对石油有机成因与三次采油地质合理性的质疑

崔永胜刘卫华

大庆油田采油五厂，黑龙江大庆，163453

对石油有机成因与三次采油地质合理性的质疑

崔永胜*刘卫华

大庆油田采油五厂，黑龙江大庆，163453

根据最新的研究成果，对石油有机成因说①石油馏分具有旋光性。生物有机质普遍具有这种旋光性，而无机质则普遍不具有这种旋光性；②石油中相继发现了许多具有生物成因标志的有机化合物，如卟啉、姥鲛烷、植烷及甾烷等；③世界上99%以上的油气田都分布在沉积岩区，这些沉积岩中都存在富含有机质的细粒沉积物这三个主要立论依据逐一进行驳斥，石油有机成因说值得商榷。对石油有机成因体系下建立的静态的三次采油地质模型的合理性提出质疑，而三次采油已经成为我国主要油田增产的重要手段，这样低效益的巨大投入，给国民经济和油田的可持续发展势必带来沉重的负担。

石油有机成因 三次采油 合理性

石油无机成因假说挑战石油有机成因假说超过一个世纪，但始终没有动摇有机成因的主导地位。尽管塔里木盆地塔深1井在8km深处发现液态烃，早已突破了有机成因晚成说生油极限；尽管克拉半岛12.26km的克拉3井在深部结晶岩中发现了无机成因天然气；尽管人们在陨石和地幔岩捕掳体的萃取物中早已经发现石油物质，证明有机成因并不成立。但世界各大石油公司勘探开发活动仍然遵循有机成因制定的规范。这个反常现象与其说是科学上的奇迹，毋宁说是心理学、社会学的奇迹。首先回顾石油有机成因的主要论点和论据。

1 有机成因说的主要论点

有机生成学说认为，石油是生物（包括动植物、微生物等）死亡后演变而成。其中包括①1763年俄国化学家 М.В.罗蒙诺索夫提出的蒸馏说，认为石油是煤在地热作用下干馏产生的。20世纪 40～50年代，石油勘探的实践表明，某些地区的油气田并不与煤共生，罗蒙诺索夫假说对这些油气田中的石油成因不能作出合理的解释。②20世纪 50年代初期，美国的P.V.史密斯和其他学者先后提出了石油有机成因的早期成油说，认为除了现代沉积物中烃类是生物体中烃类选择性富集的结果外，石油主要是沉积岩中的分散有机质在成岩作用早期生成的烃类汇聚而成的。③基于现代沉积物中和成岩早期所生成的烃类组分与石油组分有显著差别。20世纪60年代，一些学者如美国的P.H.埃布尔森等提出了石油有机成因晚期成油说，认为石油是沉积岩中的不溶有机质，在成岩作用晚期经过热解生成。20世纪 60年代后，法国的 B.P.蒂索和其他学者更倾向于干酪根晚期生油说【1】。

2 有机成因说的主要论据的最新解释

无论如何表述石油的有机成因，其三条主要论据是：①石油馏分具有旋光性。生物有机质普遍具有这种旋光性，而无机质则普遍不具有这种旋光性；②石油中相继发现了许多具有生物成因标志的有机化合物，如卟啉、姥鲛烷、植烷及甾烷等；③世界上99%以上的油气田都分布在沉积岩区，这些沉积岩中都存在富含有机质的细粒沉积物。随着科学的进步，人们对石油本身及其分布特征有了进一步的了解。

2.1 关于石油旋光性

旋光性指当平面偏振光通过手性化合物溶液后，偏振面的方向就被旋转了一个角度，这种能使偏振面旋转的性能称为旋光性(optical activity)。手性化合物都具有旋光性。它作为石油生物起源证据之一，几十年前，已被含碳陨石内部萃取的石油分子给予否定【2】。研究表明，旋光性是高压条件下多组分流体相态稳定性一个不可避免的热力学的结果【3】。而人工合成旋光性【4】聚合物于20世纪60年代就开始了，利用天然氨基酸、糖类等人工合成出非多肽类旋光性聚酰胺和聚酯。进入90年代以后，人们已经可以合成各种各样的具有特定不对称结构的新型旋光性聚合物。

2.2 关于生物标记物

“生物标记物（biomarkers）”，作为石油生物起源证据之一，不但从陨石萃取的有机质中被观察到【5～8】，也从地幔岩捕掳体萃取的有机物中被观察【9】。发现在天然石油中的卟啉、类异戊二烯、萜烷、绿素，在至少54%陨石的萃取物中被观察到，这些陨石的类型包括过渡类型陨石、铜色陨石、四类碳质球粒陨石、顽火辉石陨石、紫苏辉石陨石、铁陨石等。在吉林陨石中除发现nC17-nC31正烷烃、多烷基取代芳烃、植烷、姥鲛烷、卟啉、色素，这些所谓的生物标记物，还鉴定出α-丙氨酸、缬氨酸、甘氨酸、异亮氨酸、β-丙氨酸、亮氨酸、脯氨酸、苏氨酸等。说明石油和生命具有相同的起源——无机界。

特别需要指出的是，发现于天然石油中的卟啉分子与植物叶绿素和动物血红素中的卟啉并不相同。叶绿素中央螯合的金属元素是镁；在血红素中是铁。而发现于天然气石油的卟啉分子，中央螯合的金属元素是钒和镍【3】。金属钒和镍是生物中实际上不存在的元素。

2.3 关于石油分布

“世界上 99%以上的油气田都分布在沉积岩区”这一现象，恐怕无法说明石油的生物来源。反例是，在产油区结晶基岩中普遍发现油气藏。根据我们的研究，恰恰是这一现象把石油的来源引向地球深部。

所谓沉积岩区即沉积盆地。沉积盆地是区域构造演化的结果，其波及深度深达上地幔，成为地球排气的巨大窗口。世界上所有含油气盆地都对应大规模地幔隆起，且地幔隆起幅度与沉积盆地石油丰度正相关【10】。例如，松辽盆地沉降最深的古龙凹陷埋深为 10.05km，但其上地幔软流层隆起幅度却比东西两侧山区分别高出 53km和31km。软流层具有丰富的挥发性地幔流体，主要是CH4和H2【11】，它们在软流层隆起的过程中沿着岩石圈地幔和下地壳张性正断层进入中地壳，并在中、下地壳的温压条件下发生著名的工业化费-托合成反应形成高分子烃类【12】，之后进入上地壳和沉积盆地。

所以，石油主要分布在沉积层中，是沉积层所特有的储层和盖层发育特征决定的，并非决定于沉积层中是否包含有机质。

3 根据有机成因制定的政策

从上述对有机成因三个主要论据的最新研究可知，石油有机成因说恐怕无法立足。如果石油成因仅仅局限在理论研究范畴内，我们大可以再用一个世纪的时间去慢慢争论。然而，遵循有机成因说的石油勘探开发实践在前进，在现实中造成不可避免的、难以估量的损失。尤为紧迫的是三次采油的地质合理性问题。因为三次采油已经成为我国主要油田增产的重要手段，有的油田三次采油产量甚至达到三分之一。这样低效益的巨大投入，给国民经济和油田的可持续发展势必带来沉重的负担。

三次采油所依据的是静态地质模型，即地质空间有限、石油储量不变。这是石油有机成因理论框架下约定成俗的认识。如果而石油更有可能来自上地幔，在现今的构造条件下，石油储量是动态的、是源源不断向储层供给的。最佳采油速度应等于深部供给速度。那么，以最大限度地清洗地下有限空间内的有限原油的为目的的三次采油，就失去了地质依据。

三次采油短期内能够提高采收率，这给石油生产者和消费者以极大的信心，但这种信心毕竟是有限的。而幔源油气理论将给予全人类对油气资源的充分信赖。众所周知，世界上没有任何一个油田枯竭，世界石油产量也从来没有减少过，而一波又一波基于有机成因的石油枯竭论，不过意外充当了国际油价节节攀升的推手角色而已。

4 结论

截至目前，石油有机成因说仍然无法解释拥有世界 60%储量的波斯湾地区的石油来源。波斯湾面积24×104km2，周边8国总面积481×104km2，仅占世界陆地面积3%，是什么动力让全世界的生物集中到那里死亡、堆积、埋藏并形成丰富的石油和天然气呢？

正如恩格斯所指出那样：“只要自然科学在思维着， 它的发展形式就是假说。一个新的事实被观察到了，它使得直到现在对和它同类的事实的说明方式成为不可能的了。从这一瞬间起，就需要新的说明方式……”【13】。

所以，作为一名石油工作者，无论我们曾经接受何种生油理论的熏陶，只要肯于接受最新的科学成果，肯于用唯物的观点来考察石油来源问题，结论是不言而喻的。而这个结论的重要性，不仅关乎石油勘探、石油开发，更关乎国计民生。

1 西北大学地质系石油地质教研室，编. 石油地质学[M]. 北京： 地质出版社，1979

2 Studier .M. H.，Hayatsu .R，Anders.E，Organic compounds in carbonaceous chondrites [J]. Science，1965，149：1455～1459

3 Kenney .J. F，Shnyukov.Ac. Ye. F，Krayushkin. V. A . Dismissal of the Claims of a Biological Connection for Natural Petroleum[J]. Energia，2001，22（3）：26～34

4 洪哲. 旋光性聚合物的研究进展[J]. 延边大学学报（自然科学版），2001，27（2）：139～143

5 史继扬. 吉林陨石的有机质[J]. 中国科学，1979，5（5）：475～480

6 Krayushkin V. A . The Abiotic，Mantle Origin of Petroleum[M]. Kiev：Naukova Dumka，1984

7 Studier. M. H，Hayatsu.R，Anders E.. Origin of organic matter in the early solar system：I. Hydrocarbons[J]. Geochim.Cosmochim. Acta.，1968，32：151～173

8 Vdovykin. G. P. Meteorites[M]. Moscow : Nauka，1968

9 Ryuichi Sugisaki ，Koicm Mimura. Mantle hydrocarbons: Abiotic or biotic?[J] Geochimica el Cosmochimica Ada.，1994，58(11)：2527～2542

10 崔永强，李杨鉴. 软流层、中地壳与盆-山系[J]. 地球物理学进展，2004，9(3)：554～559

11 Saxena，S.K，Fei.Y. Phase equilibrium in a system of chondritic composition: implications for early mantle-fluid compositions[J]. J.Geology，1988，96：601～607

12 Fischer.F，Tropsch.H. Synthesis of Petroleum at Atmospheric Pressures from Gasification Products of Coal[J].Brennstoff-Chem.，1926，7：97～104

13 恩格斯. 自然辩证法·辩证法[A]. 见马克思，恩斯斯编著：马克思恩格斯选集（第三卷）[C]. 北京：人民出版社，1972.561

QUESTIONING THE PETROLEUM ORGANIC HYPOTHESIS AND THE TERTIARY RECOVERY GEOLOGICAL RATIONALITY

Cui Yongsheng Lui Weihua
The Fifth Production Plant，PetroChina Daqing Oilfield Company，Daqing，Heilongjiang，163453，China

Based on recent research， three main arguments of petroleum organic hypothesis are refuted respectively including，(a) Petroleum distillate shows “optical activity”，which is a general feature of organic materials and not for inorganic materials; (b) “Biomarkers”，which are namely organic compounds，are often observed in petroleum，and are usually recognized as evidence of biological connection， such as porphyrins，pristane，phytane and sterane; (c) More than 99% oil and gas deposit distributes in sedimentary area，and fine-grained sediment in these sedimentary rocks are rich in organic matter. Petroleum organic hypothesis is debatable. Rationality of static geological model for tertiary production，which is established by this hypothesis，is contested. Tertiary production has become an important measure to increase production in major oilfields in China. This huge investment with low efficiency would consequentially bring heavy burden to national economy and oilfield sustainable development.

petroleum organic hypothesis，tertiary production，geological rationality

P618.130.1∶TE357

：A

：1006-5296（2012）02-0106-04

* 第一作者简介：崔永胜（1975～），男，油藏工程专业，工程师

2012-02-21；改回日期：2012-03-26