石油勘探家责任之我见——兼论油气勘探的双重逻辑和未来趋势

孙龙德，冯子辉，江航，姜涛

（1.中国石油天然气集团有限公司，北京 100007；2.中国石油大庆油田有限责任公司，黑龙江大庆 163712；3.黑龙江省致密油和泥岩油成藏研究重点实验室，黑龙江大庆 163712；4.中国石油勘探开发研究院，北京 100083）

0 引言

2020年，发生了一些罕见而重大的事件，石油产业链上也出现了一些令业界和学界始料不及的标志性事件，诸如负油价的出现、熔喷布价格暴涨、埃克森美孚从道琼斯指数调整出局、石油需求峰值论等。对于这些重大事件及其对油气勘探的影响，石油勘探家将如何面对和应对，是一个需要研究和探讨的重大课题。

1 石油产业链的重大事件

2020年，新型冠状肺炎对石油产业链的溢出效应巨大，非常震撼，影响到方方面面。发生于石油产业链上的诸多事件都是历史未遇，对石油勘探界的影响至深至广。这里主要分析4个事件。

1.1 石油期货市场出现负油价

2020年4月20日，WTI纽约原油期货5月合约价格暴跌，收于-37.63美元/bbl，这是自1859年有现代石油工业以来从未发生过的。过去油价曾经跌至几美元甚至几美分，但负油价前所未有，可谓惊心动魄（见图1）。《中国石油报》等媒体也报道了负油价事件。

图1 2020年WTI原油价格走势

1.2 熔喷布与原油价格走势严重背离

熔喷布作为石油产业链上的一种下游产品，在油价暴跌的时候却价格暴涨，并且涨幅出奇高，供需达到“一布难求”的地步。它是制造口罩最关键、最核心的材料，而其又以石油为原材料。疫情同时导致WTI和布伦特原油价格走势与熔喷布的价格走势产生显著背离（见图 2）。据大庆油田物资装备部统计，以往每吨几万元的熔喷布，2020年5月均价达到了52.5×104元/t，最高时超过60×104元/t，这个小概率事件出现了。

图2 2020年原油期货价格与熔喷布价格走势对比

1.3 埃克森美孚被移出道琼斯工业平均指数

2020年8月24日，全球闻名的标普道琼斯公司宣布，将对道琼斯工业平均指数进行一次重大调整，我们所不熟悉的Salesforce取代了埃克森美孚石油公司。中国的第一财经网用“埃克森美孚谱写能源股悲歌”这一醒目标题报道了该事件。埃克森美孚自1928年被纳入道琼斯指数以来，曾经是全球市值最高的上市公司，是石油行业无可争议的一个标杆，但是出局了[1-2]。

1.4 石油需求峰值论

2020年9月14日，《BP世界能源展望（2020年版）》发布。关于石油峰值，以往指的是产量达峰，在这版报告中却指的是消费量达峰。主要体现在3方面：①在净零情景中，到2050年石油需求将下降80%；②在净零情景中，预计石油在交通用能中的占比将从2018年的90%下降至2050年的20%；③未来30年，石油需求呈现下降趋势，2019年可能是人类历史上石油需求的峰值（见图3—图5）[3]。

图3 3种情景下一次能源消费中各类能源占比（据文献[3]修改）

图4 3种情景下交通用能中各类能源占比（据文献[3]修改）

图5 世界能源液体燃料消费趋势（据文献[3]修改）

过去石油行业经历过很多变化，尽管有风有雨但还是平稳过来了。但近期出现的这些大的事件，产生了人们始料未及的结果。第一，是石油价格的变化，2020年出现负油价，形象地讲价格体系整个被击穿了。第二，是有很多想不到的东西，出现了反向突变，比如熔喷布价格的逆势暴涨。第三，是世界石油行业的标杆倒了，更重要的是 80%以上的能源公司被道琼斯指数剔除。这些事件应该都是一些重大的标志性事件，但不是绝对性的，还有一定的不确定性。

上述重大标志性事件，无疑对石油行业的影响是深远的，特别是对石油工业上游领域的影响更为突出。油气勘探工作则是其中理论技术密集型的环节，也是投资风险最大，受油价波动影响最为明显的领域之一。在当前乃至未来较长一段时期内，石油勘探工作者如何在诸多挑战面前，通过理论技术创新，在油气勘探实践中探索未知领域，是值得思考的重大命题。

本文基于对世界石油工业的发展分析，对近年来中国在油气勘探新领域如大庆油田古龙页岩油等重大发现案例进行解剖，以揭示油气资源的发展序列、前景、逻辑关系和技术对策，并力图为石油勘探家形成低成本、高质量、高效益找油的思维方式提供启示。

2 石油勘探的双重逻辑及发展趋势

在整个石油产业链上，勘探处于最前端，一端带全链；反过来，作为勘探工作的重要参与者，勘探家对石油产业发展的影响是巨大的、也是非常特殊的。勘探家的责任就是找油。

2.1 油气勘探认知的双重逻辑

石油在地下看不见、摸不着。勘探是一个不断探索未知，将未知变成已知的过程。找油不仅要有正确的思想方法，还要有科学技术手段，这两个方面缺一不可，更重要的是还要有找油的地方。在这方面，华莱士·E·普拉特（1885—1981）著有《找油的哲学》。华莱士是一位大家，他的这篇文章被奉为圭臬，指导了找油的实践。这篇文章在AAPG Bulletin杂志上刊载了两次：第1次在1952年第12期发表；时隔30年后，在1982年第9期又发表了一次，即华莱士先生去世1周年后再次发表了这篇文章[4-5]。1984年，这篇文章引入中国，当年发表在《国外油气勘探》第1期上[6]。这篇文章最后一段的第一句话是“归根到底，首先找到石油的地方是在人们的脑海里[6]”。所以人们讲，石油在地质学家的脑海里，这种理念已经深入到每一个人。认真地分析一下可知，找油的哲学主要是指出了人脑和石油的辩证关系和逻辑关系，特别强调了人脑的决定性和能动性。

黑格尔在1817年出版的《小逻辑》一书里有两句话：一句是“思维自身的本性即是辩证法”，另一句是“辩证法是现实世界中一切运动、一切生命、一切事业的推动原则[7]”，这与《找油的哲学》所述是吻合的。因此，可以得出一个初步结论，华莱士找油的哲学是黑格尔式的哲学观，强调了人的重要性；但同时混淆了能动性和决定性辩证关系，过分强调了主体活动的逻辑关系。在未来的发展中，碰到的事物和情况将更复杂，在手段更加先进的情况下，需要历史地发展地借鉴。

简要说明认知的发展进程：第一，石油是客观存在的；第二，石油是在人的脑海里，基本反映了华莱士的观点；第三，向前推进，体现了科学技术和手段的作用；第四，发展到现在，是人手拉手、脑跟脑碰撞的。这一进程可以概括为两句话：一是找油的时候要明确客观结构和主体活动的关系，两者之间存在内在张力而又相辅相成的辩证关系。客观结构指未来石油的构成，不仅仅是常规和非常规的，还有很多其他类型的石油资源；主体活动就是人的想象包括脑力活动。二是要明确主动性和决定性的逻辑关系，两者之间是以改变世界的能动论逻辑和基于科学技术的决定论逻辑的双重逻辑[8-10]。

以松辽盆地古龙页岩油为例。近期，古龙页岩油取得了战略性、转折性的重大突破。古龙页岩油的第1口井是在1981年钻探的，巧合的是，美国页岩气之父米歇尔打的发现井 C.W.Slag#1也是这一年钻探的。随后20世纪80年代初、90年代末组织过对松辽盆地白垩系青山口组的攻关，但一直没有取得突破性进展。直到2020年，取得了战略性突破[11]。

页岩油之所以能够获得突破，很重要的一个因素就是发现了蒙脱石的“死亡线”，颠覆了对黏土矿物副作用的认知。以往认为黏土含量越高，对储集层品质的评价就越低，但实际上黏土矿物之间是有差别的。例如嫩江组、青山口组两套页岩的蒙脱石“死亡线”就不一样，前者是1 200 m（见图6a），后者是800 m（见图6b）。以上成果的发现正是因为勘探家有了新工具——扫描电镜以及相应的技术方法。

图6 古龙页岩蒙脱石相对含量与埋深关系图

这一发现更重要的意义在于，使勘探家的视野发生了重大变化。从学科的角度，沉积岩石学与黏土矿物学的联系更深。对于砂岩，作为储集层人们更多关注“产”和“储”的问题。而对页岩，在研究中不仅关注“产”和“储”，还要关注“生”，这是一个认识提高的过程，更重要的是必须要有技术手段。

利用场发射扫描电镜能谱分析技术获得的元素面扫描图，可以精准地把泥页岩中各类矿物的元素识别出来，用于观察不同深度、不同演化程度泥页岩矿物的组成特征。青山口组不同埋深泥页岩镜质体反射率Ro值分别为0.45%、0.76%、1.61%（见图7），随着演化程度的升高，矿物组分发生重大变化，最大的变化就是蒙脱石消失，伊利石增加，同时伴随自生石英增加、钠长石增加、铁白云石增加、黄铁矿增加、方解石减少等一系列的变化。通过新的技术手段，发现了二三十年前不可能见到的现象。

对于沉积研究，不仅需要关注现代沉积以及已成岩的岩石，还要关心沉积物的来源。黏土包裹的有机质，原来认为都是水生的，现在看，情况发生了很大的变化，除了水中自生的，还有一部分是风成，以空气为介质带来的，另一部分则是通过河流为介质带来的。古龙页岩里发现了一些痕迹，这些痕迹沉积下来、慢慢演化。这个过程，大体上可以表示为：氧化硅、钾长石、蒙脱石，包括碳酸盐和水，经过还原、脱水、溶蚀、结晶、生烃等一系列复杂的过程，最后形成了伊利石，还有钠长石、碳酸钙、黄铁矿和铁白云石，发生了一系列的变化。

电镜等新技术手段的发展，不仅使我们认识了矿物的变化，更重要的是还认识了微观的结构，包括纳米级的微观结构。原来人工观察岩心，主要看厘米级、毫米级剖面特征，现在可以看到纳米级一系列的变化。可见，没有手段是不行的（见图8）。所以，光靠人脑是能动性的，而起决定性作用的还是技术。决定性和能动性是双重的逻辑，而不是一个单一的逻辑可以实现的。

图8 岩心分析手段与精度对比图

古龙页岩原来不能出油，最后实现突破并最终出油，就是通过人工改造，岩石内部发生一系列变化的结果。实验证实，致密砂岩压裂后裂缝沿最大主应力方向发育，基本上是垂直的（见图9）。但页岩压裂后产生了非常复杂的缝隙，这些缝隙单靠岩石力学是无法解释的（见图10）。需要说明的是，图10中的实验加了示踪剂，裂缝发育跟真实岩心是不一样的。示踪剂是流体，这里面还有流体力学的性质。

图9 致密砂岩岩心三轴力学试验后垂直裂缝发育图

图10 页岩全直径岩心样品压裂后3D灰度图和裂缝分布图

目前研究的对象需要多学科相融合。以往研究的砂岩基本是均质模型，按照岩石力学的三轴应力产生变化。目前研究页岩则要用到层状模型，是一层一层的，在1 m厚的岩层里面可能要超过3 000个页理，甚至在镜下看还要丰富得多得多。所以随着研究手段和研究方法的更新，地质认识都会发生重大而深刻的变化（见图11）。

图11 研究对象与研究方法演变示意图

2.2 油气资源的客观构成及发展趋势

首先看资源。从油气资源角度上，华莱士的找油哲学是基于常规的油气。现在我们已经找到了致密油气，并在成熟页岩里面也开采出了油。实际上，未来资源构成的正三角底座应该还是很大的，有未成熟页岩油气、有机质、生物质、其他烃类，还包括自然界中的无机烃类（见图12）。所以，把石油还原到自然界里边的碳氢化合物来看，资源是丰富的。自然界里碳氢含量是极高的。我们要认识到，资源是客观存在的，必须一步一步地去认识，对未来要有一个科学的认识论来指导[12]。

图12 资源数量分布示意图

其次看价值。所谓价值，就是真正能把资源变成经济性的商品，现在是常规的资源和部分的非常规资源，未成熟页岩资源、生物质、烃类还不能作为经济资源（见图13）。一个正三角，一个倒三角，越顶端的证明资源的品质越好，价值就越大；往下就没有把它的价值反映出来，勘探家要从上到下探索未知的领域。更重要的是前述的产量峰值论被需求峰值论所替代，为什么被替代？主要是经济、生态等综合竞争力不够，如果竞争力够了，那不可能被替代，可能要去替代其他的能源。

图13 资源价值分布示意图

第三看趋势。众所周知，经典的油气资源量预测曲线即哈伯特曲线，是一条钟型曲线。哈伯特是一个非常知名的地质学家，他准确预测了美国过去近百年间的石油产量趋势。这种趋势就是一条钟型曲线，到峰值以后开始下降（见图14）[13-14]。但是，美国二叠盆地的勘探开发颠覆了这条曲线，其石油产量自20世纪60—70年代达到高峰1.65×108t，此后在21世纪初降到了0.42×108t，2019年又上升到 1.86×108t（见图15）。究其原因，原来的曲线是按照常规的方式预测出来的，在封闭的环境，没有考虑到在石油的生产和需求里面，有可预测的也有尚不可预测的，它是共同驱动所形成的未来的发展。

图14 哈伯特经典理论曲线（据文献[13-14]）

图15 美国二叠盆地历年石油产量（数据据文献[15]）

那么展望未来的石油产量到底是什么样子呢？未来油气产量可能不是一个峰，也可能不是两个峰，把前述的两个三角形充分耦合，有可能是“波浪式”的，这条线就是未来石油发展的科学趋势（见图16）。随着理论和技术的不断进步，油气工业是在不断地波浪式前进，而不是高峰达到以后，高峰就永远过去了。

图16 石油产量未来发展展望

3 未来石油勘探家的责任

油气资源前景蕴藏于对未知的探索认识。有两本书，诠释了对自然界未知领域的经典思想和看法。第1本是《4%的宇宙》，作者是潘内克。他认为，在自然界里边我们能够认知的、能够看得到的只占4%，还有95%以上是暗物质暗能量，是我们一般尚感觉不到的[16]。因为人类出现的时间放在宇宙时间尺度是极短的，我们的认知是在不断进步的，但远没有达到完全认识客观世界的程度。随着人类认识水平的不断提高，以及技术手段的增加，我们还有很多的事情需要去做。第2本书是《石油》[17]，已经出版90多年了，作者是中国的地质学家谢家荣先生。谢家荣是1948年中央研究院的院士，是大庆油田的发现者之一。他当时写的这本书，实际上是一个科普读物。他在书中第 150页题为“石油之代用品”的一章中指出有两样东西将来可能要代替当时已经找到的石油。其中一样就是我们现在所说的油页岩。还有另外一样，“页岩之饱浸石油者”，就是目前所谓的页岩油[17]。我们的前辈在90年前，就预测到了页岩油将来要成为替代品。这两本书反映了同一种思想，这种思想不管是在历史文献还是出土文物里，都是有迹可查的。《礼记·中庸》里说：“君子之道，譬如行远必自迩，譬如登高必自卑[18]。”近期考古工作者在《楚竹简·凡物流形》里也发现了：“登高从卑，至远从迩[19]。”卑就是低，迩就是近。反映了中华民族的传统思想。

我们把这种思想和“波浪式”曲线结合起来，就是未来要走的路，从常规到非常规资源不断的变化，不断发现它的经济效益和价值，从成熟和未成熟页岩里面，会不断发现新的油气，来实现我们未来的发展。

石油工业发展愿景有赖于未来科技创新，通过低成本、高质量、高效益勘探非常规乃至未知资源来实现石油工业可持续发展。回顾人类历史的发展，船是最早的运输工具之一，是以风为动力的，是最为原始的动能，现在我们叫风能。世界上第一辆汽车则是1839年由苏格兰人发明，是电力驱动的。到了 1886年，又过了近 50年后，发明了内燃机的汽车。到了1912年，欧洲市场上电动车占了 40%，燃油车占了22%，蒸汽驱的占了 37%。那个时候的电动车比现在多得多，到后来为什么被汽油替代了？因为汽油价格低了，汽油有竞争力了。所以，未来勘探家必须要把这两张图（见图 12、图 13）结合起来，要不断地往前发展。我们的勘探家应该有智慧、有能力、有办法，找到更多的、更清洁的、更能用得起的石油，来驱动人类文明不断地进步。这就是石油勘探家的责任。

4 结语

2020年，受新冠肺炎疫情和国际油价暴跌的双重影响，石油工业面临严峻挑战，产业链前端风险最高的石油勘探环节受到的冲击更是前所未有，石油勘探界对未来前景的看法产生分歧。笔者认为，传统的石油勘探哲学需要在继承中发展，单向的逻辑思维方式在重大事件面前难以做出准确的判断，双重逻辑思维方式才能提供有效解决方案。客观世界仍然存在很多待探索的未知油气新领域，石油勘探家不能局囿于固有的认识，而应当引入高新科技，并创新油气勘探开发理论技术，积极探索自然界油气能源领域的认识盲区，把难动用储量转换为技术可采乃至经济可采储量；此外，还要通过加大科技研发，逐渐扩大已知资源的范围，缩小未知资源的边界。总之，虽然石油工业的挑战还在持续，但是油气资源前景广阔，油气重大发现的机遇蕴藏于对未知领域的探索和认识中；只要石油勘探家坚持科技创新，石油工业未来发展愿景乐观可期；只要低成本、高质量、高效益勘探和探索非常规乃至未知资源，必然可以实现石油工业可持续发展。