从油气工业发展探究新时代地质勘探创造力

吴 松，胡忠贵，陈卫东，胡九珍，邵燕林，黄宇飞，任 婕

1.长江大学 地球科学学院，湖北 武汉 430100；2.中国石油西南油气田分公司重庆气矿，重庆 400021；3.忻州师范学院 地理系，山西 忻州 034000

人类认识油气并加以利用已有几千年的历史，中国也是最早发现和利用油气的国家之一。1859年第一口高质量油井拉开了现代油气工业的序幕，发展至今已近160年历程。当前，持续的经济增长进一步加剧了对能源的需求，油气资源仍占据能源消费的主要地位并表现出强劲增长。据《BP世界能源统计年鉴》，2017年全球能源消费中一次能源消费增加2.2%，我国依然是能源消费大国，供给性矛盾越趋加剧，石油和天然气对外依存度分别高达68.0%与39.0%。随着勘探开发的不断开展，目前已向陆上深层、海域深水、非常规油气三大重要勘探领域迈出重要步伐。三大重要领域储量丰富，资源潜力巨大，但有效开发利用仍然面临着重大理论和关键技术挑战[1-5]。十八届五中全会提出了“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念，党的十九大明确指出“要解放和发展社会生产力，深化机构和行政体制改革”，催促对发展面临的一系列问题进行思索与选择，步入新时期，对油气勘探创造力的研究具有重要意义。

一、油气工业发展革命的认识

1．螺旋式上升的曲线思维

油气地质理论的产生与演化指示着找油思维的发展与演变。有学者对油气地质学理论发展体系重大节点进行概括，划分其思维演绎，指出现已进入非常规（思维）发展阶段[2，5-6]。本文将油气工业发展归纳为：（1）传统思维阶段（1859—1920），包括油气苗找油和背斜找油两个阶段；（2）创造性思维阶段（1921—1955），即圈闭找油阶段；（3）辩证思维阶段（1956—1994），即盆地、生烃理论找油阶段；（4）发散思维阶段（1995年至今），即连续型聚集理论阶段（图1）。油气地质理论从无到有的相继发展、找油思维循序更替、油气产量一个又一个峰值的突破，展现出螺旋式曲线发展的思维革命，是思维不断发展和突破的革命史诗，推动着油气工业阔步向前。

2．阶梯式进步的科技创新

科技的不断进步与创新是推动油气工业持续发展的重要力量。20世纪初，大多数找油仍然是先依据地表的油气苗。20世纪一二十年代，涌现了重力法、折射地震法、反射地震法等地球物理勘探技术。同时，电测井的出现和利用，使地质学家拥有了认识地下地质的先进手段。随着勘探开发实践的不断进行，勘探对象也日趋复杂，油气勘探关键技术同样在不停地更新及进步。

地震勘探技术自20世纪20年代反射波法在石油勘探中应用以来，经历了光点地震、模拟地震和数字地震3个阶段的飞跃[7]。21世纪以后，三维可视化解释系统、深度域地震信息展示技术、新型计算机技术等技术在多学科融合发展，以及对综合性油气藏描述进一步发展的完善，也将地震勘探技术及其应用推上了新高度。进入21世纪，测井技术也取得了重要发展，面对岩性多样、储集空间多样和流体特征多样的复杂储层，适应性更强、精度更高、应用覆盖面更广的现代测井技术提升了传统测井技术[7]。

信息化、综合化和智能化将成为新时期创新发展的方向[8]。钻井技术从远古时代人工挖坑到通过传动装置冲击进行顿钻，直到19世纪末，旋转钻机的发明及应用，为钻井技术带来了长足的飞跃。20世纪五六十年代喷射钻井等一系列配套技术的应用使钻井技术在这个时期有了大的发展，进入科学化钻井阶段。20世纪70年代至今，以计算机、互联网和传感器为核心的钻井新设备、新技术和新工艺的发展以井场数据为中心，通过网络实现井场与基地互联，进入智能作业的自动化钻井时期。

经过技术攻关与长期勘探开发实践活动，目前在陆上深层、海域深水、非常规等领域已经形成一系列勘探开发配套的核心技术。以数字地震、偏移处理、复杂构造综合建模和变速成图技术为代表的复杂构造地震成像与储集层预测技术，深层高温随钻测量、复杂结构井钻井等深层提速增效钻井工艺技术，以及新型测井仪器和高温高压测井评价技术等技术体系在陆上深层得到实效应用并取得长足进展[3]。海洋资源勘探已成为多国油气资源战略的重点和热点，大洋钻探计划、国际综合大洋钻探十年计划、国际大陆边缘计划等的实施，为深海技术的发展做出了重大贡献[9]，当前深海探测技术与装备，如载人深潜器技术、“地球”号深海探测船、无源导航等技术，已经走在时代前列。微地震监测、水平井钻井、压裂等技术及“工厂化”作业模式等手段为实现以致密气、煤层气和页岩气为代表的非常规油气的高效勘探开发成为现实。

图1 油气工业理论技术发展及思维演绎历程（据文献〔2,5-6〕修改）

二、新时代地质勘探创造力的思考

1．实事求是，动静结合，理论实践相融合，充分发挥主观能动与创造

在进行油气地质研究时，需要实事求是地综合野外地质调查，以及岩性、薄片、测井、地震等资料的观察分析。川东北开江—梁平区域晚二叠世长兴期到早三叠世（印支早期），前人认为是海槽沉积区[10]，马永生等基于大量野外露头与钻井地震等资料，从区域构造背景、古地理环境、沉积格局及模式等方面的研究认识到该区不可能出现真正意义上的海槽沉积环境。正是从实际出发，弄清了开江—梁平区域在长兴期-早三叠世早期并非海槽沉积的事实，而是碳酸盐台地中水体较深的台地边缘陆棚环境，拓展了川东北甚至四川盆地的勘探领域，为发现普光大气田奠定了基础[10]。

大量事实给我们这样一个道理，即认识是一个实践—认识—再实践—再认识的复杂、长期探索过程。川东北地区早在20世纪50年代就已经开展了规模性的勘探，到80年代至90年代才取得天然气勘探的重大突破。想象力是运动的、无限的，新的思路是想象力的结晶。进入21世纪，川东北地区在基于大量地质认识的基础上，把勘探思路从以构造为主的油气藏勘探思路转变到以白云岩储层为主要的构造—岩性复合型圈闭为勘探对象，部署的普1井在飞仙关组试气，产量达42.4×104m3/d，发现了普光气藏，至2006年普光长兴组—飞仙关组气藏探明储量为2510.7×108m3，由此发现了普光大气田[10]，为川东北甚至南方海相碳酸盐岩的勘探实践推向了新的高潮。

认识世界是在能动的思维和改造过程中实现的。人作为主体，认识客观事物和实践活动中都是最重要及最活跃并具有思维和实践能力运用一定物质和精神手段去能动地认识世界。华北油田任4井的继续加深，是勘探工作者能动作用彰显的实例。任4井最初设计层位是沙河街组，钻穿古近系留足口袋完钻[11]。钻达目的层井深3152米后，承担这口井的钻井队与地质人员依据经验和思维作用下的主观能动性提出了加深的建议。最终才打破了原有的设计下限，加深钻至震旦系，后钻遇震旦系在3200米完钻试油，获得高产，发现了任丘古潜山大油田，突破了中国古潜山油气藏的认识。

2．解放思想，技术攻关，矿产共生与组合，实现增储上产可持续发展

解放思想、实事求是发展的新阶段。地质勘探是人类认识地球的实践活动，油气勘探理论的产生和逐步的发展正是人在勘探开发实践中们坚持在实事求是的基础上，摆脱主观偏见的制约，保持思想的开放性，大胆的开创新思路，克服思维定式的反映。19世纪末到20世纪初，找油依靠从直观察觉的油气苗到背斜的提出，为油气勘探开发带来了重大突破，1920年油气当量突破1亿吨。到50年代，创造性思维更替，圈闭理论成为主导，发现了大批构造油气藏，致使1955年全球油气产量上升到10.5亿吨，20世纪70年代，隐蔽圈闭的提出又使“峰值理论”成为假说，“石油枯竭论”成为谬论。

技术进步是油气工业发展的重要推力，新时期更需加强技术攻关与创新。如前已述，油气勘探技术的进步为油气增储上产发挥了重要作用，使更多新领域的发现和产量突破成为可能。国际上已经将地球深部视为地球科学的“最后前沿”，面对深层多期成藏、非均质性强、“三高”等复杂目标体，以及对高精度的要求，四大技术体系在宽频宽方位数字化地震采集、深层复杂储集体预测、安全高效钻完井与控制核心技术等方面仍需加强攻关[3]。深海油气资源丰富，但中国石油深海油气业务发展仍面临诸多不足与挑战[12]，技术攻关成为发展深海油气勘探开发的重要方向之一。

地球是一个资源宝库，一个区域的矿产往往在时间上有序沉积、空间上共生产出，研究表明，油气与煤、铀、地热等多种矿产有着密不可分的联系，不但存在同盆共存现象，同盆富集的规律也有所发现[13]。一些盆地的不同部位还有富有机质泥岩密切相关的能源矿产组合，尤其在大型盆地中。刘招君等[14]通过对松辽盆地青山口组和嫩江组暗色泥岩有机质成熟度差异和构造 — 沉降史的分析，结果表明盆地中发育的页岩能源共生矿产呈环状分布。

近年来，在进行油气勘探开发过程中，各油气勘查单位已经认识到潜在经济价值的非油气矿产资源具有重大理论和现实意义。随着油气勘探开发技术的相对成熟和不断提高，为寻求企业效益，在相关学科交叉发展的推动下，很多油气勘查企业已经在转型探索中结合自身优势，开展了可行性分析，为非油气勘探和带来了新的思路。油气共生矿产种类比较多，资源丰富，我国非油气矿产资源开发结构不尽理想，认识三维空间内矿产共生聚集规律和有效一体化勘探开发，已经成为当今油气勘探企业资源勘探与学者研究的趋势之一[13]。能源矿产类型多，空间分布广，矿区地质又各不相同。对一个区域的资源组合勘探只有明确重点，抓住那些与目标相关的现象。对矿床之间的过渡性规律和共生关系多位一体展开，重点突破，提高资源勘探效益。

3．体制创新，扩大开放，政府企业相协调，提高科学管理释放生产力

管理体制创新，是解放探勘生产力的重要保证[15]。20世纪80年代以前，经过艰难探索，原石油工业部组织力量主要通过石油会战体制使中国石油工业蓬勃发展。改革开放以来，在80年代石油、石化工业体制分别针对油气工业上下游进行改革重组，实行集中统一管理。改革创新需要营造创新环境，从事物变化发展中把握事物，解决新问题。1988年9月，塔里木盆地轮南2井试获高产油气流，总公司从全国抽调力量进行评价钻探。传统会战存在资源浪费等问题，塔里木会战的年代和地域条件，石油部明确指出要走一条适合塔里木会战的道路，最终采取“两新两高”工作方针，借鉴海洋石油勘探经验，实行市场化运行、甲乙方合同化管理的项目管理新机制[16]，走出了高水平、高效益的新路子。科学探索井项目[17]经历了油气工业勘探形势和管理体制多次变更阶段，其实行的“三个环节一条龙”科学项目管理流程，先进的理论与技术，带来了工作质量、效率，找油积极性、精细勘探意识的大提速。在西北地区的侏罗系、陕甘宁盆地古生界、鄂尔多斯盆地等新盆地、新层系和新地区“三新”勘探领域天然气的重大发现与突破，对战略储备和下一步实施风险勘探具有重要意义。

高度集中的计划经济，没有充分发挥客观存在的市场调节作用和结构性矛盾的突出，1998年中国石油石化重组改革方案的实施，加快了两大集团结构调整的步伐，实现了上下游一体化。步入21世纪，中国三大石油公司纷纷上市，扩展了海外资本市场，推动石油石化工业进入新的历史时期。中国石油实施以发现为主的“风险勘探”，使勘探有了真正宏观意义上的战略思考。自2005年以来，取得了川东北地区龙岗1井、塔北隆起、松辽盆地南部哈6井等多个新区新领域取得了战略性突破和认识[18]，储量增长方式有了根本性的转变。同时形成的科学、高效的管理体系对于风险勘探长效机制运行、勘探方向的宏观把控等持续实施，为实现新盆地、新地区、新层系、新类型“四新领域”的重大突破奠定了重要基础。近年来，基于风险勘探，在政府企业的大力推动下，在致密油气、页岩油气等领域从无到有做出了重大突破，天然气水合物、地热等方面迈出了重大步伐。

新时期对生态文明和体制改革有了新的要求，组建了生态环境部和自然资源部。着力推进重点领域和关键环节的机构职能优化和调整，重建人才、科技、法治和管理系统，实现“人地和谐、美丽中国”的美好未来。党的十九大明确提出要“解放和发展社会生产力，深化机构和行政体制改革”，就需要政府企业协调配合，进一步实施对外开放，面向全球着力开展对外贸易，开拓国外市场，深化地质科技交流与合作，有针对性地引进国外先进理论与技术和方法。坚持深化改革，中央、地方、成果使用单位共同参与的多元化市场。近年来，“一带一路”、“资源和环境并重”、《能源发展战略行动计划（2014—2020年）》等战略或理念的部署和实施，为油气地质勘探新常态注入了新的活力和希望。

4．与时俱进，跨界思维，数据计算与智能，加速改革升级与服务创新

继“科教兴国”后在21世纪初实施的“人才强国”发展战略，发展中心由客体转向主体的“以人为本”的观念正彰显人作为主体实现创造力的重要地位。当前国内国际形势复杂变化，科技日新月异，信息纷繁复杂，社会对人才的需求也向复合型转变。随着新一轮科技革命带来的挑战，“创新”“人才”等字眼常被写进战略性文件，跨学科及学科交叉在其中扮演着重要角色。跨学科在通过解释移植、互补共融、横向断析、联动服务实现跨学科整合的过程中常常产生一门新兴的交叉性学科[19]。油气工业显然是一个多学科组成的综合系统，仅油气地质类就由沉积学、地层学、构造学等学科组成，随着科技的快速发展以及工程服务的实际需求，沉积—构造、井—震结合往往同语而出，学科之间不再有明确的界限，跨界服务让学科间的互通共融日益明显。近年来我国兴起的“双一流”建设中，交叉学科是双一流建设的重要增长点，学科之间的交叉融合是自然科学发展的必然趋势[20]。

青年强，民族才有希望。大学作为人才培养的重要平台，以教学、科研及服务社会为立身之本，如何培养以市场需求为导向、紧跟并瞄准社会发展，及时调整或改革培养方案，以适应时代的新型人才是高校发展的重要问题。需求驱动、深度融合、内涵式发展是新常态下我国高等教育发展最重要的几个特征，新时期地质学教育在规模、结构、人才培养类型和知识体系等诸多方面正在改革与探索[21]。

人才培养的重点对象是青年学者，而关键在思维。跨学科及交叉学科正是因为思维的碰撞与磨合而产生，思维在其中起着关键作用。而大学在思维教学及培养方面表现得不是很重视，学生的独立空间和思维培养显得不足。如何培养学生在时代的发展中创造思维、思维创新，从认识自我到发挥自我，释放人在进行实践中的重要地位推动创造力的形成需要进一步探索。

大数据正在引发一场生活、工作与思维的大变革，云计算可能对下一轮经济增长具有重要作用。长期的油气勘探开发，已积累了海量数据，这些数据信息呈现出静态数据与动态数据等多元化姿态[22]。油气勘探数据一般是以TB为单位的大块数据，而勘探的本质就是对勘探数据的处理分析来指导对地下地质的认识。随着工业4.0、智能化的推进，油气发展闪现出新的勘探创造力，在全球范围内引发了新一轮的工业转型。互联网、大数据、人工智能写进十九大报告，为实体经济转型和发展增添新动能。2017年，国家地质大数据共享服务平台—“地质云1.0”的建成入选年度地质调查十大科技进展之一，地质云是模块式核心科学体系的关键构成部分[23]。数据管理、存储、处理和应用等工作的云端实现需要数据管理与计算中心同步发展、按需定制并行存储系统和作业调度系统和实现远程3D可视化平台[24]。在确保计算力分享和协同工作的基础上，进行数据挖掘，“互联网+”下的“智能+”将创造出更智能高效的油气勘探新高度。