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油氣門限控藏:探尋地下油氣的新鑰匙

2018-03-19 10:38:37 中國石化新聞網

油氣是工業的血液,是保障國防建設安全的戰略物資。

當中國東部老油區產量不斷減少,西部油氣勘探遇到重大挑戰時,中國社會發展的壓力可想而知。中國自1993年就成為石油純進口國,對外依存度不斷增大。因此,精準高效地探明復雜地質條件下油氣資源的意義重大。

找一個新視角看清地下油氣的藏身之處

油氣藏的形成是一個從量變到質變的過程,在地下蘊藏數百萬年,經歷怎樣的變化才能實現“油足氣盛”?龐雄奇提出“油氣門限控藏”模式,從新的視角揭示和闡述復雜地質條件下的油氣藏形成和分布規律。

油氣藏的形成要經歷“生排—運聚—成藏”全過程,在這一過程中各種地質條件的相互作用決定油氣“缺失”或“生成”“殘留”或“排出”“運移”或“聚集”“保存”或“破壞”。龐雄奇教授將這種由“量變”到“質變”對應的臨界條件稱為“油氣門限”,并發現“油氣門限”的時空組合、聯合、復合決定著復雜地質條件下油氣藏的形成與分布。

在中國東北的松遼盆地、東部沿海的渤海灣盆地、西南地區的四川盆地、西北的塔里木盆地和準噶爾盆地以及柴達木盆地,龐雄奇及其團隊對13980個油氣藏開展統計分析、在此基礎上進行了939組物理模擬和1456次數值模擬,發現了10個“油氣門限”及其形成條件,將它們歸為三大類并揭示了控藏機制。

首先,發現了3個運聚門限并揭示了聯合控藏機制。龐雄奇認識到,源巖生烴總量只有在滿足了“生排”“運聚”“成藏”過程中的所有損耗后的剩余烴量才能構成有效常規資源,借此建立了油氣聚散平衡方程并創立了油氣運聚門限聯合成藏模式,修改了長期以來將源巖殘留有機質豐度作為有效源巖和常規油氣資源潛力正向評價指標的認識錯誤。

其次,發現了4個分布門限并揭示了組合控藏機制。龐雄奇在分析中認識到,4個相互獨立且必不可缺還能定量表征的功能要素在縱向有序組合決定了成藏層位、在史期有效聯合決定了成藏期次、在平面疊加復合決定了成藏范圍,以此為依據創立了油氣分布門限時空組合成藏模式,突破了經典理論中油氣成藏六要素的認識,為疊合盆地油氣藏分布的定量預測評價開拓了新途徑。

后來,他們又發現了3個油氣富集門限并揭示了復合控藏機制。龐雄奇認識到近源—優相—低勢復合決定著圈閉目標的富油氣程度,揭示出儲層內外毛細管力差超過2倍以上是油氣富集的基本前提,創立了油氣富集門限復合成藏模式,實現了有利目標成藏概率、含油氣飽和度、探井產能鉆前定量預測與評價,改變了長期以來主要物探資料解釋的局面,為降低探井風險提供了全新的思路。

龐雄奇教授在建立“油氣門限控藏”理論模式的同時研發了油氣資源評價、有利成藏區帶預測、鉆探目標優選三個系列的新技術,已獲得16項發明專利授權,在國內外26個盆地和地區推廣應用并取得顯著成效。

在中國東部盆地系統應用,提出將“排烴門限”和“排烴量”作為有效源巖判別標準,通過運聚門限控藏模式預測出4個潛在資源領域,評價的資源量較傳統方法結果提高40%以上。通過研究油氣分布臨界條件,揭示了烴源灶、儲層相、封蓋層、低勢區等四個功能要素控油氣分布門限并通過它們之間的組合、聯合、復合關系預測了構造類、斷塊類、巖性類油氣藏形成與分布。僅在渤海海域盆地就預測出有利成藏區帶294個,為油田公司在3年內將探井成功率提高20%、新增探明儲量14億噸作出了突出貢獻。

在中國西部復雜疊合盆地系統應用,揭示了多階段多動力多要素控油氣門限的聯合、組合、復合控藏機制及其演化過程特征,闡明了常規油氣藏與非常規致密油氣藏之間的成因聯系,預測出6個有利資源領域、12個有利成藏區帶、一大批有利富油氣目標,為油氣勘探提供了科學依據,研究成果經專家組鑒定達到國際領先水平。在實際應用中為油田公司近十年探明17億噸探明儲量,深層復雜油氣藏探井成功率提高26%并走在世界勘探前列作出了重要貢獻。

在國外含油氣盆地進行了系統應用:在馬達加斯加Morondawa盆地3112區塊,龐雄奇教授及其團隊根據研究成果部署三口探井均見氣層,其中MHB-1井日產天然氣15萬方,是西方石油公司在這一盆地勘探近一個世紀并鉆探73口探井之后的第三口商業油氣流發現井,打開了油氣勘探新局面,為學校贏得1000萬元捐贈。在哈薩克斯坦楚薩雷蘇盆地指導油氣勘探發現3C儲量超1500億方大氣田,并得到國際評估公司GCA確認,為一帶一路建設作出了積極貢獻。

懷抱科學理想實現科學研究報國愿望

龐雄奇教授百折不撓歷經數十年研究油氣門限控藏,實現了人生理想并因科學研究中的突出貢獻獲得國家科技進步一等獎1項、二等獎1項,省部級科技進步一等獎10多項。此外,還獲得過市級勞動模范、全國優秀教師獎章等榮譽。當問及是何種動力促使他忘我地工作和奮斗時,他談到最多的是感恩國家的培養、科學家的責任和對地質事業的熱愛。

1961年,他出生在鄂南山區一個貧苦鄉村。小時候吃不飽飯,從記事起,最渴望的就是能像在大山里實習的大學生那樣從事地質事業。1978年高考改革,他考入江漢石油學院并成為一名石油勘探系的大學生,畢業后以優異成績考入大慶石油學院勘探系,順利獲得碩士學位,之后到中國地質大學(北京)帶薪學習三年獲得博士學位,1994年被國家選為石油系統跨世紀學科帶頭人送到美國學習盆地模擬和油氣成藏定量研究。

讀書期間,他一直享受國家助學金的資助,碩士期間還每個月接濟弟弟20元讀書。工作后,先后三次破格晉升為講師、副教授、教授。“回報國家就是要用自己所學知識解決好科研問題”,這是龐教授向我們表露出來的最直接的工作動力。他1996年從美國留學回來后,在石油部老部長王濤同志的關心下從大慶石油學院調入中國石油大學(北京)工作。面對著東部老油區產量下降、尋找新儲量困難等系列挑戰,他沒有畏懼過。

在張一偉校長指導和金之鈞主任帶領下,他和盆地與油藏研究中心的同仁們一起以極大的斗志向科學難題發起進攻:為搞清問題,他們常討論到深夜、在大樓關閉后翻墻越窗進入辦公樓;為保障科研進度,一出差就是幾個月,把從沒來過北京也不懂普通話的母親留在家中;為攻下科學難關,他夜以繼日工作,休息一天就有犯罪感,在不到四十歲得了甲亢、高血壓、高血脂仍不停歇地工作著。

對地質事業的熱愛是龐雄奇教授從言談之中表現出來的學術品格——堅定和執著。他生在山區,從小熱愛礦藏,工作后更是潛心研究油氣藏形成分布。在博士期間發現“排烴門限”的存在,認識到它在解決復雜條件下油氣成藏的重要意義,從此就以此為切入點堅持了數十年孜孜不倦地探索,終于創立了油氣門限控藏理論模式,為解決復雜地質條件下油氣分布預測難題開拓了新途徑。

協力攻關才能取得科研突破

油氣門限控藏研究涉及理論創新、技術研發、實際應用等方面,油氣門限控藏理論模式的創立及其成功應用得力于方方面面的共同努力和團結奮斗。龐雄奇教授在訪問時始終強調科研團隊在創新過程中的主體作用,個人的作用始終有限。他把相關成果的取得歸于五方面與結合。

一是高層次研究隊伍的建設為“油氣門限控藏”研究提供了人力保障:為解決油氣勘探的難題,金之鈞教授在張一偉校長指導下創立盆地與油藏研究中心,吸引了來自國內外高校的一批博士,龐雄奇是其中的一員。他1996年加入中心后相繼擔任書記、副主任、主任,與中心的老師一起奮斗;擔任國家“973”項目首席科學家時,和中科院地質所、中國地質大學、中石油勘探院、塔里木油田公司和新疆油田公司等單位的專家組成項目組,齊心協力聯合攻關。

二是高資歷的學術委員會和項目專家組為“油氣門限控藏”研究提供了方向指導:“油氣門限”概念的提出和控藏研究自始至終得到了王鐵冠院士、金之鈞院士、賈承造院士、邱中建院士、劉光鼎院士等著名科學家的肯定和鼓勵,在他們的指導下始終圍繞解決油氣勘探關鍵難題展開,每一個進展都凝聚了各位導師的心血和智慧。

三是高級別科研項目的實施為“油氣門限控藏”研究提供了經費支持:自1996年以來,龐雄奇教授先后參加和組織完成了60項科研項目,其中包括3個國家973項目、2項國家基金項目、7項石油公司重大應用基礎研究項目,科研總經費高達16881萬元。充足的科研經費保障了研究的有序進行。

四是高水平實驗室的建設為“油氣門限控藏”研究提供了有效技術手段:中心成立之初就開展高水平實驗建設。在金之鈞、郝芳、賈承造等領導帶領和組織下先后建成中石油重點實驗室、教育部重點實驗室、國家重點實驗室,龐雄奇作為實驗室建設的一員,擔任過相關學科建設負責人、教育部油氣成藏機理重點實驗室主任、油氣資源與探測國家重點實驗室學術委員會委員。高水平實驗室的建成保障了“油氣門限控藏”研究的不斷深入。

五是政產學研結合為“油氣門限控藏”研究成果的檢驗與應用創造了條件:國家科技部為保障973項目順利展開專門成立督導組指導工作,確保項目能夠達到預定目標;依托部門中石油科技發展部為項目研究配套了專門經費,確保關鍵科學問題的研究能夠持續并獲得突破;依托基地油田公司為項目研究設立辦公室和配套課題,確保創新成果能夠及時得到檢驗并快速轉化為生產力。




責任編輯: 中國能源網