发现,为国“争气”

2017-10-11

发现,是科学研究的终极追求,是破解难题的必经之路。哥伦布发现新大陆,屠呦呦发现青蒿素,石油人发现大庆油田,地质工作者发现大金矿……自然界奥秘无穷无尽,人类发现的脚步从未歇息。新中国成立后,一代代出类拔萃的发现者挺立潮头,为实现中华民族伟大复兴的中国梦立下了汗马功劳。中国石化勘探分公司总经理郭旭升就是其中之一。

生于1965年的郭旭升,地理专业硕士研究生毕业就立志献身石油事业,后又获得石油地质学博士。三十多年来,他在油气资源勘查第一线主持并参加完成了多项国家和省部级科研攻关及生产项目,创新建立了海相页岩气和超深层油气富集理论及预测技术,发现了我国首个大型商业性页岩气田涪陵气田和首个超深层生物礁大气田元坝气田。获得国家科技进步一等奖2次,省部级科技进步特等奖1项、一等奖4项,出版专著3部,发表学术论文30余篇。享受国务院特殊津贴,入选“新世纪国家百千万人才工程”,获全国优秀科技工作者荣誉称号、李四光地质科学奖和中国首届杰出工程师奖。

页岩层中抱“金娃”

2015年底,中国石化宣布涪陵页岩气田建成50亿方产能,这是近年来国内能源行业振奋人心的大事件。作为勘探发现涪陵页岩气田的主要贡献者,郭旭升充满自豪,因为这个大气田是在他创建的海相页岩气“二元富集”理论指导下发现的。

长期从事地质工作,郭旭升对石头有着特殊的感情。在成都基地的办公室里,书架的一层摆满各种颜色的石头。其中一筒深灰色的泥页岩是他爱不释手的“宝贝”。“这可是页岩气存储的‘仓库’。”他笑道,“整个涪陵页岩气田焦石坝区块是一个储满页岩气的‘大粮仓’。”

郭旭升说,这个“大粮仓”的发现最初源于一块石头,地质上叫“露头”。

受北美页岩气革命鼓舞,2009年前后,国内页岩气开发掀起热潮。郭旭升在勘探分公司建立了页岩气研究和勘探团队。但他没有盲目跟风打井,而是带领科研团队一头扎进了页岩气基础地质研究。他认为,我国特别是南方地区页岩气形成、富集、保存与北美差异大,北美地表平整如一个光滑的大盘子,而我国南方地质条件复杂,更像一个大盘子摔碎了还被踹了一脚,照搬北美页岩气勘探理论不切实际。

郭旭升带领团队成员从寻找地质露头入手开展基础研究。他们翻山越岭在涪陵附近多处发现了暗褐色页岩露头,这种露头有机质含量高,具有生成页岩气的良好物质基础。而后,他们收集9口已钻井、6562千米二维地震和25条露头剖面的老资料,开展了第一轮综合研究。

当通过老资料的分析研究,无法摸清页岩气的富集规律时,郭旭升领着一个近100人的科研团队深入野外实测地质剖面。一年半的时间,他们的足迹遍布四川、重庆、贵州、广西的山山岭岭,新获得了二十万米的露头剖面资料。他们利用新老资料开展对比研究,发现深水陆棚相有机质含量高,硅质含量高,是优质页岩发育的有利相带,是有利勘探领域。海相页岩气勘探的大方向就此豁然开朗。

为了摸清深水陆棚相优质页岩和动态保存条件这两个要素在页岩气富集过程中的作用,郭旭升带领团队成员系统开展了南方海相构造运动史、海相页岩层演化史研究,进行古地理地貌恢复,系统建立了南方不同页岩层系基干剖面。通过对比研究,他发现深水陆棚相有机碳含量高、有机孔发育、内生硅质矿物含量高、孔隙比表面积大、甲烷吸附量高,这些关键参数不仅比其它页岩高出许多倍,而且相互之间具有正相关耦合关系。据此,他提出了深水陆棚相页岩最有利于页岩气生成、储集和压裂改造,是“成烃控储”的基础的新认识。而后,他们通过对国内优质页岩区钻探失利原因剖析,重建南方海相页岩沉积构架,重塑页岩气生成、滞留、散失过程,进一步揭示了保存条件对页岩气富集的控制作用。提出了良好的保存条件是页岩气“成藏控产”的关键的新认识,并建立起了保存持续型、散失残存型、散失破坏型等三类保存-散失模型和18项战略选区参数。郭旭升将这一系列认识表述为“深水陆棚优质泥页岩发育是页岩气‘成烃控储’的基础,良好的保存条件是页岩气‘成藏控产’的关键”,并将其命名为海相页岩气“二元富集”理论认识。

2011年9月,郭旭升和团队成员利用“二元富集”理论优选出涪陵焦石坝龙马溪组为最有利勘探目标,并论证了焦1井。

2012年11月28日,当看到焦页1井放喷测试呼啦啦的火苗越燃越烈、越蹿越高时,当看到日产页岩气20.3万立方米这个数字时,郭旭升有了更深切的体会:创新就是既要学习和借鉴别人的经验,更要坚持走自己的路,才能找到符合自身实际的正确方向,并指导实践取得成功。

焦页1井的战略突破,为国内低迷的页岩气勘探带来了生气,成为我国页岩气勘探开发的转折点。由此开始,中国石化按照勘探开发一体化原则,迅速拉开了涪陵页岩气田第一期50亿方产能建设的序幕。截至2015年底,勘探分公司在焦石坝地区累计提交探明页岩气储量3806亿方,为涪陵页岩气田第一期产建夯实了资源基础。

2014年11月5日,在美国达拉斯举行的第五届世界页岩油气峰会上,由国际知名跨国石油公司、科研机构和技术服务公司无记名投票推荐,涪陵页岩气田发现被授予“页岩油气国际先锋奖”,显示出我国页岩气勘探在国际上的学术地位和影响力。

2015年2月,中国地质学会公布了2014年度十大地质找矿成果奖和十大地质科技进展奖评选结果,中国石化勘探分公司完成的“涪陵地区页岩气勘探项目”和“页岩油气资源评价及选区研究”分别荣获十大地质找矿成果奖和十大地质科技进展奖。勘探分公司成为全国唯一一家同时荣获两项大奖的单位。

2015年10月,郭旭升牵头完成的“南方海相页岩气形成富集机理、勘探技术与涪陵页岩气田的发现”科研项目,获得中国石化科技进步特等奖。

地球深处擒“气龙”

深层、超深层海相碳酸盐岩油气勘探是公认的世界级勘探难题。郭旭升带领勘探团队在四川盆地东北部巍峨的米苍山腹地苍溪县元坝镇发现的元坝大气田就是平均埋深接近7000米的海相大气田。这是目前地球上发现的埋藏最深的天然气田。

“无构造背景,成藏条件复杂。”这是上个世纪勘探工作者经过50余年的勘探后给元坝地区的评语。新中国成立后,一代代勘探人乘兴而来,败兴而归,在元坝地区留下了一串串的叹息与失落。2001年,肩负着前辈的梦想与执着,肩负着国家能源安全的责任,郭旭升勘探团队再次踏上这片葱郁的土地。

面对这根反复啃过的“硬骨头”,郭旭升深知必须静下心来做深入细致的地质调查和基础研究,可这次却“潜伏”了整整4个年头才出现新的转机。2005年初春的一天,团队成员正研究分析刚解释出来的川东北地区地震资料,在一张张摊开的地震剖面图上寻找新的希望。“来看,地震信号到这里变了,这是明显的异常反射。”郭旭升惊喜的声音把所有人的目光都吸引了过去。而后,他们通过对那些异常反射进行深入分析后,认为元坝地区超深层存在礁滩相储层地震异常体。这既是惊喜的发现,也是大胆的预测。因为当时全球超深层油气勘探面临诸多理论和技术难题。

当时的油气勘探界普遍认为,埋深超过6000米的超深层储层致密,物性差,很难找到优质储层;超深层时代老、地质过程复杂,油气富集难度大;超深层地震信号弱、信噪比与分辨率低,目标识别难度大;超深复杂井钻探成本高、风险大,投资回报低。每一个难题都是“拦路虎”,必须除掉每一只“拦路虎”,元坝勘探才有胜利的可能,郭旭升团队开始紧密结合勘探实践开展理论和技术攻关。

满怀憧憬,他们实施1200千米二维地震和244平方千米三维地震,给元坝地区做了一次全面的“X光透射”和重点部位“CT扫描”,追踪落实礁滩储层地震异常体的属性及分布范围,选择最有利的点位论证了元坝1井。

2006年5月,元坝1井开钻。2007年11月19日,令人欢欣鼓舞的消息传来——元坝1井获日产天然气50.3万方,实现了元坝地区天然气勘探重大突破。时隔5个月,元坝2井也发现工业气流,证实元坝地区生物礁气藏的存在。

由此开始,那些曾经被遗忘在元坝土地上的希望和憧憬开始真正迸发出蓬勃的生机,它们如同一颗颗久旱的种子,在科技甘霖的滋润下迅速的生根发芽,抽枝结果。2009年至2014年,郭旭升团队按照勘探开发一体化原则,优化部署,实施19口探井、9口开发准备井,快速高效探明元坝气田,探井成功率达92.3%,其中10井12层获得百万方高产天然气。

目前,元坝气田累计探明储量2303亿方,是国内规模最大、埋藏最深的生物礁大气田,已建成34亿方产能。

在发现元坝气田的同时,郭旭升团队逐一除掉了勘探之路上的“拦路虎”,攻克了超深层是否发育优质储层的难题,建立了“早滩晚礁、多期叠置、成排成带”的超深层优质储层发育模式,提出了“孔缝耦合”的超深层生物礁优质储层发育机理新认识;攻克了超深层能否形成大气田的难题,创新建立了“三微疏导、近源富集、持续保存”的超深层油气成藏模式;攻克了复杂山地超深层地震信号弱、信噪比与分辨率低,目标识别难度大的难题,创新形成复杂山地超深层地震勘探技术系列,超深层储层预测厚度与实钻误差小于7%,孔隙度误差小于10%,探井钻遇储层成功率100%,探井成功率达92%;攻克了超深复杂井钻探工程事故多、周期长、成本高、效率低的难题,创新形成复杂超深井完井和测试技术。2014年,“元坝超深层生物礁大气田高效勘探及关键技术”获得国家科技进步一等 奖。

元坝气田发现后,郭旭升勘探团队又在四川盆地新发现了兴隆场、河坝场等气田,在川西海相川科1井勘探取得重大突破,在川东北南江-黑池梁地区发现超深层大型勘探目标。

中国科学院戴金星院士认为,元坝气田勘探发现带动了国内深层和超深层天然气勘探发展,为四川、塔里木、鄂尔多斯三大盆地超深层勘探,以及渤海、南海生物礁勘探提供了可借鉴的经验和技术。

剑指全国再“争气”

年过半百,壮心不已。走过涪陵,迈过元坝,郭旭升的勘探视野早已从南方扩展到全国。他办公室新挂的那张全国油气区分布图,从四川、重庆到西藏,到新疆,到东三省,到滇黔桂地区,再到东海和南海,都有他用铅笔留下的淡淡痕迹。

他说,国家“十三五”规划提出油气行业重点发展天然气,中国石化认真落实国家战略提出优先勘探开发天然气,培育新的经济增长点,这给他的团队和事业提供了新的发展机遇。他们已经按中国石化总部的要求确定了立足南方、放眼全国的勘探发展新思路。

他主持制定了勘探分公司“十三五”油气勘探规划,明确5年内要发现10至15个千亿方级目标,力争实现5至7个重大突破;提交天然气控制储量2000-3000亿方,天然气预测储量4000-5000亿方。

他给中国石化提出加快发展页岩气的建议。他认为南方地区是中国石化页岩气勘探的战略重点,建议组建“产学研”相结合的攻关团队,用5年左右的时间,通过深化和完善现有勘探理论和技术,建立相对成熟的、成体系的、适应南方页岩气地质特点的勘探理论和技术。建议页岩气勘探遵循规律,按照“战略展开、战略突破、战略准备”三个层次实施。战略展开川东南龙马溪组,持续落实、扩大含气面积;战略突破川西南、镇巴南、深层、湖相页岩气,开辟新阵地;战略准备滇黔桂地区,优选有利勘探目标。

新的油气资源在哪里?郭旭升说,在勘探人的头脑里。观念创新天地新,思想一变天地宽,勘探事业前景光明,辉煌灿烂。

肩负新的责任和使命,郭旭升带领勘探团队正以更加坚定的意志,默默无声地跋涉在崇山峻岭和茫茫原野。路,在他们脚下延伸,步伐更加铿锵有力。

 

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