海上石油勘探

邢磊 李倩倩 張進

深海一號是中國首個自營超深水氣田，近日它完成了遠程遙控生產(chǎn)改造與調(diào)試工作，成為世界首個具備遙控生產(chǎn)能力的超大型深水半潛式生產(chǎn)儲油平臺。未來，它將對保障中國國家能源安全、實現(xiàn)海洋能源開發(fā)領域的高水平科技自立自強作出重要貢獻。

那么，海底油氣是如何形成的？海洋油氣勘探方法與陸地油氣勘探方法有何不同？科學家是如何尋其蹤跡的？

中國是世界上認識石油最早的國家，先秦時期典籍《周易》中“澤中有火”，是現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的中國古代文獻中有關天然氣（或石油）燃燒的最早文字記載。北宋科學家沈括在《夢溪筆談》中也描寫過石油，稱其“蓋石油至多，生于地中無窮”。到了現(xiàn)代，石油更是深入我們生活的方方面面，被稱為“工業(yè)的血液”。它是怎樣形成的呢？

石油和天然氣（統(tǒng)稱為油氣）都屬于化石能源。對于它們的形成，現(xiàn)在一般認為是遠古時期的藻類、魚類、微生物和植物等的遺骸，被江河帶來的大量泥沙埋藏在地下。生物遺體的分解使泥沙富含有機質(zhì)而成為有機腐泥。隨著時間的推移，這些有機腐泥被不斷壓實并陷入更深部的地層中。在高溫、高壓的作用下，其中的有機物逐漸轉(zhuǎn)化為石油和天然氣，并滲入下方的多孔性介質(zhì)中。只要油氣來源充足，并具備孔隙度良好的儲油巖層，以及阻擋油氣散失掉的蓋層或圈閉條件，經(jīng)過一段漫長的時間就能夠形成油氣藏。

海底地層的成像圖像（供圖/ 邢磊）

海底石油儲藏通常分布在大陸架和深海盆地——在大陸架上，由于連續(xù)的沉積作用和地質(zhì)構(gòu)造的影響，沉積物更易堆積形成油氣藏；而在深海盆地中，也有大量的海底沉積物和地質(zhì)變化可以形成油氣藏。

由于藻類、微生物和植物都是有機物，所以這種學說也被稱為“有機生油說”。關于石油的生成，還有一種觀點，認為石油是無機物生成的，被稱為“無機生油說”。

人們是如何透過厚厚的海水發(fā)現(xiàn)埋藏在地下深處的石油的呢？

海上石油勘探的方法和技術(shù)發(fā)端于陸地石油勘探，但由于海底以上海水層的覆蓋使得海陸勘探方式大相徑庭，也增加了海上石油勘探的難度。

海上石油勘探最突出的特點是，一切勘探活動都必須配備相應的水上運載工具和設備，不能進行直接的野外地質(zhì)踏勘（也稱現(xiàn)場調(diào)查），只能通過海洋地球物理勘探和水下取樣等方式研究石油地質(zhì)基礎，預測石油儲量分布。

因此，海底石油勘探以及開發(fā)都面臨重重挑戰(zhàn)：一方面，地震勘探、重力勘探、磁力勘探、電法勘探等地球物理勘探手段都需要在勘探船上進行，船舶在航行中如果受到風浪涌流的影響，會產(chǎn)生偏航，容易導致探測結(jié)果產(chǎn)生極大的誤差；另一方面，海上鉆井面臨海水深度過大、海洋內(nèi)波、海底低溫高壓、地基沖刷、材料腐蝕等難題，同時還有原油泄漏等風險，稍有不慎就會對海洋生態(tài)造成毀滅性的影響。

海洋地震探測是海上石油勘探和開發(fā)管理中應用最為廣泛的勘探技術(shù)，它是通過人工激發(fā)地震波的方式對海底油藏進行勘探。目前最常用的勘探方法是三維地震勘探——通過帶有專業(yè)地震設備的大型船只進行。進行勘探的船上會配備高壓空氣槍陣列或電火花震源作為激發(fā)震源，并通過安裝拖纜陣列在水面以下進行拖曳式采集，拖纜上安裝一系列水聽器用于接收地震波。

拖纜陣列的寬度可達2000米，長度可達1.5萬米。通常情況下，勘探船以不大于5節(jié)（約9.2千米/時）的低速航行，每隔10秒左右，在水中激發(fā)一次地震波，人工激發(fā)產(chǎn)生的地震波穿過海水進入地下巖層，而后從地層反射回水面，由水聽器記錄下來。

數(shù)據(jù)采集完成后，會通過專業(yè)的地震數(shù)據(jù)處理軟件進行處理，像醫(yī)學的CT一樣，得到海底地層的成像圖像。石油地質(zhì)工作者可以借助這些圖像來判斷解釋地下的地質(zhì)情況，并預測該處潛在油氣藏的發(fā)育情況，而后可以通過打探井的方式來確認是否存在油氣。同時，地震數(shù)據(jù)也用于已發(fā)現(xiàn)油氣藏后期的開發(fā)和管理。

近年來，中國對于深水資源特別是油氣資源的開發(fā)穩(wěn)步推進，海上油氣生產(chǎn)已成為不可或缺的能源增長極。推進海洋能源研發(fā)，挺進深海，我們創(chuàng)造的不只是中國深度，更是人類共同的未來！

海洋地震探測示意圖（供圖/ 邢磊）

（責任編輯 / 張麗靜? 美術(shù)編輯 / 周游）