为中国油气铸就底气<br/>——记中国石油勘探开发研究院总地质师胡素云

为中国油气铸就底气
——记中国石油勘探开发研究院总地质师胡素云

2021-05-11户万

科学中国人 2021年7期

户万

胡素云在第八届中国石油地质年会上作“陆相页岩油发展潜力与技术对策”主题报告

20世纪20年代，西方各国纷纷赶来中国“找石油”。数年过去，他们在中国复杂的地质环境面前一无所获，并反手给中国扣上了一个“贫油国”的帽子。

直到1956年，李四光等人以地质认识为指导，在松辽平原发现了大庆油田，其规模之大震惊世界。其后，经历一代代地质人不懈努力，中国从松辽、渤海湾、四川、鄂尔多斯、准噶尔、柴达木、塔里木等盆地以及南海海域等发现了丰富的油气资源。

“贫油国”的帽子摘下来了，但随着我国社会经济的发展，油气资源的消费量逐年增加，最大限度保障国家油气供应安全是一大难题。近年来，中国原油对外依存度超过70%，天然气对外依存度超过40%。2020年9月11日，习近平总书记在科学家座谈会上的讲话中也明确表达了对“油气勘探开发、新能源技术发展不足”的忧虑。

油气勘探是一项高风险、高投入的事业，一口井打下去之前，很难说一定就能成功找到油气。在中国石油勘探开发研究院工作30多年的总地质师胡素云，对油气勘探已经比较熟悉。在他看来，要在一个地区进行油气勘探，必须解决三大科学问题：有没有油气？有多少油气？到哪里去找？

这也是胡素云经年累月力求通过油气资源评价工作去客观回答的科学问题。他们的工作，更像油气勘探的先头军。按胡素云的说法：“油气资源评价其实质是对评价对象含油气性的预测，是将已获得的各种地质信息联系起来，经过加工处理，最终转化为评价地区油气资源在空间的位置和数量的分布。因此，科学客观的资源评价结果能够提高油气勘探开发成功率，这样我们的价值就发挥出来了。”

从定性到定量，做好油气勘探先头军

胡素云介绍说，我国的油气资源评价，始于20世纪60年代，经历了一个从模糊到清晰、从肤浅到深入的认识过程。20世纪80—90年代，我国先后开展了两次全国性油气资源评价研究，为国家石油工业的发展做出了重要贡献。但遗憾的是，我国早期的油气资源评价，关注的是有没有油气、有多少油气，且评价方法以成因法为主。

所谓的“成因法”，按胡素云的形象比喻，这好比要预测一个天然储水池里到底储有多少水，是一个非常复杂的过程。需要搞清天空到底下了多少雨水？降落地面的雨水经历什么样的过程流到储水池？流入储水池的过程中损失了多少？从储水池开始储水到进行评价时，储水池聚集的水量又蒸发了多少？油气资源形成与聚集过程跟储水池天然雨水储集过程相比更复杂，需要从长达数百万年甚至数亿年古老地层中沉积的有机质生烃（相当于天然雨水）演化过程出发，根据物质质量守恒原理，客观估算有机质在各演化阶段的生烃量、排烃量、散失量和保存量，进而预测评价地区可能潜在的油气资源总量。这个方法从原理讲没有问题，但影响评价结果精度的核心问题是，评价所需参数模型的建立都直接与地质历史过程有关，仅仅根据实验室有限的研究建模，很难反映地下的真实情况，参数选取具有诸多不确定性，评价结果的客观性和精准程度会大打折扣。

“要想获得符合地下实际的评价参数，基于油气勘探开发实际构建的刻度样本区，也就是刻度区，可能是行之有效的办法。”胡素云强调道。2000年前后，协助时任院长的赵文智教授（2013年当选中国工程院院士）开展油气资源评价时，他还不到40岁，对如何在我国传统的油气资源评价方法中找到突破口，略显迷茫。为此，他专门花了一年多的时间查文献、搞调研，还真让他找到了里面的门道。

没有参照样本，他们自己建；没有评价标尺，他们自己立。为客观获得评价对象的地质评价参数、资源潜力参数、资源经济性参数，他们在中石油探区范围内选择了123个油气勘探程度高、地质认识程度高、资源探明率高的油气成藏富集单元，也就是所说的刻度区，按照统一的方法流程开展解剖研究，获得了大量的地下实际参数。胡素云认为，把通过实验室分析得到的地质条件与资源潜力参数结合进来，自然就能解决评价中参数建模、参数选取参照标准缺失实际数据支持的难题。按胡素云的说法，刻度区解剖是资源评价方面的重大创新。他列举了通过刻度区解剖，构建的油气运聚系数与地质因素关系模型、油气资源丰度与地质因素关系模型等，解决了资源评价过程中关键参数科学取值的问题。他创建的刻度区解剖方法与技术流程，成为国家油气资源评价主导方法技术。

胡素云（前排左一）获得李四光地质科学奖

他与他的团队，基于刻度区解剖，创建的以成藏组合为类比单元的定量类比评价方法，不仅实现了类比评价从定性到定量、方法技术与国际接轨的转变，更为重要的是，解决了油气资源空间分布预测缺少方法技术支持的难题，实现了评价方法技术的换代发展。“我们建立了很多统计模型，不仅丰富发展了统计评价方法，而且解决了资源的技术可采性、经济性评价缺少模型支持的难题。”提到这一点，胡素云和他的同事们至今都很骄傲。

他们没有忘记，随着勘探程度的增加，未发现的剩余油气资源品位变差、隐蔽性增强，勘探成功率、勘探效益持续下滑。如何客观预测剩余资源空间分布，科学部署钻探目标是科技工作者必须致力解决的关键问题。为了解决剩余资源富集区预测缺少方法技术支持的难题，他们立足承担的国家原“863”项目，研发了资源空间分布预测与风险可视化技术，创建的投资效益最大化和勘探风险最小化分析模型，为勘探目标优选、确定最优投资方案、实现勘探效益最大化提供了有效的决策分析技术。

2003年，胡素云主导完成的“主要含油盆地油气资源评价”报告，获得中国石油天然气集团公司技术创新奖一等奖，并于2005年获得国家科技进步奖二等奖。他们创建的评价技术方法、刻度区解剖方法流程、评价方法体系与参数取值标准，成为国家油气资源评价主导方法技术。胡素云本人也因此被聘为国家油气资源评价技术专家。

在盆地分析与油气战略选区暨纪念朱夏先生诞辰100周年学术研讨会上作报告

向公司决策层汇报鄂尔多斯盆地中低熟页岩油原位转化先导试验方案

古老≠衰老，焕发碳酸盐岩的新生

资源评价工作告一段落后，胡素云又迎来新的挑战。作为国家海相碳酸盐岩专项常务副项目长与中石油深层油气专项的项目长，这一次，他面临的对象是形成数亿年之久、埋藏6000米以深的古老海相碳酸盐岩。工作关键词是“古老”。

据胡素云介绍，前期我国的油气勘探主体是陆相碎屑岩地层，处于盆地底层的海相碳酸盐岩，因其埋藏深、经历的地质历史长、热演化程度高，部分专家学者基于经典生烃理论，提出了海相碳酸盐岩层系烃源岩已经枯竭，难以找到规模油气之说。胡素云受赵文智院士委托，带领研究团队开展了长达1年之久的调研，得出中国广泛发育的深层海相碳酸盐岩应该拥有丰富的油气资源，可以为中国石油工业发展做出贡献的重要认识，并向中石油管理层呈送了设立深层海相碳酸盐岩油气专项的呈批件，获得公司领导认同。

用胡素云的话说，要让这套古老的碳酸盐岩层系为石油工业发展做出贡献，关键是要解决深层海相烃源岩能不能规模生烃？有没有规模优质储层？跨越多个地质构造期能不能规模成藏等诸多认识难题。

古老烃源岩能不能规模生烃，一直是大家争论的问题。胡素云说，按照经典生烃理论，我国海相层系多处于高-过成熟演化阶段，烃源岩已经处于生气衰竭期。胡素云带领研究团队，开展了大量生排烃模拟实验，发现以往更多关注的是烃源岩生油与生气，对早期生成的液态烃、特别是滞留在烃源岩内的液态烃晚期深埋高温条件下进一步裂解生气潜力关注不够。为此，通过温-压共控生烃模拟实验与油气藏解剖，他们发现古老海相烃源岩经历早期完整的“生油”高峰之后，在高过成熟阶段又出现了一个完整的“生气”高峰，据此创建了古老烃源岩“双峰式”生烃新模式。这一模式建立，从理论上解决了古老地层难以规模生烃认识难题，坚定了在古老海相碳酸盐岩发现大油气田的信心。

有无资源的认识问题得到解决，在哪里储存呢？这取决于能否发育规模优质储层。胡素云研究团队发现，与国外的克拉通相比，我国发育的克拉通块体规模小，他们称之为小克拉通。因沉积块体规模偏小，克拉通的构造沉积分异作用就比较明显，不是平板一块，而是会出现沟沟坎坎、隆凹相间的古地貌。在地形相对高的部位，水动力条件强，就发育高能沉积相带，这也是生物礁、颗粒滩、鲕粒滩、微生物丘滩等高能地质体成排成带展布的根本原因，为规模储层形成奠定了良好物质基础。有高能相带地质体发育，能不能形成规模有效储集空间呢？这就需要开展储层发育机理研究。他们依托储层重点实验室，通过大量岩石微观结构观察以及流体-岩石溶蚀模拟实验等，构建了海相碳酸盐岩储层成因模式，解决了深层规模储层形成与分布认识难题。他们研究发现，碳酸盐岩储层发育首先受到有利沉积相带的控制，有利相带叠加“岩溶”与“白云石化”等建设性成岩作用，形成大量岩石孔隙，这就是油气储存的巨大“容器”。

有了丰富的资源基础、良好的储集空间，是不是碳酸盐岩油气勘探就可以高枕无忧了呢？但上天并没有赋予我们像中东那样的得天独厚的地下地质条件。我国海相克拉通盆地的演化，普遍经历了拉张、挤压等多旋回演化。数亿年来，它们经历了多期的构造运动改造，总是处于“破坏—成藏—破坏—成藏”的循环过程，油气藏能否跨越这些重重劫难而保存至今呢？针对这一难题，他们又开展了大量温压共控烃类相态保持模拟实验、油气藏解剖与烃源岩热演化史分析，发现油气成藏可以跨越多个构造期，进而提出深层碳酸盐岩富油更富气新观点，并得到勘探实践证实。

胡素云强调，研究“跨构造期”最大的意义在于突破了以往油气勘探认识禁区。基于跨构造期成藏理论认识，油气勘探范围大幅拓展，勘探深度显著增加。比如说，塔里木盆地以往勘探仅限于古隆起高部位，现今则可以拓展到斜坡低部位甚至凹陷区，以往勘探深度范围大概是五六千米，现今勘探深度已经突破8000米禁区，正在向更深的范围进军。

胡素云说，古老不等于衰老，深埋不等于衰竭。原来想都不敢想的，现在都变成了现实。当前，深层古老碳酸盐岩已经成为我国油气勘探突破发现与规模增储的重点，塔里木盆地的塔北和塔中斜坡区、四川盆地川中隆起斜坡区、鄂尔多斯盆地靖西斜坡区均获得多个突破发现。数据显示，近3年海相碳酸盐岩年新增天然气储量占比，由前期的20%增加到了40%以上。这就是研究者对石油工业发展的贡献所在。

如火如荼，页岩油掀起未来革命

2020年年初，中国石油天然气集团有限公司副总经理焦方正前来石油勘探开发研究院调研。胡素云在汇报时谈到：如果要总结近20年来油气勘探领域，可以用“变”与“不变”来概括。

现场调研

胡素云口中的“不变”，指的是他和他的团队，基于油气资源评价与剩余资源领域分布评价结果，提出的“岩性地层油气藏、叠合盆地中下部组合、前陆盆地冲断带和成熟探区精细勘探”四大领域没有根本性变化；所谓的“变”，则指支撑油气工业20余年发展的是“理论认识的深化发展和勘探技术的换代发展”。

“四大领域”最早于2003年提出，并被勘探决策层采纳。贾承造院士曾在公开场合表示，这是中国石油勘探开发研究院这些年来为中石油油气产业发展做出的最大贡献。根据统计，近20年来，中石油立足四大领域年增油气探明储量占中石油年增总储量的95%以上，成为中石油年增油气储量的主体。

这种战略性眼光，来自研究者对中国油气勘探发展的深邃思考。胡素云介绍，自20世纪90年代起，随着勘探发展，地下目标隐蔽性越来越强，构造型目标逐渐进入“小数点”级。油气勘探到底如何发展，潜力在哪里？一直是胡素云关切的重大问题，并且他迅速捕捉到了关键点：基于油气成藏条件与剩余资源领域分布评价，选准领域、锁定重点，这也是“四大领域”提出的由来。

未来石油工业的发展，如果一定要给出一个趋势研判，胡素云选择了页岩油。他组织力量开展北美页岩油气发展调研研究，基于调研几年前即提出：从源外向源内发展，是石油工业发展的必然选择。他的判断是，中国广泛发育的陆相页岩，可以为石油工业发展做出贡献。为此，他基于承担的国家油气专项——致密油项目，带领研究团队，将研究范围拓展到烃源岩层系（即所谓的源内）。2018年，他在中石油勘探年会作了题为“中国陆相页岩油资源潜力”的专题报告。按胡素云的说法，2018年他们提出的陆相页岩油，大家并不认可，争论较大。

深受研究院学术氛围熏陶的胡素云，就是有这样的倔劲。2019年，他在中国石油地质年会又作了题为“中国陆相页岩油发展潜力与技术对策”的大会报告，且在中石油油气勘探领域研讨会上连续两次讲页岩油。按他的介绍，中国陆相页岩油主体分布于渤海湾、松辽、鄂尔多斯、准噶尔等大型含油气盆地，分布具有集中性。一旦实现规模化、常态化开采，将对保障国家能源安全、丰富能源地球科学学科体系等产生深远影响。

据胡素云介绍，中国陆相页岩层系发育中高和中低成熟度两种类型页岩油资源。中高成熟度页岩油勘探具有现实性，借鉴北美海相页岩油的成功做法与成型技术，只要选好“甜点区”，选准“甜点段”，就可以规模开发利用。近两年，中石油勘探工作由源外向源内拓展，通过钻探实施，鄂尔多斯盆地长7页岩层系新发现庆城10亿吨级规模大油田，准噶尔盆地吉木萨尔凹陷卢草沟组、渤海湾沧东凹陷孔二段发现规模储量区。特别是，松辽盆地大庆探区古龙凹陷青山口组纯页岩勘探获得历史性突破，成为大家关注的热点。2020年中石油陆相页岩油产量已经超200万吨，相当于新发现2个冀东油田，突破了陆相页岩油产量关。

中高成熟度陆相页岩油火了，胡素云却冷静下来。2019年，他协助赵文智、金之钧两位院士完成并由国家能源局下达的“中国陆相页岩油资源潜力与对策”报告，明确提出：“中高成熟度页岩油勘探现实性好，是近期我国原油2亿吨稳产的重要补充；中低成熟度页岩油资源潜力大，是陆相页岩革命核心所在，只要突破‘技术关、经济关’就会带来一场真正的陆相页岩革命。”

胡素云介绍说，尽管明确中高成熟度陆相页岩油勘探如火如荼，但真正意义上的陆相页岩革命尚未到来，因为我国发育的陆相页岩层系，热演化程度偏低、油质偏稠、黏土含量偏高，只能是石油工业发展的重要补充。在推动中高成熟度页岩油发展的同时，他和赵文智院士又瞄准了中低成熟度页岩油巨量资源。他们带领研究团队，正在开展地下原位转化技术攻关研究，力求推动陆相页岩革命的发生、发展。

在他们的强力推动下，中石油领导层决定投资数亿元开展鄂尔多斯盆地长7页岩原位转化现场先导试验，并启动实施。

按胡素云话说，地下原位转化相当于将“地面炼厂”搬到地下，就是通过人工地下加热方式，将成熟度不高的烃源岩快速催熟生烃。他相信：只要坚持探索，“十四五”将会突破页岩油原位转化技术关，“十五五”期间将步入工业化应用，到“十六五”时，我国中低成熟度页岩油产量将实现规模增长，届时我国石油对外依存度将会大幅降低。胡素云他们非常期待这一天的到来！

团队会议

采访侧记：“我的经历很普通。”

和谈工作的热情相比，胡素云在提到自己时，话真的不多，甚至还直接拉出了一个“普通”的定位。

1986年从江汉石油学院毕业后，胡素云被分到中石油的第一站本不是石油勘探开发研究院，却被阴差阳错地调剂到了这里。参加过胜利、塔里木石油会战，从事过新区油气勘探部署研究……初出茅庐的胡素云，经过一番摸爬滚打，成长为如今的总地质师胡素云。

“做事先做人”，是他的人生座右铭。给研究生讲课时，他的第一课就是这个主题。“我的团队，我的学生，基本都是在秉承这一原则。”胡素云说，“我相信命运掌握在自己手中，先把自己本职工作做好。”

在团队眼里，他是一个有胸襟的人。能包容人的缺点，他说人人都有优势与不足，关键是如何因势利导发挥团队成员各自的优势。“他总说吃亏并不是坏事，实际上他自己是可以吃亏的，但他会为团队争取不吃亏，即便是评教授或者集团公司专家，也尽量让团队其他人先参评，自己殿后。”同事说。而在胡素云看来，他的管理方法，总是秉持公平公正之心，给团队成员充分成长的空间。