融合與創新并進提速非常規油氣開發
——訪中國石油大學(北京)地質地球物理綜合研究中心主任孫贊東教授

文/龐貝 高妍 陳碩

融合與創新并進提速非常規油氣開發
——訪中國石油大學(北京)地質地球物理綜合研究中心主任孫贊東教授

文/龐貝 高妍 陳碩

從常規到非常規——化石能源發展的必然趨勢

能源是人類賴以生存和發展的物質基礎，人類文明的每一次重大進步都伴隨著能源的改進和更替。而在所有的能源資源中，石油、天然氣和煤炭占世界初級能源消費量的89％，油氣資源所占比例達到60％。

作為一種重要的能源形態，石油自被發現以來，就被當作一種戰略資源，成為大國爭奪的焦點。綜觀20年來美國發動的對外戰爭就會發現，石油，對于戰爭機器的發動有著不可低估的影響力。這一現代工業的黑色血液，無疑在一定程度上影響著一個國家邁向繁榮的腳步。

然而，統計結果顯示，目前常規石油產量已開始出現下降趨勢。有關專家預測，常規油氣資源產量將在未來10年內達到峰值。在此背景下，一些開發難度大、地質條件復雜的非常規油氣資源，將成為保障能源供應的必然選擇。

所謂非常規油氣，據中國石油大學(北京)地質地球物理綜合研究中心主任孫贊東教授介紹，是指在現今經濟、技術條件下，不能完全用常規方法和技術手段進行勘探、開發與加工利用的油氣資源，主要包括煤層氣、頁巖氣、致密砂巖氣、油頁巖、油砂油等。

世界能源理事會曾指出，由于近年來新技術的出現，從世界范圍來講，非常規油氣資源的開發利用潛力是很大的。一是非常規油氣是常規油氣的最佳補充能源；二是技術進步促使開發成本下降，是非常規油氣開發高速發展的根本原因；三是高油價和良好的政策環境，加速了非常規油氣資源的開發。

“由于非常規油氣巨大的資源量和隨著技術發展而變得越來越低的開發成本，及持續處于高位的國際油價，使非常規油氣資源存在著極大的商業開發價值。但是非常規油氣無論是在勘探方法還是開采技術上，都比常規油氣困難得多，因此加強對非常規油氣勘探開發技術的研究，是保證21世紀油氣生產可持續發展的必然選擇。”原中國石油工業部部長王濤表示。

2011年8月1日，由孫贊東教授主持召開的“世界非常規油氣開發與生產高峰論壇”在北京舉行。此次會議由美國勘探地球物理學家學會(SEG)、中國石油學會(CPS)及中國石油大學(北京)聯合舉辦。會上，國內外近百位業內專家匯聚一堂，在為期6天的時間內，進行了40場學術報告，共同探討非常規油氣開發與生產。

會議之外，非常規油氣開發與生產顯然已經不再是一項動議。除甲烷水合物外，非常規油氣在一些國家都得到開發利用并見到了顯著成效。如加拿大、委內瑞拉和俄羅斯等國家從油砂中生產大量石油，澳大利亞、阿根廷、埃及等國家從低滲透油藏中開采石油均見良好效果。美國開發煤層氣最早、時間最長，現已有一系列的勘探開發利用技術和相應的鼓勵煤層氣開發的政策。

立足國內來講，“非常規油氣關鍵技術研究是中國‘十二五’乃至‘十三五’重點攻關方向”顯然已經成為中石油、中石化和中海油三大巨頭的共識，它們已經對于這塊蛋糕“磨刀霍霍”。

這三大巨頭在選擇上的雷同當然不是巧合，在其背后，均有深刻的資源考量：我國非常規油氣資源非常豐富，其中，煤層氣資源量居世界第三位；油頁巖資源量居世界第四位；油砂資源重點分布在準噶爾、柴達木、松遼、鄂爾多斯、塔里木、四川等大盆地中。11個主要盆地占全國地質資源量的97.6％，可采資源量的97.5％。

這無疑是一塊大蛋糕，但是“想吃”與“能吃”之間，還不能劃上等號。

目標與可能之間——瓶頸何在？

“有些魚，不是不好吃，而是刺太多。有的人怕刺，就不吃了。”孫贊東教授如是說。

非常規油氣的“刺”在哪里？

我國的非常規油氣勘探開發仍處于起步階段，且面臨著因歷史悠久而表象更加復雜的地質狀況。非常規油氣在我國存在點多、面廣、開采難度大的特點，其評價方法、開采方式、應用技術等方面與常規油氣存在巨大差異。具體來講，有如下幾個方面：

一、非常規油氣地質條件具有復雜性和特殊性：非常規油氣藏成藏條件復雜，儲層致密，非均質性強，不同類型資源各具特點。油頁巖和致密砂巖屬非常規儲層，滲透率極低；煤層氣儲層具有含氣非均質性強、滲透率低、儲層壓力低、含氣飽和度低等特點。因此，非常規油氣的勘探發現對地質理論的要求更高。

二、開發技術適用性差。目前非常規油氣的開發主要借鑒常規的經驗，尚未形成獨特的技術，例如，與常規石油相比，重油的主要特征是高黏度和高密度。因此，它們的開發利用需要額外的開采工藝和加工過程，這就給開采開發帶來了很大困難。

三、綜合利用效率低，環境污染嚴重。在油砂、油頁巖的開發利用過程中，產生的“三廢”(廢水、廢氣、廢渣)有可能對環境造成極大影響，目前還沒有形成有力的應對措施。

此外，非常規能源復雜的地質結構和特殊的物理化學性質也成就了其不易監測的難題。

針對此種情況，孫贊東教授在其編著的《非常規油氣勘探與開發》中提到：“對于三種非常規石油資源，提高價值、降低成本并減少對環境影響的技術會對產量日益增長的油砂、超重油和頁巖油的開發產生最積極的影響。有很多種方法都在試圖達到這樣的目標，但是并沒有一種可以適用于各種非常規石油資源開發的簡單且易于操作的方法……”

那么，如何才能夠實現技術突破？

孫贊東指出，從常規到非常規，面對更為復雜的地學問題，我們唯一的出路就是采用全新的、綜合的地球物理監測手段來指導其勘探開發，將地質、地球物理、油藏工程等各學科內容相互融合，改變以往“各自為戰”的狀態，既強調各學科技術在不同階段的專注性，又注重整體研發應用過程中各學科的相互融合，并在融合的基礎上加強技術創新，最終突破瓶頸實現大發展。

孫贊東(左二)在SEG非常規論壇上與Exxonmobil參會者合影

融合與創新并進——技術致勝

“21世紀，各國拼的不再是武器，而是技術和資源。只有掌握了技術制高點，占據了資源，才能夠在國際社會上占有主動權。”采訪中，孫贊東絲毫不掩飾對技術的推崇。

如何用技術吃到“非常規”這條多刺的魚，這是孫贊東多年來致力的研究方向。

作為國際上知名的油藏地球物理學家，他將巖石物理、儲層預測、各向異性和多波多分量等研究融為一體，在多年的研究和實踐過程中掌握了地質、地球物理、油藏工程三者相結合的技術，擅長采集、處理和解釋一體化，特別在復雜碳酸鹽巖儲層研究方面掌握和研發了大量國際先進技術，積累了豐富的實踐經驗。

2007年9月24日，中國石油大學(北京)地質地球物理綜合研究中心成立，孫贊東出任中心主任。該中心依托于油氣資源與探測國家重點實驗室，致力于解決實際地質問題，力爭為我國油氣資源預測與勘探作出貢獻。

5年時間，從無到有，研究中心在孫贊東主任的帶領下，已經形成了30余人的科研團隊，并擁有IBM四核刀片并行計算機，配套高速高性能存儲空間、多臺Linux/Unix工作站等高端設備。他們始終堅持走產學研相結合的路線，以疊前疊后相結合為手段，以解釋性處理為途徑，采用多方法、多資料相融合來進行“疊前巖性，疊前流體”預測。

研究中心針對我國特有的復雜地質情況，從疊前地震資料入手，以開發地震資料和油田生產動態資料為基礎，建立了完備的地質模型和油藏模型，研究和發展出了各種先進的綜合地質地球物理技術。這套技術能夠準確有效地提取地質信息，為巖性油氣藏的描述、勘探和開發提供技術服務，有利于實現油藏綜合管理，推動能源可持續發展。

利用綜合地質地球物理技術，通過大量深入細致的研究和實踐，孫贊東在原本研究的基礎上，創新式發展出符合我國各油田地質條件的多種儲層預測技術和方法。值得一提的是，孫贊東帶領團隊初步研制并集成了一套針對復雜碳酸鹽巖儲層及流體的地震預測配套技術，對塔里木盆地復雜碳酸鹽巖儲層預測具有重大意義，得到了生產單位及國內外地球物理學界的認可。而中心在遼河油田興馬地區陸相深水重力沉積精細儲層預測和頁巖油氣等非常規能源的新技術研發方面也取得了突破性進展。

以目前正在進行的塔里木盆地復雜碳酸鹽巖儲層預測工作為例，由于形成年代久遠，歷經反復地下構造運動，又經多重外力作用、風化剝蝕，塔里木地區碳酸鹽巖最終展現在我們眼前的，是一個個構造極為復雜的溶蝕孔洞。與常規油氣儲存方式不同，石油就存在于這些孔洞巖石的孔隙或裂縫中。

面對復雜的地質條件，孫贊東采取了疊前疊后相結合技術，提高彈性波(包括縱波和橫波)分析，采集提取更準確的地質信息，為油氣資源描述和勘探提供有效信息支撐。

“我們以往只注重疊后，只分析縱波信號。解決問題并非以尊重問題本身的復雜性為出發點，而僅從某一角度單尺度進行考量，這種思維方式和工作方法必定會造成預測結果的偏差。”孫贊東指出，這是我國這一技術與國際存在較大差距的原因，它要求我們的研究人員必須走向疊前，最關鍵的是如何做好疊前。

疊前技術的精髓是強調各學科的融合，包括疊前反演技術、巖石物理研究、地震保幅處理研究等一系列手段，是多學科綜合的一整套技術。

“就是用數學的方法、物理的原理解決地質問題。”孫贊東簡單概述，但要真正做到，則要求研究人員具備多學科的理論知識和科學素質，具備“多學科的腦子”，“得懂問題(地質)，懂手段(地球物理)，懂怎么把油弄出來(開采工藝)……”

實現了“宏觀上的大綜合”，還要做到“微觀上的小綜合”。比如解決地質問題時，需要將巖石物理、振幅處理、反演算法等多個不同學科結合，“怎樣才能更好地結合在一起，對一個問題進行綜合性描述？”這其中處處彰顯學科融合的重要性，而學科融合正是解決高難問題的關鍵。

實踐證明，這套融合了地質、地球物理、油藏工程等學科的技術能夠適應塔里木盆地復雜的地質情況，對于解決復雜碳酸鹽巖儲層的預測和勘探找油行之有效。

呼吁創新氛圍——代表中國

所謂“時勢造英雄，英雄就時勢”。在改革發展中闊步前進的中國，對于那些渴望自我實現的各界英才無疑具有強大的吸引力，而他們的加入，無疑使新時期共和國邁向繁榮的腳步更加迅捷堅定。

2007年，在原石油工業部王濤老部長和中國石油大學張一偉老校長的鼓勵下，孫贊東放棄年薪32萬美元的穩定工作回國發展。他帶來的，不僅有先進的儲層探測技術、豐富的石油勘探經驗，更重要的是緊貼國際的石油勘探創新理念。

“能源是國家發展的基礎。我們要實現經濟轉型，從大國走向強國，必然要也必須要做到技術領先，而創新是技術領先的唯一出路。”“我們現在仍然處在追趕的位置上，沒有創新就趕不到前面去。”——這是一種源自內心的使命感，其中包涵了對自我價值的期許，也包涵了以時代使命為己任的急切。

“通過技術應用解決油田現有復雜問題，再用獲取的經費思考、解決更深層次的問題，最終總結規律，上升到理論，實現創新。”這是孫贊東的創新模式。多年來，就是遵循著這樣的模式，孫贊東逐步推動著中心的發展，也為油田解決了一系列實際問題。勘探開發新技術、新設備、新工藝的應用，不僅提高了能源資源的綜合利用水平、節約能源，而且加快了企業的產業技術升級，提高了其市場競爭力。

“哪個行業都一樣，想往難的地方走，獲取更多利益，就必須提升技術含量，而技術進步除了要靠科研人員的努力，和諧融洽的大環境同樣重要。”目前我國科技創新環境的改善，同科技決策者意識的提高緊密相關，因為社會環境的形成、氛圍的營造，很大程度上依賴政府和相關部門的引導。因此，“決策者是否知道這項新技術，是否了解、重視，是否清楚它為我們的生產力所能帶來的效益至關重要。我們的科技決策者，應該以更加開放的心態相信、了解和接納新技術、鼓勵研發新技術、推動應用新技術，積極推動科技創新。”“政策制度、管理模式、獎勵機制等軟環境的完善，無疑會為科學公正創新平臺的構建提供支撐，會成為創新思維茁壯成長的土壤、陽光和肥料。”

憑借不斷創新的技術和手段，中心逐漸與油田建立了緊密合作關系，其研究成果也逐步得到認可。但孫贊東并不滿足于已有的成果，他心里埋藏著更大的目標。

“十二五”期間，中心將仍以塔里木盆地復雜碳酸鹽巖儲層探測勘探、遼河油田新技術研發、南中國海油氣勘探三個平臺為依托，全面推進以地質、地球物理、油藏工程等學科融合為主線的科技創新，在這個思路下，努力實現非常規油氣勘探開發技術創新。“我們希望能通過努力，把這套技術方案做成國家樣板，讓更多的人知道這套技術對于解決復雜地質問題的實用性和先進性，最終得到世界認可。”

知天命之年，孫贊東比以往更清楚未來的路。他希望自己的努力得到最高價值的回報，渴望更多的人擁有開放寬容的心態，期望有更融洽科學的創新環境和平臺……但他也清楚，這些并不是一朝一夕憑一己之力能夠完成的，需要時間，需要等待。

“我們要創新，要讓世界認可，讓世界覺得我們做的東西確實是他人沒做過而我們做得很好，最重要的，這個東西上面寫著‘中國’。”這是他當年毅然回國的原因，也是他始終堅守的目標和動力。

孫贊東教授(左)在國際會議上與東方公司總經理王鐵軍合影

孫贊東教授(中)與部分學生在地質地球物理綜合研究中心第一屆年會上合影

“每個人的一生都有一個軌跡。人在職場的時間是有限的，我今年50歲，還可以再干20年，大干最多10年。在今后的日子里，我希望自己留下的軌跡是這樣的——我，我們，代表中國石油大學，代表中國，做了很多外國人沒有做成的事。”

孫贊東，1961年生，湖北黃岡人，加拿大卡爾加里大學博士。現任中國石油大學(北京)地質地球物理綜合研究中心主任，特聘教授，博士生導師，中國石油東方地球物理勘探公司高級技術顧問。

國際著名的油藏地球物理學家，長期致力于油藏地球物理學研究，內容涉及巖石物理、保幅處理、反演算法、儲層介質彈性特征、油藏建模、油藏描述、壓力預測、流體預測、時移地震方法等諸多方面。迄今為止，已有近30年從事國內外知名大石油公司(1984年～1987年，原中國石油工業部石油勘探開發科學研究院；1993年～2007年埃克森美孚等)在全球范圍內的石油勘探開發與生產以及技術研發工作經驗。

現為中國石油學會地球物理專業委員會會員，SEG(美國勘探地球物理學家學會)全球事務理事會、中國指導委員會、開發與生產委員會、研究委員會委員。2011年擔任SEG D&P(開發與生產)高峰論壇主席，同時主辦 2011年SEG年會的兩個研討會，被評選為2012年SEG東亞和南亞榮譽講師。

自回國以來，為發展適合中國石油經濟的全球勘探戰略提供技術支持，先后負責參與國家與省部級重大項目近20項，在我國西部塔里木盆地復雜碳酸鹽巖儲層預測及遼河興馬地區陸相深水策略沉積精細儲層方面取得了突破性進展，為推動中國石油勘探與開發技術的進步作出了重要貢獻。