圖為古龍地貌。中國工程院院士 孫龍德 攝
圖為劉合院士。蘇健 攝
開篇語:古老而又神秘的東北松遼盆地在億萬年前,歷經(jīng)了無數(shù)次造山運(yùn)動(dòng)和大古湖變遷。300多年前,古魯驛站設(shè)立;65年前松基三井噴油,大慶油田橫空出世,累計(jì)產(chǎn)油25億噸。今天,古龍地區(qū)鉆塔林立,古龍頁巖油國家示范區(qū)落戶這里,一場(chǎng)新時(shí)代奪油大戰(zhàn)鋪展開來。
頁巖油來自哪里?地下有多少頁巖油?如何高效開采這些頁巖油?今天帶你揭秘古龍頁巖油的前世今生,解剖頁巖地層真容,認(rèn)知頁巖油的“金身”。
松嫩沃野,蘊(yùn)億年油脈,鑄陸相生油理論,貧油帽子終拋棄;古龍?bào)@雷,承甲子雄風(fēng),破陸相頁巖關(guān)隘,百年大慶續(xù)輝煌。
2020年4月的一天,黑龍江大慶氣溫乍暖還寒,地面上水泡子都還結(jié)著冰,即將抵達(dá)大慶薩爾圖機(jī)場(chǎng)的飛機(jī)朝東北方向飛行。隨著飛機(jī)高度的下降,乘客可以從空中俯瞰松花江流域肇源縣古龍鎮(zhèn)。曲流河、水泡子、淺洼子、黑土地勾畫的一幅圖景吸引了中國工程院院士孫龍德,他急忙打開手機(jī)抓拍了圖片,端詳一番后,越看越興奮。眼前呈現(xiàn)出的神奇畫面,看起來恰似一條舞動(dòng)的巨龍,這正是古龍地區(qū)的地形新貌。
古龍頁巖油源于億萬年前地質(zhì)變遷
古龍地區(qū)注定是一塊神奇的土地。古龍鎮(zhèn)坐落在大慶市西南120公里處。古龍鎮(zhèn)為清代古驛站,舊稱古魯站,后來發(fā)音逐漸演化為古龍。
神奇的古龍新貌是如何形成的呢?肥沃的土地、連片的大小湖泊又是怎么來的?我們得從松遼大地億萬年的地質(zhì)變遷說起。
滄海桑田,時(shí)間宛如一位魔術(shù)師。從地球演變上看,在松遼盆地出現(xiàn)之前,這里是古生代晚期形成的山系。侏羅紀(jì)末,大規(guī)模的造山運(yùn)動(dòng)開啟,產(chǎn)生了一系列的大斷裂。松遼盆地大面積下陷,盆地內(nèi)形成了許多彼此分割的小斷陷盆地,整個(gè)盆地的基底是古生代的變質(zhì)巖和花崗巖。在盆地發(fā)展的第二個(gè)時(shí)期,盆地繼續(xù)下降,一個(gè)較大的湖泊形成。第三個(gè)時(shí)期,地殼繼續(xù)下沉,湖盆繼續(xù)擴(kuò)大,湖水變深,氣候溫暖潮濕,生物大量繁殖,這是重要的生油期。到了第四個(gè)時(shí)期,湖盆繼續(xù)下降,達(dá)到了全盛時(shí)期。
億萬年前,即松嫩大湖發(fā)展中期,湖邊生長著高大的植物、居住著身體龐大的恐龍,湖里有大量的低等生物和微生物,還有介形蟲、葉肢介、魚、螺、蚌等。低等生物和微生物繁殖快、死亡率高,數(shù)量驚人,這些有機(jī)質(zhì)沉積在湖底,形成了石油生成的物質(zhì)條件。
經(jīng)過億萬年的風(fēng)吹、雨淋、日曬,湖泊四周高山上的巖石被風(fēng)化成大量泥沙,被雨水帶到湖盆里并不斷沉積下來,把大量低等生物和微生物掩埋起來。隨著地殼不斷沉降,有機(jī)質(zhì)堆積越來越厚,形成上千米厚的地層,后來地殼再次抬升,最終湖水離場(chǎng),油氣開始埋藏聚集。經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代,松嫩大古湖變成了今天的松嫩平原。松遼盆地晚白堊紀(jì)頁巖的調(diào)查研究始于20世紀(jì)20年代。1929年,國民政府農(nóng)商部地質(zhì)調(diào)查所譚錫疇、王恒升提出命名“嫩江組”,這套巖層主要有青灰、灰、灰黑、黑色為主的泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、油頁巖加細(xì)砂巖組成。
古龍頁巖油勘探開發(fā)挑戰(zhàn)性大
頁巖油是指蘊(yùn)藏在富有機(jī)質(zhì)、頁理與紋層發(fā)育、具有超低孔隙度和滲透率的頁巖層系中的石油資源。頁巖主要由粒度小于0.0039毫米的黏土礦物組成,經(jīng)過億萬年的演化,其內(nèi)部的有機(jī)質(zhì)在高溫高壓條件下逐漸生成石油。
古龍頁巖油為頁巖型頁巖油。古龍頁巖油勘探與開發(fā)是一項(xiàng)科技含量高、挑戰(zhàn)性大的工程。高精度三維地震和多參數(shù)測(cè)井評(píng)價(jià)等先進(jìn)技術(shù)手段,可以更加精準(zhǔn)地搞清楚頁巖油的賦存位置和規(guī)模。開發(fā)主要通過水力壓裂技術(shù),即通過高壓泵送混有支撐劑的壓裂液進(jìn)入井下頁巖層,使巖石產(chǎn)生微裂縫,從而釋放并采集出原本儲(chǔ)存在巖石孔隙中的石油。同時(shí),我國積極研發(fā)綠色低碳的開采工藝,以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益的雙贏。
古龍頁巖油的開發(fā)不僅可以拓展我國的石油資源儲(chǔ)備,也在一定程度上能緩解能源自給壓力。未來,我們期待在科技創(chuàng)新的驅(qū)動(dòng)下,持續(xù)提升古龍頁巖油的勘探開發(fā)效率與環(huán)保性能,為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展賦予“綠色動(dòng)能”。
從頁巖里“榨”油意義深遠(yuǎn)
1958年6月26日,《人民日?qǐng)?bào)》發(fā)表新華社通訊《松遼平原有石油》,報(bào)道松遼盆地初步發(fā)現(xiàn)了厚達(dá)幾十米的油層。1959年9月26日,松基三井噴出工業(yè)油流,這無異于一顆驚雷,石破天驚,自此引發(fā)了一場(chǎng)轟轟烈烈的石油大會(huì)戰(zhàn),最終使中國把“貧油”的帽子徹底甩進(jìn)了太平洋,截至2023年底累計(jì)產(chǎn)油25億噸。
1981年,松遼盆地古龍凹陷鉆探的英12井,在青山口組泥頁巖發(fā)現(xiàn)了工業(yè)油氣流。也正是在這一年,美國在Barnett彭迪C.W.Slay#1井發(fā)現(xiàn)了頁巖氣,一場(chǎng)席卷全球的“頁巖革命”序幕徐徐拉開,頁巖開采在東西半球爭相開始。2018年,大慶油田針對(duì)青—段油頁巖優(yōu)勢(shì)甜點(diǎn)段部署了松頁油1HF和松頁油2HF兩口水平井,均獲得工業(yè)油流。2020年,大慶油田工作會(huì)議要求,“抓頁巖油,力爭規(guī)模‘透亮’”。同年4月,為探索古龍凹陷深部青山口組泥頁巖油氣富集規(guī)律而鉆探的古頁油平1井試油,試油期間最高日產(chǎn)油30.52噸,日產(chǎn)氣13032立方米,成為古龍凹陷陸相頁巖油勘探的戰(zhàn)略突破井。由于最先獲得工業(yè)油氣流的井在古龍凹陷,因此也就稱為“古龍頁巖油”。
2021年2月24日,中國地質(zhì)學(xué)會(huì)發(fā)布2020年度十大地質(zhì)科技進(jìn)展,大慶油田提報(bào)的《松遼盆地北部古龍頁巖油勘探取得重大發(fā)現(xiàn)》榜上有名,齊家—古龍凹陷資源量達(dá)到60.58億噸。這是油田發(fā)展新的重要的接替領(lǐng)域,也是大慶油田振興發(fā)展的新希望、新起點(diǎn)。
古龍頁巖油巨量資源是建設(shè)百年油田的重要依托。2021年6月,國家能源局批準(zhǔn)正式設(shè)立大慶古龍陸相頁巖油國家級(jí)示范區(qū),這是大慶未來之夢(mèng)想和希望,因此,古龍頁巖油的成功開發(fā)具有里程碑意義,也將引領(lǐng)中國陸相頁巖油革命。
(作者系中國工程院院士、能源與礦業(yè)工程管理專家)
責(zé)任編輯:魏敏