来源: 发布时间:2019-07-26
——记中国科学院院士、非常规油气地质学理论奠基人与能源战略科学家邹才能
□ 祝传海
近年来,美国引领的页岩气革命对世界能源版图和我国能源战略产生了深远影响。
未来全球能源市场大变革中,各种能源将扮演何种角色?如何加大非常规油气开发,保障我国油气供应安全?如何推动我国能源结构转型,保障能源战略性、长久性安全?这些都是关乎当下国家能源战略制定,以及各类能源产业投资布局的基础性话题。
非常规油气迅猛发展、新能源技术加速迭代,面对这场大能源变革,中国科学院院士、国家能源页岩气研发(实验)中心主任、中国石油勘探开发研究院副院长邹才能教授,作为著名石油天然气地质学家、非常规油气地质学理论奠基人和能源战略研究科学家,对世界能源发展局势进行了研判,并对我国能源结构转型发展提出了针对性建议。他认为,天然气和新能源将成为中国能源革命的战略性选择。
常规人要有非常规思想
2019年3月29日,邹才能受聘中国地质大学(北京)兼职教授,并为学子们带来了一场主题为“能源革命:从化石能源到新能源”的精彩学术报告。报告伊始,邹才能特别强调:应对非常规“黑天鹅”与新能源“灰犀牛”,是我国能源工作者的使命担当。
报告会上,邹才能认为:“新能源概念是指在新技术基础上加以开发利用,接替传统能源的非化石无碳、可再生清洁能源,主要类型有太阳能、风能、氢能、地热能、海洋能、生物质能、核能、新材料储能等。与煤炭、石油、天然气等传统含碳化石能源,在理论技术、利用成本、环境影响、管理方式等有显著不同。”他对当前世界能源发展态势做了分析,目前世界能源一次消费结构形成了煤炭、石油、天然气和新能源“四分天下”的新格局。相较于美国,中国才刚刚迈入非常规油气时代,正处于常规油气持续发现期和非常规油气战略突破期。致密油是近期中国非常规石油工业发展的第一重点,致密气和页岩气是非常规气发展的重要部分,页岩油可能成为中国石油接替的战略性领域。
当谈到“油气革命”时,他说:“石油工业革命就是从常规油气到非常规油气的革命。”非常规油气革命,曾突破了经典油气地质学的5个传统认知,即:突破了页岩是烃源岩而非储集层的传统认识,突破了毫微米级孔隙是储集层充注下限的传统认识,突破了油气依靠浮力成藏受圈闭边界限制的传统认识,突破了单纯依靠达西渗流开发的传统认识,突破了仅针对某一特定油气进行评价和开采的传统认识。邹才能认为油气虽不可再生,但非常规油气革命可延长石油工业生命周期,助推世界石油工业至少再发展150年。
“非常规油气革命”的内涵包括4个部分,即从单体圈闭“油气藏”到大面积连续型“甜点区”的理论革命,从直井天然能量到水平井缝网“人工油气藏”的技术革命,从人工作业到信息智能化最低成本开发的管理革命,以及从能源政治到重塑能源新版图的战略革命。
报告会上,邹才能分析了世界各国的人工智能发展战略,强调了人工智能的重要性,鼓励在座的学生们要跳出单一专业局限,多接触其他跨学科专业,完善新兴科学知识和科技实践上的短板。“通过与大数据学科交叉融合,石油人将能更好勘探和开发油气资源,未来人工智能跨界融合和交叉学科发展,会对石油工业产生越来越深远的影响。”邹才能说。
能源“清洁与安全”与“智能”同等重要,全球工业化进程加速生物灭绝超出自然灭绝率的1000倍。邹才能认为为人类创建美丽家园和让人类拥有幸福生活是“能源使命”的内涵,为了发展而放弃安全与环保是不明智的选择。他表示,天然气和可再生能源会成为未来能源需求增长主力,天然气将是新能源发展的最佳伴行伙伴。
在提到“什么时间用什么能源替代石油”这一挑战性的科学问题时,他说:“能源的开发利用必然是从高碳低碳向无碳、从传统高成本技术向低成本新技术转变,互联网+可再生能源模式将成为趋势,在这其中,知识更新起了决定性作用。阿拉伯前石油部长谢赫亚马尼有句名言,‘石器时代的结束并不是因为缺少石头,石油时代的结束也不会是因为缺少石油’,新能源的到来是必然趋势与必由之路。”
报告会现场,邹才能反复提到了“非常规”3个字。他认为,“非常规油气地质学”不仅指导非常规油气勘探开发,更重要的是能培育非常规思维、引领非常规创新,使人类认识世界有非常规思想,改造世界有非常规方法,推动世界有非常规人才,向“非常规哲学”延伸。
邹才能把常规—非常规油气理论认识创建与勘探突破、新能源技术创新与发展,作为他毕生的热爱和追求。自1987年毕业于西南石油学院走上工作岗位后,30多年来,他以“非常规”思想,带领团队一次次推动了我国油气勘探战略的转变,取得了一系列重大发现。他强调,“找油要不断重新认识找油思想、找油理论、找油技术,要敢于突破传统知识、传统模式、传统方法。找油就是不断发展老区、开辟新区、突破禁区,要用智慧透视地球,用技术降低风险。找油是一门技术,更是一门艺术”。
“常规人要有非常规思想,才能不断突破自我。”报告结束时,邹才能这样勉励学子,“作为石油人,我们要奉献能源,未来要奉献更加清洁的能源;要创造和谐,未来要创造更加美丽的和谐。”
创建非常规油气地质学理论
邹才能作为非常规油气地质学理论的奠基人,他是开拓者、推动者和实践者,他带领团队,以“非常规”思想不断开拓创新,建立非常规油气地质学理论,为我国油气勘探开发从常规向非常规发展提供了科学指导。
邹才能说:“常规思想找不到非常规油气,常规技术拿不到非常规资源。”邹才能带领团队不仅率先在我国非常规致密含油气储集岩中发现了丰富的纳米级孔喉储集空间,建立了不同储层油气充注下限运聚模型,揭示了非常规油气大面积“连续型”聚集规律,还提出了非常规油气“甜点区”概念与评价指标,阐明了水平井缝网驱替压裂“人工油气藏”开发概念,提出了常规—非常规油气“有序聚集、协同发展”理念,迈出了非常规理论突破的第一步,创建了非常规油气地质学理论。
在世界上他第一次在陆相非常规油气储层中发现具有工业价值的纳米级孔隙,建立全孔喉直径油气充注下限与运聚模型,开辟非常规油气新领域。2007年,Loucks在北美海相页岩发现纳米孔。邹才能等应用场发射扫描电子显微镜与Nano-CT技术,2010年率先在我国四川盆地海相页岩中发现有机质纳米孔,2011年第一次在鄂尔多斯盆地陆相非常规油气储层中发现并系统表征纳米级孔隙;他研究页岩气、页岩油与致密油气充注孔喉直径下限,建立不同储层油气充注下限运聚模型,开辟页岩油气、致密油气勘探开发新领域。
1995年,Schmoker J.W.提出“连续型油气藏”概念。2009年,邹才能等系统揭示非常规油气大面积“连续型”聚集规律,阐明与常规油气成藏10个差异特征,揭示常规油气供烃方向有非常规共生、非常规油气外围可能有常规伴生的“有序聚集”规律。推动勘探从寻找常规“单体型”油气藏,向非常规“连续型”甜点区转变,为鄂尔多斯等盆地致密油气发展、蜀南国家级页岩气试验区评选与建设提供理论依据。
他提出非常规油气“甜点区”概念与评价指标体系,阐明“人工油气藏”开发内涵,为非常规油气有效开发提供理论基础。提出优质页岩层系发育油气富集“甜点区”,建立以高TOC值、高孔隙度等8个指标为核心的评价体系;阐明以应力场、渗流场等为核心的“人工油气藏”开发内涵,引领非常规油气效益开发。
非常规油气地质学理论的建立,为地下油气资源评价开启了全新的视角。据全国最新一轮油气资源评价结果,全国含油气盆地总生油量1万亿吨以上,石油总地质资源量1300亿吨左右,总生气量6000万亿立方米以上,天然气总地质资源量100万亿立方米左右。那么,地质过程中生成的绝大部分石油和天然气到哪里去了?
邹才能认为,除了一部分油气散失外,其余绝大部分仍保留在地层中。“在油气保存较好的盆地,烃源岩内可能滞留了40%~50%的油气资源,近源致密砂岩、灰岩等储层中聚集了20%~30%的油气资源,微纳米级孔喉储集空间中很可能聚集了超乎我们想象的巨量油气资源。从总数上看,非常规油气一般占到80%,常规油气大概只占20%。”他说。
微纳米孔喉系统对非常规油气富集的影响,也许需要时间来不断完善。邹才能坚信:“在纳米级孔隙这个无限狭窄的微观世界,有我们无限宽阔的研究空间和能源资源。”
美国工程院院士、斯坦福大学Amos Nur教授,在《非常规油气地质学》专著序言中指出:“他们(邹才能等)对纳米孔表征、油气充注与产出机制、‘甜点区’评价、油气资源分布预测等领域进行了全面概括,极具科学价值与实用意义。这本书作为有史以来本科生/研究生学习的第一本非常规油气教材,英文版和中文版同步发行,将使其成为全球独一无二的教材。”
中国科学院院士贾承造也表示:“中国学者创新研发非常规油气地质学理论和技术,取得了一批居于国际学科前沿的重要成果,推动了中国非常规油气工业起步和快速发展。”“以发现致密储层纳米孔喉、建立‘甜点区’评价方法、创新‘连续型’油气聚集、提出‘人工油气藏’开发等为核心的非常规油气地质学理论的建立,是对经典石油天然气地质学的重大突破,也为中国乃至世界油气从常规向非常规发展战略提供了理论指导,有重大科学价值和经济意义。”
引领常规油气战略突破
在常规岩性地层油气藏领域,邹才能揭示岩性地层油气成藏机理、建立陆相湖盆中心沉积模式、提出“大油气区”概念,推动我国油气勘探从构造向岩性地层快速转变。本世纪初,在我国陆上构造油气藏勘探难度加大形势下,中国石油加大岩性地层油气藏研究在储层预测等领域取得重大成果,推动中国石油近10年岩性地层油气藏储量高峰增长,年增探明储量比由50%上升到70%。作为副项目长兼执行经理,邹才能揭示岩性地层油气藏形成机理,制定评价方法,为岩性地层油气藏勘探提供支撑。提出岩性地层圈闭受“六线、四面”控制,揭示“源下、源内与源上”三种岩性地层油气藏聚集机理,建立“四图叠合”工业方法。第一次建立陆相湖盆砂质碎屑流沉积新模式,开辟湖盆中心岩性油气勘探新领域。建立陆相深水型滑塌成因砂质碎屑流、浅水型河道三角洲沉积模式,改变湖盆中心缺乏规模储层认识,为鄂尔多斯盆地华庆地区发现10亿吨级岩性大油田提供理论支持。揭示岩性型、地层型“大油气区”分布规律,为岩性地层油气藏规模勘探提供理论基础。提出岩性地层“大油气区”概念。指出岩性型油气藏主要赋存于大型坳陷湖盆三角洲前缘带,地层型油气藏重点分布在克拉通盆地古隆起及斜坡区。
美国德州大学阿灵顿分校知名沉积学家Shanmugam教授评论:“邹才能等建立的陆相湖盆砂质碎屑岩流模式,突破了‘湖盆中部以泥质沉积为主,缺乏有效储集体’的传统沉积模式,对松辽、渤海湾等盆地乃至世界范围深水湖盆油气勘探具有重要借鉴意义。”
在常规大气田领域,他揭示克拉通盆地碳酸盐岩大气田形成分布规律,提出安岳特大型气田形成受“四古”因素控制,为古老碳酸盐岩天然气勘探提供理论借鉴。他研究四川盆地深层碳酸盐岩天然气成藏规律,优选勘探层系与有利目标。应用岩心、地震等资料,揭示四川盆地震旦—寒武系古老碳酸盐岩大气田形成与分布,评选出川中有利区与勘探目标。提出克拉通盆地古裂陷内优质烃源岩、古台地上丘滩储集层、古油藏裂解成气、古隆起斜坡构造—岩性地层圈闭的“四古”因素,控制川中万亿方级安岳特大型碳酸盐岩气田形成与分布。该认识为我国乃至全球元古界—寒武系古老含油气系统勘探提供理论借鉴。
推动我国新能源提速革命
能源是一个国家强盛的动力、安全的基石。随着人类对绿色生态环境需求的提升和低碳社会的到来,从传统化石能源向非化石新能源大转型,是能源发展的必然趋势与必由之路。
“只要坚持,梦想总是可以实现的。”以邹才能为代表的一群怀有“入地梦”的找油人对这句话坚信不疑。世界能源进入煤炭、油气等常规能源向新能源转换的新阶段,传统化石能源不可再生,新能源作为可再生的非化石能源必将完成对传统能源的终极革命。
全球太阳能、风能、地热能等新能源资源量可利用千万年以上,其消费占比和投资不断增加,成本下降接近化石能源。从能源消费结构来看,以新能源消费为主是未来的必然趋势。数据显示,新能源革命到来速度或将超出预期,各国都在提前部署能源战略,新能源或将率先在欧洲替代传统能源。近年来,中国新能源产业发展势头强劲,成为我国能源结构的重要组成部分。
面对我国油气对外依存度的逐年攀升,邹才能提出建立我国石油和天然气“安全消费峰值”对外依存度天花板预警机制,加强国内油气、管道油气、储库油气、LNG“四个产能”超前布局与建设。
邹才能对我国“能源结构转型”革命,提出了建议。他倡议,我国能源公司应从常规向非常规、国内向海外、油气向新能源“三个更大跨越”重新布局,需谋划加快实现常规—非常规油气的“生产革命”、煤炭发展的“清洁革命”、新能源发展的“速度革命”,加速煤炭清洁化、新能源低廉化“两个规模”提前到来。力争2050年前后实现能源结构从“一大三小”向煤炭、油气、新能源“三足鼎立”的能源结构转型革命,届时煤炭约占一次能源消费比例40%、油气占30%、可再生与新能源占30%。2100年前后,可依靠可再生能源与新能源等实现国家“能源自主”,化石能源约占一次能源消费比例30%,非化石能源占70%,实现二者历史地位转换。
邹才能作为能源战略研究科学家、油气与氢能和新材料储能等跨界融合发展的倡导者,他带领团队正努力成为新能源核心领域的创新者和国家能源安全的推动者。在其最新著作《新能源》中,他进一步突破传统能源发展理念,深入剖析了能源的发展规律、世界能源版图与能源的新方向,介绍了革命性的新能源技术、能源互联网技术,探索了油气、煤电等能源公司战略发展的新布局,解密了氢能、新材料储能等颠覆性的新能源。通过这些,基于中国能源禀赋,他期望探寻到我国能源发展的新策略。
尽心尽善尽美的“非常规人”
“多一点创新,多一点爱好。”作报告时,邹才能建议台下的学子要培养广泛的正能量兴趣爱好。“我之前业余喜欢武术、保龄球,现在喜欢散步、摄影,其实我发表的第一本专著是武术类。”邹才能笑着说道。很难想到这位文质彬彬的中国科学院院士,却是一位习武高人。
13岁时开始习练峨眉拳,1987年因工作来到北京后,邹才能与有着相同爱好的拳友在北京市武术协会申请了自家流派拳法协会组织——峨眉铁臂金刚锤拳技研究会,技艺精湛的邹才能被推举为会长。教徒弟、函授、写武术文章、写拳法书,满腔热忱的邹才能做着将峨眉武学发扬光大的努力。翻看以前的《搏击》《精武》《武魂》等杂志,都能找到邹才能的武学专业文章。
“武术的最高境界是‘静’”,邹才能在习武中获得如此答案,“峨眉拳的拳语‘泰山崩于前而色不变’‘不战而屈人之兵’‘化敌为友’都是峨眉拳追求的境界,就是凡事都要泰然处之,保持平常心。”
邹才能将这份平常心和习武获得的精益求精精神带到了他热爱的科研事业中,带领他的团队探索着非常规油气研发的绝技,以及新能源战略境界。
他更将这份平常心融进生活,把发现美融入到自己的摄影作品中:一只自信优雅的海鸥在大浪袭来的片刻仍在沙滩悠然漫步;一位闲淡的僧人背影镶嵌在黄河瀑布激起的数丈飞沫中
邹才能作为“非常规”院士和能源战略家,他与学子同勉:“生活不生气,追求不放弃。塑造自己的过程很痛苦,但结果很完美。”“活着就要尽心、尽善、尽美。”邹才能如是说。