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我的石油地质生涯

2022-11-16 08:43

我的石油地质生涯 

 中国科学院院士、石油地质学家 李德生

李德生院士回忆会战时的场景。 余海 摄

  立志

  我的少年和青年时期是在家境贫困、社会动乱和日本侵略中国的环境中成长的。1937年我在上海刚读完初中,就爆发抗日战争。由于不满日本侵略军的统治,我被迫只身离开上海,到浙江丽水碧湖省立联合高中读书。1941年高中毕业的那年,日军又在浙江温州登陆,占领青田,进逼丽水。我和一部分毕业班同学离校,途经江西、湖南,一路跋山涉水,换乘了各种交通工具。8月份,中央大学、浙江大学、武汉大学和西南联大四校统一招生考试,我在湖南衡阳报名参加统考。考试期间,日军飞机经常轰炸衡阳。2022世界杯买球app官网白天在防空洞里复习功课,晚上到考场应试。11月份,我在桂林打工期间收到中央大学地质系的录取通知后,就由广西经贵州到四川重庆沙坪坝中央大学报到。那年,中大校舍遭日军飞机轰炸受损,新学年不得不后延到12月才开学。在校期间,我选择了经济地质专业,对石油地质、煤田地质和金属矿产地质加大了学习力度。当时日本侵略军占领我国东部和中部半壁江山。我国西北和西南抗日后方地区汽油、柴油等燃料奇缺。学校通往重庆市区的校车,有些用木炭炉产生煤气行驶,有些用桐油、植物油炼制的柴油作燃料,困难至极。1939年在甘肃玉门发现了老君庙油田,给抗战军民带来了信心,依靠我国自己的科技和经济力量建立石油工业。

  经过中央大学地质系4年的努力学习和3个暑假野外地质实习,我于1944年经老师介绍加入中国地质学会(学生会员),结识在重庆中央研究院和中央地质调查所工作的一些地质界前辈学者。1945年7月,我大学毕业,获理学学士学位,时年23岁,很想到当时比较贫穷落后的西北地区工作。正值资源委员会甘肃油矿局玉门油矿来校招聘地质技术人员,我和其他几位同学报了名,经面试录取。我到甘肃油矿局重庆办事处报到,领取重庆至玉门的路费,并预支一个月的工资,我还清了4年学习期间的战区学生贷金。当时抗日战争尚在进行中,我告别了老师和同学,于1945年7月7日从重庆歌乐山资源委员会运输处搭乘运送油矿器材的卡车北上。到歌乐山来送别我的是我的大学女友朱琪昌,她是上海沪江大学化学系转到中央大学外文系读书的学生,比我低一年级。她鼓励我去西北建设石油工业,并答应在她毕业离校后,也到西北来和我结婚,将家安顿在玉门。

  从重庆到玉门,公路里程共2500多公里,由于卡车车况不好,沿途走走停停,经常抛锚,花了两个多月时间,于9月10日才到达玉门油矿。矿区南侧是雪峰连绵的祁连山,山麓则是一望无际的戈壁砾石滩。从上海滩到戈壁滩就是我从事石油地质工作的起点。

  敬业

  1945年10月5日,我国第一个重磁力测量队在酒泉县成立,队长是翁文波先生。我被分配到该队工作,在河西走廊从事地球物理勘探工作。抗日战争胜利后,这个队又调到台湾,从事台湾西部平原区的重磁力勘探工作。1948年中国地球物理学会在上海成立时,我也是该会创始会员之一。

  1959年至1963年,我参加了松辽盆地和大庆油田的勘探开发工作。在大庆油田的预探阶段,1960年元月,我根据由地质部物探大队完成的大庆长垣背斜带1比10万地震构造图,同时根据沉积相的研究,认为大庆长垣北部萨尔图、杏树岗、喇嘛甸诸构造面积大,近物源,储油层厚度可能增大,积极建议向大庆长垣北部甩开勘探。经领导同意后,我和地质司调度处处长邓礼让一起到野外,测定了萨1井、杏1井和喇1井等3口预探井位。这3口井钻完后,测试获得日产原油100至200吨的高产,并研究证实萨尔图、杏树岗、喇嘛甸等3个构造的油水接触面均在海拔负1050米(井深1200米),含油面积连为一体,达920平方千米,证实了特大型的大庆油田。1960年9月,我在吉林长春市举行的地质部和石油工业部工作联席会议上,作了“大庆长垣石油地质特征”的工作报告,获得了两部领导和与会专家的高度评价。勘探实践证实松辽盆地下白垩统陆相沉积不仅可以形成石油,而且陆相的生储盖组合也可聚集形成特大型油田的石油地质新理论。1982年,国家科学技术委员会授予发现大庆油田的地球科学工作“国家自然科学奖一等奖”,我和地质部、石油工业部和中国科学院等单位23位同行专家分享了这份荣誉。1985年,“大庆油田高产稳产的注水开发技术”成果获得“国家科学技术进步奖特等奖”,我是主要完成者之一。

  1964年3月,我在山东东营参加胜利油田勘探开发石油会战,担任胜利油田地质指挥所副指挥兼地层对比室主任。我和同事们根据微体古生物化石和测井曲线,确立地层对比标志,又根据岩芯分析资料确定了济阳坳陷各井第三系的分层数据。同时,通过井与井的对比,标定了油田内复杂的正断裂系统。1964年底,探井坨9井和坨11井从渐新统沙二段地层内测试获千吨高产油流,发现了胜坨大油田。

  1975年辽河石油勘探局在下辽河坳陷发现西斜坡大油田,从北边高升,经过杜家台、曙光、欢喜岭,一直到南边西八千,沙四段油层分布范围达数百平方千米。石油工业部派我去辽河油田曙光油田会战前线,与大庆油田参加会战的石油队伍一道,住在帐篷里,在曙光地区大约200平方千米范围内进行详探和开发。1983年至1985年,我又三次去河南中原油田参加科技攻关会战,采取了连片三维地震技术,搞准了文留构造带极为复杂的断裂系统,探明了黄河以北近500平方千米含油面积和储量。

  这十多年内,我倾注了大量心血研究这个地质规律异常复杂的第三纪裂谷盆地,我的足迹遍历渤海湾盆地陆上和海上的主要油田。自1978年以来,我发表了多篇有关渤海湾盆地的地质论文:早期的一篇《渤海湾含油气盆地的地质和构造特征》发表在中国《石油学报》第一卷第一期,于1980年刊出;1985年6月,我随康世恩国务委员出访日本,在东京日本石油公团举办的石油地质研讨会上,我宣读了《渤海湾盆地复式油气聚集(区)带的开发前景》学术论文。渤海湾盆地处于华北政治经济中心地带,面积20万平方千米,2/3面积为陆地,1/3面积为海洋。若干大型隆起将其分割为六个大坳陷,即济阳、辽河、黄骅、冀中、临清和渤中,又被小凸起和断层分隔为50多个下第三系凹陷。每个具有生油条件的凹陷,都是一个油气富集区。这个盆地内数以百计的构造带,都被正断层切割为许多断块,形成了多种油气田模式,这些构造带分布在渤海湾盆地各箕状凹陷或地堑凹陷内的特定位置。这一新理论运用到渤海湾油区的勘探开发工作中去,获得了良好的钻探成功率和巨大的经济效益。“渤海湾盆地复式油气聚集(区)带的理论和实践——以济阳等坳陷复杂断块油田的勘探开发为例”成果于1985年获得“国家科学技术进步奖特等奖”,我是主要完成者之一。

  自1980年对外开放,我也开始走出国门,先后赴英国、挪威、荷兰、美国、日本、印度、新加坡、马来西亚、法国、加拿大、西班牙和巴西等国参加学术会议23次,宣读论文17篇。1994年8月,美国石油地质家协会(AAPG)授予我1994年石油地质学“杰出成就奖”,1000多位来自亚洲、欧洲、非洲、美洲、大洋洲的石油地球科学家参加这次在马来西亚吉隆坡市召开的AAPG国际会议的开幕颁奖仪式。颁奖词为“奖给李德生,为他对石油地质科学所作的杰出成就及他半个世纪来对中国石油勘探、开发和地质研究方面作出的贡献”,并授予我AAPG终身会员资格。我认为这一奖励不仅是给我个人的,也是给中国石油地质界的。

  勤奋

  世界上有一些天才,但是我认为自己不是天才。我的工作态度和治学精神是勤奋。我要求自己随时处理好两个关系:一是实践与理论的关系,二是学习与创新的关系。我所遵循的原则是:“理论来源于实践,理论又是为实践服务的。”

  1978年,石油工业部在北京重建石油勘探开发科学研究院,我被从任丘油田调回到该院任总地质师。我在这个科研单位工作的二十多年内,足迹遍布全国各个主要油气区,北到大庆、海拉尔,南至湛江、海南岛,西到喀什、乌鲁木齐,西南到昆明、拉萨,东至上海、台湾;参加了许多次现场考察和石油地质方面专题研讨会,完成了多项专题研究报告。我国油气勘探开发不断提出石油地质新问题,通过认识和解决这些问题,不断丰富了我国石油地质学理论。我在这方面的心得体会是:先要有深入的实践,掌握大量第一手资料,才能“去粗取精,去伪存真”,上升为符合规律的理论。先要努力学习前人的成果和经验,加以总结,上升和突破,才能有自己的创新。石油和天然气是一种化石燃料矿产,它是有机质在漫长的地质历史时期内堆积、埋藏、演化后形成的。石油和天然气都是流动的物质,现在2022世界杯买球app官网所发现的油气田,并不一定就是这些矿床生成的原始层位和位置。石油和天然气都深埋在地下,勘探工作所获得的各种地质和地球物理信息,都要通过石油地质学家的综合分析和推理研究来认识。所以,对石油地质学家来说,发现新油气田就是创新。

  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,2022世界杯买球app官网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,2022世界杯买球app官网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,2022世界杯买球app官网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。2022世界杯买球app官网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,2022世界杯买球app官网住的是黄土窑洞,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。2022世界杯买球app官网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。

来源:中国石油新闻中心

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