将起到主力军作用。

记者:习近平总书记提出“能源的饭碗要端在自己手里”,请问中国石化在扩大油气勘探、保障国家油气安全方面有何举措?

郭旭升:去年习近平总书记到胜利油田视察后,石油行业都在学习总书记的一系列重要指示批示精神。中国石化党组高度重视,组织我们系统学习,并结合工作谈认识谈体会,同时集团公司党组结合学习内容,对上游工作也作出了具体部署。目前,我们主要从五个方面落实总书记的重要指示精神。一是抓资源,我们要想把能源的饭碗端在自己手里,首先还是要把资源抓上去,落到实处就是如何做好高质量的勘探,以及如何实现效益开发;二是抓技术创新,特别是关键技术创新,按照总书记要求,以建设国家原创技术策源地为契机,在理论、技术、工程工艺、装备上重新研究,重新布局,力争形成一些原创性技术,解决卡脖子技术问题,来支撑高效勘探开发;三是抓管理,通过改变一些传统的管理思维与模式,向管理要效益,实现高质量发展;四是抓安全环保,油气勘探开发是高危行业,在国家不断提高环保要求的同时,我们更要确保万无一失;五是抓党建,石油央企是党的队伍,理应站排头、争第一。过去“工业学大庆”时,石油行业始终是共和国工业的一面旗帜。在新时期,我们更应抓好党建,带好队伍,树好旗帜,勇当栋梁。

记者:打井都是有失败的,您如何看待工作中的失败?

郭旭升:我们这个工作,失败是居多的,所以不能纠结于失败,更不能被失败打倒。但也不能对失败无所谓,或者习以为常。勘探工作就是在前人说不行的基础上让它行,在别人没有发现的地方取得发现。勘探为什么会有失败?一种是虽然做了很多工作,但确实地下没东西;还有一种就是这个地方虽然有勘探潜力,但受当时理论、技术局限,没有实现勘探突破,这种失败经常伴随着我们每一个勘探工作者。但在这个过程中,我们也提出了一个很苛刻的口号,叫“首战必胜”。这就要求我们必须向着成功的目标,把前期的勘探准备工作做实做细。即使失败之后,也要有一个好心态,解放思想,实事求是地总结经验教训,这种总结更多的要对事不对人,目前我们的团队在勘探失败后会从四个方面进行总结反思。首先从地质角度进行总结,看是不是方向错了,在基础研究上是不是没有客观认识地下规律;其次从物探角度进行总结,看是不是我们采集、解释或预测出了问题;第三从工程技术上进行总结,特别是钻井的井筒技术上,看看是不是因为我们的工程技术不符合地质条件要求;最后一点是从管理角度进行总结,看是不是我们的研判或决策有问题。所以现在我们一直提倡重大部署方案的平行论证,而不是只提一种方案。多听一些不同的声音,哪怕是批评与质疑的声音,不管说得对不对,起码让我们更加谨慎地面对问题。评与质疑的声音,不管说得对不对,起码让我们更加谨慎地面对问题。

在这个过程中,我们也建立起了三个层次的科研队伍以加强科学决策的力量。第一个层次是我们自己的科研队伍,这也是我们的核心攻关层,他们肩负着发现问题、攻克问题的重任;第二个层次是石油行业中具有相同工作属性及工作内容的科研机构,大家都研究同样的盆地,在工作中可以互相启发,取长补短;第三个层次是国内和我们具有关联性或相通性的地质类科研院校,他们可能并不懂油气,但可能在我们勘探区域做过其他地质工作,人家从另一个角度做的工作比我们要细,对具体地质问题、构造问题、沉积问题的认识比我们要深,很多时候就会让我们少走弯路。这三个层次科研队伍的建立,对我们勘探工作的科学决策、避免更多失败提供了很大帮助。

记者:您作为技术出身的领导干部,如何做好管理工作?

郭旭升:在我们这种专业性的勘探团队里,如果想成为一名好的管理者,那首先必须是专家。我认为一名优秀的勘探管理者,一是得起带头作用,而不是指望靠别人去努力工作,自己坐享其成,这是不现实的。虽然领导干部的专业知识可能无法达到精通各门类,但只要领导带头干了,整个团队的氛围就不一样了。我觉得这也是作为一名优秀管理者最基本的素质。二是要善于密切联系群众。一个人的精力是有限的,其专业也有局限性。然而科研中的很多好苗头,其最初观点和认识都是由最基层的科研工作者先发现的,但基层年轻同志或许受其知识面和知识积累局限,认识不到这个苗头所代表最初观点的意义和重要性。所以管理者要和这些同志打成一片,让他们的工作对你产生启发,你又能帮助他们提升,把一个小苗头上升为一个很大的理论创新。这种互相之间的交流,对基层同志是个鼓励,对领导来说是汲取营养,对整个团队形成新的创新至关重要。从事科研的管理者,不仅要做到理论联系实际,更应该密切联系群众,这一点我和我的团队都受益匪浅。三是批评与自我批评,这是我们党走向成功的法宝。管理者一定要善于批评与自我批评,要多帮助年轻人担责任。领导干部多担点责是职责所在,同时要多鼓励他们思考和创新。最后就是要有好的心理素质,特别是从事勘探工作,再大的责任自己担起来,平时胜不骄败不馁,虽然勘探工作失败居多,但不能一口井打失败了就灰心丧气,这对整个团队的影响是很大的。

记者:您当年是学地理专业的,后来是怎么进入地质研究这个行列的呢?回首您的成长之路,能够取得今天的成绩,得益于什么?

郭旭升:我现在能从事石油地质研究这个工作,可以说是“歪打正着”。地理和地质都是地学类,有句话叫“今天的地理现象就是过去的地质历史”,研究地质有一条准则叫“将今论古”。所以学地理的人,往地质研究上转是相对轻松的,不算跨界。我研究生专业是构造地貌,它主要研究由于地质构造变化对地表影响所形成的发展规律,算是地质学和地理学之间的交叉学科。我的硕士导师当时担任山东省地震学会副理事长。上世纪80年代初,山东菏泽地区发生过一次地震活动,为了搞清这个地震的发生机制,他就广泛搜集资料。当时胜利油田在菏泽地区有石油勘探,地震资料较多,我导师就到胜利油田搜集资料。这次收集让他感到石油行业对运用现代技术解决传统地质问题有益,所以鼓励我毕业后去油田工作。在他的引导下,我在胜利油田完成了硕士论文—《桩西古潜山油气富集规律》,这也正好发挥了我地理学专业优势,毕业后被顺利分配到了胜利油田地质院从事勘探工作。

回首一路走来的历程,如果说今天的我算是取得了一点成绩,那我想首先得益于老一辈的精神引领。我到石油系统参加工作时,很多参加过大庆会战、胜利会战的老科学家和勘探工作者都还在身边,老同志“传帮带”对我们刚参加工作的年轻人起到了很好的教育作用。那时去油田工作的硕士生不多,但不管什么学历,组织上都会指定一个老同志给年轻人当师傅,并签订合同,叫“新老结对子攀高峰”。老师傅不仅教我们怎么做工作,还会教如何做人做事,如何组织研究。所以我们今天能取得一些成果,离不开老一辈们前期的理论和技术贡献,更离不开一代又一代石油人的精神传承。这种精神也就是大庆精神、铁人精神在每个人身上的具体体现。老一辈石油人培养了我们的工作激情,解决了我们的世界观、价值观问题,解决了我们的工作态度问题。勘探工作失败居多,这个过程中多亏这种传承下来的精神在鼓励着我,所以这也是我对一代又一代精神相传的老一辈石油人最感恩的。

其次就是好的团队。我很幸运,参加工作以来始终都有一个好团队相伴。好的团队就会有好的氛围,使人可以心情愉悦的攻克技术难题,而不至于分心。失败时有人给你鼓励,失误时有人帮忙补台,这种团结协作的氛围会让人感到温暖、踏实、有安全感。团队成员之间也互不争抢,一个成果出来了,没有人去争排名,而是互相谦让。而团队领导会确保大家的相对公平,这种团队会始终营造一种向上的氛围,有利于其中每一个人的成长。

另外,还有组织的信任。我们搞勘探工作大部分都是失败的,每口探井都花费巨大,井打空了,个人能担起这个责任吗?还是因为组织在信任、支持我们,在帮我们担这个责任。这也是我们团队能够健康成长的关键,所以我们必须时刻依靠强大的组织。

最后就是自我严格要求。无论做人做事,都要严格要求自己,不能辜负了石油系统的优良传统,当扶不起来的阿斗。

记者:作为石油行业的科学家,您觉得哪些品质是必备的?

郭旭升:我觉得作为石油领域的科学家,首先是要求实。特别是作为勘探工作者,更要把基础工作做实,不仅要科学的探讨研究对象的机理和机制,更要客观地总结其内在规律,搞清楚事物的本质,不能搞那些看上去很高级实际很虚的东西。其次要有创新精神,因为科学研究工作本身就是创新。第三是开拓,作为勘探工作者,开拓新领域的过程注定是不断面对失败,但也正是因为我们能战胜失败,才会在科学研究上有新的拓展。第四是奉献,如果一个科学家没有奉献精神,特别像我们搞勘探的,找到油气就走人去新的地方勘探,原来发现的油气与我们不再有任何关系,很多人就会有想法。但是作为一名科研人员,我们在这个时候必须要有奉献精神,而不是局限于自己的小利益上。如果没有奉献精神,那是成不了大事的。第五就是和谐。石油行业和其他学科不一样,有的学科,科学家自己通过刻苦钻研就能出成果,但石油行业是一个太庞大复杂的行业,其科学理论与技术创新的重大突破,都离不开一个包含各种知识结构背景的团队。因此作为一名石油行业的科学家,培养团结协作的氛围就相当重要。无论过去、现在、还是未来,大庆精神铁人精神始终是社会主义核心价值观的具体体现,也将始终作为石油人的精神文化而血脉相承、生生不息。

记者: 您当前研究的关注点是什么?

郭旭升:我现在的关注点主要集中在三个方面。首先是如何实现页岩油气效益勘探开发。目前我们的页岩油气已在勘探和开发领域实现了“点”和“带”的突破,未来需要把更多“面”上的资源找出并实现接替。其次是如何在深层、超深层油气上实现大规模勘探突破。目前我们也在组织力量对其成储成藏条件的认识进行研究,并且克服一些高温高压条件下的工程技术难题,争取在“面”上实现大规模勘探突破。另外结合页岩气理论突破,我们也将目光落在了常规大型油气田深部煤层气的勘探开发上,希望未来也能助力深层煤层气勘探开发。此外,我还关注老油田的近源复杂地质体问题。过去我们在研究盆内的成藏时多用近源富集理论,但实际上在东部第三系盆地形成之前,这些地质体经过复杂的构造改造,并不是铁板一块。实际上老一辈地质工作者已发现了很多古潜山、基底的油气藏,所以我觉得未来还是有潜力去突破这些近源以外的更老地层的。

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