“我為祖國找石油”

龐貝+鄭聲宇

能源是國民經濟的命脈，能源安全攸關國計民生，這是毋庸置疑的。

1964年，在大慶油田，誕生了一首豪邁的歌：

“頭頂天山鵝毛雪，面對戈壁大風沙，嘉陵江邊迎朝陽，昆侖山下送晚霞……茫茫草原立井架，云霧深處把井打，地下原油見青天，祖國盛開石油花……”

這首歌叫作《我為祖國獻石油》，這激昂的旋律把石油工人建設祖國的情懷抒發得淋漓盡致。不過，這種情懷不僅體現在石油工人身上，還深藏于每一位為能源安全殫精竭慮、兢兢業業的地質工作者心中。

我們知道，石油和天然氣并非均勻地分布在地層中，地質學上把這種不規則分布、可儲存油氣的孔縫稱作儲集體。

揭示儲集體的分布規律，預測它可能存在的地質條件和方位，這便是地質人的光榮使命，也是姜在興教授的研究方向。

姜在興，中國地質大學（北京）教授。國家新世紀百千萬人才工程國家級人選、中國石油天然氣總公司跨世紀學術技術帶頭人、教育部油氣沉積地質創新團隊首席科學家。為祖國找油找氣，是他和團隊義不容辭的責任。

找礦難度增大，精度要求更高

石油作為主要能源，在經濟發展中有著難以替代的重要地位。然而與其支柱能源地位形成鮮明對比的，是我國在能源結構上的短板——原油對外依存度高。據中石油經濟技術研究院的發布《國內外油氣行業發展報告》顯示，中國原油產量跌破2億噸，原油對外依存度超過65%。

雖然據中國國土資源部統計結果，2015年我國石油地質資源量1257億噸，可采資源量301億噸，待探明石油地質資源量885億噸，仍有40%～45%的有效儲層待發現，可供勘探的資源潛力很大，但現實情況仍是不容樂觀的。

中國石油儲集體類型多樣，油田開發地質條件復雜，許多國外的相關技術無法直接應用，從常規油氣資源到非常規油氣資源，對儲層預測的精確度要求越來越高，后續能源的開采難度越來越大。

在油田開發所遭遇的諸多問題中，有相當一部分是儲層的預測精度不夠所引起的，常見的有：油田地震資料中對對象的解釋停留在勘探階段，地質數據在開發階段因滯后性而精度下降；諸多新井的測井成果不具備統籌性；新式的儲層反演軟件大量引入，但精度和適用性太低等等。

“十二五”規劃指出：加大石油、天然氣資源勘探開發力度，穩定國內石油產量，促進天然氣產量快速增長，推進煤層氣、頁巖氣等非常規油氣資源開發利用。

在這種情況下，研究一套兼具動態性、統籌性、適應性的高精度儲層預測技術，建立一套更適合我國地質環境特征的沉積學理論體系刻不容緩。

突破傳統思維，帶來理論飛躍

當前流行的是基于相控建模的地震儲層預測方法，但近年來的研究表明，原有相模式、層序地層學理論和儲層預測技術正面臨著越來越多的挑戰，許多沉積現象和油氣發現不能用現有理論和方法技術有效解釋。

基于相控建模的地震儲層預測方法中，只考慮地貌和水動力的影響，建立的相控模型通常是定性或半定量的，只能進行二維平面控制，并不能進行精細的三維空間約束。而且，傳統的地震反演技術得到的波阻抗作為巖性標志，難以區分灘壩等與泥巖波阻抗差異較小的砂體。

姜在興教授認為，上述問題的產生是由于未充分考慮“物源”和“風浪”兩個要素的作用所造成，因此需要建立一個綜合考慮物源、風浪和盆地的沉積模式。同時，現有模式及技術對石油勘探開發所起的推動作用趨于飽和，迫切需要新模式和新技術的研發來進一步推動油氣勘探開發的向前發展。

針對以上問題，2005年以來，以中國地質大學（北京）姜在興教授為首的團隊，在國家科技重大專項“十一五”“十二五”課題、國家自然科學基金項目，以及油田企業配套課題的持續支撐下，聯合中石化勝利油田分公司等相關單位，結合我國的實際，突破傳統思維模式局限，進行了十多年的室內水槽模擬、現代沉積觀測、油田生產實踐，最終提出了“風源盆”沉積模式，形成了優質儲集體精準預測技術。

在“風源盆沉積模式優質儲集體精準預測方法及油氣重大發現”中，三維精細地震解釋法得到了應用，這種方法將測井資料與地震資料進行了有機結合，令解釋的精度得到了很大的提高，優化了中后期油田開發的工作質量和工作效率，使儲層預測精度大幅提高——與國內外常用的相控建模技術相比儲層預測精度提高了15%左右。

它就好比給傳統地質導向技術加了一雙“透視眼”，使地下千米儲層狀況一覽無余。

從“一元”到“三元”，“透視”能力強大

都說理論是為了指導實踐，油氣藏預測更是一門應用導向很強的專業。“風源盆沉積模式優質儲集體精準預測方法及油氣重大發現”一經問世，便顯示出其強大的現實指導意義。

通過應用該預測方法及技術，在勝利油田東營凹陷迎風帶發現高青—純梁油田，新鉆探井81口，鉆遇優質儲集體75口，使探井成功率從原來63%提高到93%；運用該技術方法，在東營凹陷的八面河、王家崗、廣利、陳官莊、孤北鼻狀構造帶等地區也鉆遇了具有良好油氣顯示的整裝灘壩砂巖儲層，預計整個東營凹陷南部迎風帶灘壩砂巖儲層有利分布面積可達678余平方千米，資源潛力在2.5億噸以上。

經統計，該成果在勝利油田、中油國際尼日爾分公司成功預測了11個區塊，新增地質儲量2.5億噸，2011年至今總計新增國內利潤25.93億元，創收外匯1.328億美元，潛在經濟效益35.09億元。

“風源盆沉積模式優質儲集體精準預測方法及油氣重大發現”為什么會成為能看穿地下儲集體的“透視眼”，它到底強大在哪里？

姜在興教授從以下三個方面解釋了它的創新含量。

首先，它在世界上首次提出了“風場—物源—盆地”系統優質儲集體沉積模式和定位方法。

在本成果形成之前，儲集體的解釋和預測方法是相模式。姜在興團隊提出了“風—源—盆”系統沉積模式，認為儲集體是“風（風浪）—源（物源）—盆（盆地演化）”系統綜合作用的產物。

他們以沉積學基礎研究領域的前緣視角，引入“風力場”的思路和方法，把儲集體研究從“一元”的傳統相模式和“二元”源匯系統，推進到“風場—物源—盆地”的“三元”沉積動力學體系。

他們通過古地貌、古水深、古風場、古物源的“四古”恢復，建立了區域的“風—源—盆”沉積動力學模型。在模型約束的基礎上，可以把風源盆沉積系統分為“迎風體系、背風體系、側風體系和深盆體系”四大體系。根據每個體系內部各要素的相互關系，定量預測有利儲集體展布，實現優質儲集體的平面定位。

這一系統理論和預測技術的提出在國內外尚屬首次。它解決了不同類型、不同體系的優質儲集體的地質預測問題，同時也豐富和擴展了沉積學理論，填補了國際上該領域的研究空白。

該項方法技術形成國家專利10項，軟件著作權2項，國內外知名期刊論文50篇。

其次，形成了基于天文旋回（注：一般認為，旋回地層學主要是研究由于行星軌道參數變化所造成的地層韻律性變化，已經涉及到幾乎所有天文因素）的優質儲集體定層技術。

此前，國內外主要采用層序地層學方法對儲集體進行等時格架和層位的確定。然而，層序地層學不能運用于深水環境，導致無法進行橫跨深水、淺水的全盆地的等時旋回對比和定年。層序地層學也不能解決大套砂礫巖、砂巖儲集體內幕期次劃分的難題。

本項技術根據天文旋回信號在全盆地均有記錄的特點進行深水、淺水的等時地層對比，利用風場、物源在天文旋回格架下周期性變化的屬性，并結合盆地特征，解決了風源盆綜合控制下的優質儲集體發育層位和內幕期次劃分的難題，填補了國內外研究空白。

姜在興團隊發現，在天文旋回的兩個參數（125千年的偏心率旋回和23千年的歲差旋回）內，受日曬量周期性變化的影響，物源、風場強弱均表現為一次旋回變化，進而控制沉積旋回。該技術首先對單井進行米蘭科維奇旋回分析，判斷出與各天文旋回相對應的沉積旋回，確定儲集體在單井旋回格架中的垂向位置。利用精確定年的“錨點”或全區穩定分布的標志層，綜合運用測井、地震實現高精度旋回格架對比，在橫向上統一深水細粒沉積與淺水粗碎屑沉積，從而確定優質儲集體的有利分布層段和內幕期次。

該項技術已形成國家專利8項，軟件著作權3項，國內外知名期刊論文35篇。

第三，開發了DNA沉積序列神經網絡三維儲層精準預測技術。

此前，國內外主要采用相控建模的測井約束波阻抗反演技術預測砂體分布，所用相控模型以二維平面相約束為主，只考慮地貌和水動力的影響，且依賴波阻抗參數作為巖性識別依據，對于與泥巖波阻抗數值差異較小的灘壩等砂體，預測效果較差。

本研究成果依據風源盆系系統中迎風體系、背風體系、側風體系和深盆體系四個模式，借鑒生物DNA識別思想，利用三維地震資料對重點區域進行優質儲集體三維儲層精準預測，提出DNA沉積序列神經網絡三維儲層預測技術。

該技術首先構建風源盆沉積體系數字表征DNA標準數據庫，從三維地震資料對應沉積體系空間分布的反射特征和幾何特征進行數字表征，將傳統地震沉積學的定性描述轉換為定量表征。

利用DNA序列的模式對比技術，通過三維地震資料對未知區域沉積體系進行匹配，自動判定該未知區域沉積類型，完成沉積體系在三維空間的智能劃分，將得到的沉積體系構建地震地質反演初始模型。采用遞進相關分析方法確定風源盆系統不同模式中優質儲集體對應的敏感巖石物理參數，經過卷積神經網絡對沉積體系樣本集的學習訓練后，利用神經網絡的仿真功能，對三維地震資料進行仿真計算處理，完成優質儲集體在三維空間的分布預測。

該項技術形成國家專利7項，軟件著作權4項，國內外知名期刊論文30篇。

上述一系列創新已形成授權國家專利25項，軟件著作權10項，出版專著4本，發表SCI論文56篇。已形成一套集理論方法與技術應用為一體的完備科技成果。

與此同時，他們不僅將創新成果發表在紙面上、運用到實踐中，還推動它走向國際，大幅提高了我國在該領域的專業話語權：團隊成員先后數次參加AAPG年會、國際沉積學大會、國際地質大會、國際層序地層學大會、國際湖泊地質學大會等重要國際會議交流研究成果，得到了國內外同行專家的廣泛關注與高度評價。

中國科學院賈承造院士、王成善院士，中國工程院馬永生院士、美國德州大學奧斯丁分校Ron Steel教授、德國埃爾朗根-紐倫堡大學Roman Koch教授、美國科羅拉多礦業學院Dag Nummedal教授、澳大利亞科廷大學Keyu Liu教授，美國Chevron公司Feng Xu Jian博士等多位教授和專家認為，該成果建立了一套具有普遍適用意義的沉積模式及儲層預測方法，已達到國際一流水準，通過技術應用，在尼日爾、渤海灣等地成功發現了大量油氣藏，是油氣勘探領域的一次革命式進展。

該成果創新了傳統的油氣勘探技術方法，開辟了儲層預測的新領域，為我國乃至海外油氣區塊的勘探開發提供了方法技術和實際指導，具有廣闊的應用和推廣前景。

讓“地下原油見青天，祖國盛開石油花”，這不僅是一輩又一輩石油工人的心愿，更是一代又一代地質人的心聲。他們正殫精竭慮，用智慧和汗水辛勤開拓，試圖揭開地層深處的秘密，找到那些埋藏地地層深處的國家“血脈”，為祖國發展供給源源不斷的力量。