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非常规油气发现获得的理论突破访著名石油地质学家贾承造院士
近10年来,非常规油气规模快速发展,已带来全球能源行业资源供需格局、开采方式、技术创新等方面全方位的重大转变,深入思考非常规油气革命对传统石油天然气地质学理论的革新,重新审视成藏要素地质概念和油气系统理论框架,赋予石油天然气地质学全新的学科内涵,对于发展油气地质基础理论,指导含油气盆地常规-非常规一体化资源评价、区带目标优选、提高勘探开发整体效益等方面均具有重要的理论和实践意义.为了进一步了解非常规油气发现的重大经济与学术意义,特别是对经典石油天然气地质理论的突破,我特意采访了我国著名石油地质学家、中国科学院院士贾承造.
问：尊敬的贾院士,请问,近年来全球非常规油气勘探开发有哪些重大进展？
答：非常规油气在全球油气产量中的作用和地位不断加强,继油砂、致密气和煤层气等资源规模有效开发之后,近年来美国“非常规油气革命”实现了页岩气、致密油产量的高速增长,助推美国原油产量再创高峰,2000年致密油产量1 800×104 t,2015年则达到2.1×108t,与2008年相比增长了7.2倍.
非常规天然气主要包括致密气、煤层气、页岩气和天然气水合物等资源.2015年,全球非常规天然气产量 8227×108 m3,占天然气总产量的23%.致密气是最先实现规模开采的非常规天然气,已进入稳步发展期.加拿大、中国等国家也实现了致密气资源的有效开发,2015年全球致密气产量达到2450×108 m3.
煤层气是第一个实现规模有效开发的自生自储式非常规油气资源.2 0 1 5 年全球煤层气产量为1000×108 m 3.页岩气有效开发具有革命性意义,推动非常规油气发展进入全新阶段.早在1821年美国陆上就钻探了第1口页岩气井；1914年美国发现了第1个页岩气田—— B i gS a n dy；页岩气作为一种天然气资源日益受到重视；2000年美国的页岩气总产量达到230×108 m 3；加拿大、中国和巴西也实现了页岩气的商业开发,2015年全球页岩气产量达到4693×108 m3.
全球非常规油气资源丰富,非常规油资源与常规油资源相当,非常规气则远大于常规气.虽然目前的采出程度并不高,但具有巨大的增产潜力.据EIA预测,全球非常规气产量将由2015年的8 227×108 m 3增至2040年的2.5×1012 m 3.因此,丰富的资源和不断进步的技术将支撑油气工业的长期稳定生产,为人类社会的发展做出巨大贡献.
问：非常规油气的大量开发对经典的石油天然气地质学的理论核心与发展有什么意义？
石油天然气地质学,是研究地壳中油气成因、成藏的原理和油气分布规律的应用基础学科,是油气勘探开发的理论基础.石油天然气地质学作为石油与天然气勘探开发的理论核心,是随着人类大量的油气勘探和开发实践活动,不断积累有关油气生成、聚集与分布规律等知识,逐渐形成的一门集理论性与应用性于一体的学科.它既是人类在油气勘探开发中对油气形成、分布规律认识的总结,又是指导人类进行油气勘探开发活动的理论指南.
2 0 世纪3 0 年代M c C o l l o u g h 与Leverson正式提出“圈闭学说”,成为常规油气地质理论的核心内容；1956年A I Levorsen的《Geology ofPetroleum》问世,实现了石油天然气地质学理论的系统化、科学化,推动了世界石油工业的快速发展.石油天然气地质学历经百年历史,其发展史深受石油工业勘探开发实践、地质学相关基础学科进展和探测与计算机技术发展的推动.石油工业油气勘探从背斜发展到岩性地层油气藏；从陆地推进到海洋,进而到深水；从常规发展到非常规,都推动了石油天然气地质学理论的重大突破和新理论、新概念的出现.而地学基础学科不断出现的重大进展,包括板块构造理论、层序地层学理论、有机质生烃理论都被及时熔入石油天然气地质学核心理论之中.地震与测井等地球物理学勘探技术、地球化学分析技术与计算机技术的飞速发展推动了油气勘探开发技术进步,也推动了石油天然气地质学理论的进步与完善.
纵观百年石油天然气地质学发展历史,可以看到5个重要节点：（1）背斜与圈闭理论（1885-1930年代）；（2）有机质生烃与油气系统理论（1960-1970年代）；（3）陆相油气地质理论（1940-2000年代）；（4）海洋深水油气地质理论（1980-2000年代）；（5）连续型油气聚集与非常规油气地质理论（自2000年至今）.
20世纪60年代,随着有机地球化学的发展和现代分析测试技术的进步,地球化学家们对油气有机成因的认识取得重要发展,形成了干酪根热降解生油说.以B P T i s s o t为代表的干酪根热降解生烃理论认为,原始有机质沉积以后,首先经过复杂的生物化学作用和聚合缩合作用形成干酪根,干酪根在达到一定的埋藏深度后,在温度的作用下发生热降解作用逐渐生成石油,石油生成于一定的温度范围（ 称为“液态石油窗”）.在干酪根热降解生烃理论指导下,从有机地球化学和光学测定总结出了一套反映有机质热成熟度的参数,可直接应用于判识干酪根类型、成熟度及生烃潜力等.有机质成烃理论与分析测试技术的发展, 为定量评价烃源岩、计算生烃量奠定了理论基础.随着油气工业的发展,石油地质学家开始关注油气从烃源岩到储集层再到圈闭的成藏全过程.这一时期的板块学说、含油气盆地构造学、沉积储层学、层序地层学等相关学科所取得的重大进展,以及干酪根热降解生烃理论与油气运移的创新性理论,促进了含油气系统研究快速发展.
20世纪20至30年代,中国地质学家通过野外露头石油地质调查,先后发现了酒泉盆地老君庙油田和陕西省北部延长油田,打破了“非海相沉积不能生油”的禁锢.提出石油也能够来自淡水沉积物、陆相地层可以形成具有经济价值的油田、陆相生油多期多层含油、新华夏构造体系三个沉降带找油远景等认识,明确了中国陆相沉积生油特征.自1960年以来,中国地质学家深入研究陆相生油层的形成和陆相生油的基本条件,系统建立陆相烃源岩和石油地球化学系列指标和参数；建立了煤成烃、未熟—低熟油、超压盆地生烃动力学等重要理论.1950—1960年代,中国石油地质学家总结了松辽盆地生油区控制油气田分布的规律,提出“源控论”,强调勘探要寻找主力烃源岩中心和层系,寻找生油气范围内的有利目标；同时发展了针对陆相砂岩油田开发的“高产稳产注水开发”、“化学驱”等针对性技术,支撑大庆油田特大型砂岩油田持续高产稳产.
在19 6 0—19 7 0年间,以渤海湾断陷盆地为重点,提出复式油气聚集带（区）理论,指出陆相层序背斜构造、断块圈闭及岩性地层圈闭,形成了不同层系、不同圈闭类型相互叠置的复式油气聚集带（区）,有效指导了油气勘探,在中国国民经济最为困难的时期,石油工业做出了杰出贡献.
20世纪80年代以来,中国加强了中西部陆相前陆盆地与叠合盆地、东部陆相成熟探区岩性地层油气藏油气勘探,取得重大进展,形成了陆相前陆盆地及冲断带控油气、陆相岩性地层油气藏大面积成藏、富油气凹陷满凹含油等重要地质理论.
海洋深水油气勘探近30年取得重大发现,已成为储量增长主力.深水勘探开发揭示了大量新证据,推动了深水油气地质理论创新,目前仍在发展中.
问：经过连续数年的勘探开发,非常规油气理论有哪些进展？
答： 随着非常规油气勘探开发快速发展,非常规油气地质已成为石油天然气地质学科前沿,非常规油气地质理论研究已全面展开,并展示出新的发展趋势.1 9 9 5 年Schmoker等提出的“连续型油气聚集”观点是非常规油气理论开启的里程碑,呈现良好的发展前景.在生烃研究、储集层研究、油气成因机制研究、油气运移动力研究、油气聚集研究、资源分布研究等方面均取得了一定进展.
近年来的勘探实践发现非常规油气具有与常规油气不同的地质与空间分布特征.进一步的地质研究初步形成了连续性油气聚集与非常规油气地质理论,核心内容包括：①非常规油气连续型聚集,大面积分布,只有“甜点区”和非“甜点区”之分,没有明显圈闭边界；②储集层致密（孔隙度4%～12%,渗透率小于1×10-3 μm2）,微—纳米级孔喉系统发育,需水平井和压裂技术改造才能产出,是一种“人工油气藏”；③多种相态共存（固、液、气相及游离态、吸附态等）；④“近源”或“源内”成藏,源储一体, 油气受层系控制、分布稳定、资源规模大；⑤具有特殊的成藏机理和油气藏流动机理.
中国学者结合本国特殊地质条件,创新研发非常规油气地质理论和方法技术,在非常规油气基础地质理论方面,取得了一批居于国际学科前沿的重要研究成果：①在中国首先发现和表征致密储集层中纳米级孔喉系统,建立油气聚集微纳米孔喉结构模式,突破了页岩、致密砂岩无储集空间的局限认识；②揭示非常规油气“连续型”聚集规律,提出其与常规圈闭油气10个特征差异,并创新提出含油气盆地常规- 非常规油气“ 有序聚集” 规律；③揭示非常规油气成藏中“非浮力作用”起主导作用,并提出非浮力作用机理,指出该作用的顶底深度界限；④建立陆相湖盆大型浅水三角洲与砂质碎屑流及富有机质黑色页岩细粒沉积等分布模式,揭示了陆相致密油气、页岩油气富集的层序特征与分布规律.在中国非常规油气勘探评价与地质规律方面：①煤层气：在具有中国特点的高煤阶煤层气吸附特征、赋存条件和成藏模式、构造演化和水动力控藏作用、高丰度富集区形成机理等方面取得了创新性成果,构建了高煤阶煤层气地质理论体系.②页岩气：重点针对华南地区五峰—龙马溪组和筇竹寺组海相地层页岩气,页岩储集空间表征、赋存特征及富集机理、资源评价及选区选段、“甜点区”评价预测等方面取得重大进展,初步形成了中国高演化程度海相页岩气地质理论体系.③致密油：在致密油基本特征及形成条件、致密储集层储集空间表征、聚集机理及成藏模式、评价标准及资源评价等方面取得重要进展,初步构建了中国陆相致密油地质理论框架.④致密气：在致密砂岩气地球化学组成特征及气源、生烃动力学研究、致密砂岩成因及储集空间表征、运聚动力及成藏机理、评价参数及标准、富集区评价预测等方面取得显著进展,认为中国致密砂岩气均为煤成气, 提出发育“ 连续型”和“圈闭型”两类致密砂岩气藏,建立了中国致密砂岩气地质理论体系.
问：非常规油气理论对经典石油天然气地质学的重大突破表现在哪里?
答：非常规油气突破对石油天然气地质学创新和世界石油工业发展均具有重大战略影响.以发现致密储集层纳米孔喉系统、建立“甜点区”评价标准、创新“连续型”油气聚集、提出“人工油气藏”开发等为核心的非常规油气地质学理论的建立,是对经典石油天然气地质学的重大突破,也为我国乃至世界油气从常规向非常规战略发展提供了理论指导,有重大的科学意义和经济价值.
非常规油气突破了经典石油天然气地质学中的许多认识局限,包括传统的含油气系统理论受到巨大冲击,主要体现在5个方面：①连续型油气聚集理论,层状储集体可储存油气,大面积连续分布,没有明显的圈闭界限,突破了储集层界限,也打破了传统圈闭成藏的概念；②致密储集层中发现纳米级孔喉系统,突破了传统的储集层界限,打破了页岩、致密砂岩“磨刀石”基本无储集空间的局限认识,开辟致密砂岩、致密碳酸盐岩和页岩等非常规油气储集层新类型；③非常规油气藏源储一体,致密储集层、泥页岩本身具有盖层功能,不需要盖层封堵；④非常规油气聚集,其运聚动力少数为浮力作用、多数为非浮力作用,油气运聚并不遵循传统的生烃灶、运聚系统、汇聚域的油气系统模式,源内成藏表明残留烃也可成为有效资源；⑤非常规油气生烃层系,控制油气大面积分布.
问：您对石油天然气地质学的未来有哪些看法？
答： 非常规油气突破是世界石油工业的重大变化,为石油天然气地质学创新带来了全新的发展机遇.未来石油天然气地质学应是一个新的经过重大改造的理论体系,涵盖常规油气与非常规油气,吸收勘探发现与科学研究的最新进展,着眼于油气全过程规模效益发现,重新定义生、储、盖、圈、运、保等关键地质要素内涵,系统总结常规油气与非常规油气在分布特征、储集层特征、源储组合、聚集单元、运移方式、聚集机理、渗流特征、流体特征、资源特征等方面的显著区别,推动常规—非常规油气整体研究、整体开发.
未来石油天然气地质学,应是一个新的全油气系统理论模型,不局限于“从烃源岩到圈闭”的视角,而是从“源储耦合、有序聚集”的新视角,包括长距离运移烃、近距离运移烃、滞留烃,包括常规与非常规油气两种资源,从烃类生-排-运-聚全过程定量化研究的4个关键问题出发,分析常规-非常规油气聚集机理,实现油气生运聚全过程分析,油气资源全类型发现,勘探、开发、工程、集输全板块整合,整体研究评价,立体勘探开发,最终实现整个含油气单元内常规—非常规油气最大限度的经济性采出.
非常规油气具有连续分布、储集层致密、多相态共存、近源或源内聚集、特殊成藏机理等5个不同于常规油气的全新特征,对传统油气地质理论带来重大挑战.非常规油气革命不仅具有油气资源大幅增加的经济意义,对石油天然气地质学理论革新也具有重要的科学意义.
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