中国工程院院士康玉柱在接受采访时说,几十年来,中国深层古生代海相油气成藏,一直是国内外石油地质专家、学者十分关注的问题。我国古生代海相沉积分布十分广泛,以华北、华南、塔里木、准噶尔等地块发育最佳。深部油气勘探接连获重大突破的实践表明,蕴藏于地球深部的非有机幔源油气具有巨大的资源潜力。
我国深部油气的重大突破
1969年2月11日,著名地质学家李四光指出:我们现在找出来的油田都是中、新生代的,难道我们的古生代就没有油吗?美国有一半大油田在古生代,苏联的第二巴库也是泥盆系的,非洲的阿尔及利亚、利比里亚的大油田也是古生代的。我们要在古生代盖层平缓、褶皱缓和的地区集中力量试验一下……从战略上讲,我们要选一个地方,早一点打开一个缺口。
康玉柱说,按照李四光的预见,1970年初,我国科学家运用地质力学理论,在塔里木盆地开展了油气地质调研和油气远景的评价工作。此间,康玉柱等人首次提出上古生代的石炭系、下二叠统海相泥质岩、碳酸盐岩是塔里木盆地重要的生油岩,并指出塔里木盆地是我国重要的大型含油气盆地之一。此后,发现了著名的新疆塔里木大油田。1978年,在进行塔里木盆地评价和选区的研究中,他们进一步提出寒武—奥陶系碳酸盐岩是该盆地的重要生油、储油岩系,还指出要注意在盆内古隆起上寻找古生界古潜山型油气藏(田)。1980年底,康玉柱等人根据地质力学理论、低级次扭动构造控油的理论和地震勘探的新成果,在塔北沙雅隆起雅克拉构造上部署了沙参2井,并于1984年9月,钻至井深5391.8米的奥陶系白云岩时喜获高产油气流,日初产原油1000立方米,天然气200万立方米,从而实现了中国深层古生代海相碳酸盐岩油气田的首次重大突破。从此,塔里木盆地油气勘查工作便有了历史性的转折,进而拉开了在塔里木找大油气田的序幕。
很多专家认为,沙参2井是我国石油天然气勘探史上的重要里程碑。当时的国务委员康世恩说:沙参2井高产油气流的发现,是一个大大的突破,也是我国最深的一口高产油气井。之后,在塔里木盆地连续找到了多个古生界油气田,1990~1997年,又发现了我国第一个深层古生代大油田——塔河大油田。
深层油气资源十分丰富
深部油气勘探连获重大突破,表明我国深层油气的资源十分丰富。康玉柱说,若依照干酪根热解成油三个阶段的模型而言,石油生成最大深度应该是4000米,而4000米以下只有天然气,可是实际并非如此,6000多米处仍有石油存在。自沙参2井在奥陶系白云岩获突破后,几年来国内外油气勘探多次获得新发现,在6000米以下发现了多个大油气田。
为了说明我国丰富的深层油气资源情况,康玉柱举例说,塔里木盆地沙雅隆起塔河油田沙112井、中奥陶统灰岩的深度达6480米,日产油239立方米,气3.5万立方米;塔深1井8408米有液态烃;TP2井6835~6925米中奥陶统灰岩中试获高产油气流;塔中地区塔中45井6297.5米的中奥陶统灰岩处产油361立方米,气28万立方米;在库车坳陷北部的乌什凹陷的乌参1井6038~6052米白垩系砂岩试获高产油气流;西南坳陷区内的桑珠1井于6820米石炭系白云岩中见良好油气显示;叶城坳陷柯克亚油气田的柯深1井6389米古近系试获高产油气流,日产油104立方米,天然气13.68万立方米,满加尔坳陷部羊屋2井于上奥陶统6450~6468米处试获高产油气流。准噶尔盆地昌吉坳陷北坡永1井5900~6100米侏罗系试获工业油气流;松辽盆地大庆油田徐家围子徐深21井4273米下白垩统获高产天然气流,日产气41.43万立方米;四川盆地东北地区普光大气田埋深6000米处有大量天然气工业气流。
“上述诸多事实均表明深层油气资源潜力巨大。”康玉柱说,我国东部的古生界、海域的中古生界、南方的下古生界、西北地区的古生界,特别是塔里木盆地的下古生界、准噶尔盆地—柴达木盆地—河西走廊地区及东北地区的上古生界等深部的油气资源十分丰富,都将是今后寻找大油气田重要的领域之一。
丰富的幔源气——二氧化碳
康玉柱介绍说,幔源油气就是在地幔流体上涌到地壳过程中经合成反应生成的石油和天然气,地球从内到外是由地核、地幔、地壳组成的,地幔犹如裹在地核外的“鸡蛋清”。他说,二氧化碳是幔源天然气的一种,在我国东部从南到北一带非常丰富。如1983年10月,江苏苏北地区发现了黄桥二氧化碳气田,其二氧化碳纯度高达98%,探明加控制储量为260亿立方米,成为亚洲最大的二氧化碳气田。此外,松辽盆地的万金塔二氧化碳气田,徐家围子二氧化碳气田,广东三水盆地、南海盆地等的二氧化碳气田,形成了我国东部二氧化碳的南北聚集带,在环太平洋成矿带占有重要地位。
研究证实,东部地区的二氧化碳气是典型的无机成因天然气,它是通过深部断裂作为运移通道,从地球深部或上地幔涌入地壳浅部而聚集成藏的。深部所有无机成因的天然气必须经历此过程,而达到有效聚集,因此,无机成因天然气的运移、成藏过程与深部断裂通道具有时间与空间上的密切关联。
丰富的幔源气——碳氢化合物
近十年来,专家学者还发现以其他形式存在的无机成因天然气,如太阳、外行星及其他卫星等许多天体中有大量碳氢化合物。康玉柱举例说,慧星尾端有固体甲烷,土卫6号上的甲烷很普遍,坠落在地球上的球粒陨石中富含挥发成分的碳氢化合物,其成分类似于地幔和星云凝聚物。因而有学者认为,地球演化和气圈形成初期,甲烷可作为一种“化石气”,并保留于地幔和上地壳中,作为以后沿超壳深大断裂向盆地运移的无机甲烷。
世界上每年都有大量的火山喷发,经测定,其气体中有大量的一氧化碳和很重的碳同位素,分析表明,属甲烷分解而成。一般认为来自于地壳和地幔沿断裂上来的金刚石包裹体中,封存有类似油的化合物。裂谷带之上的湖水或海水中甲烷含量很高。东非大裂谷中的基伍湖底层水中就含有大量的甲烷,其单位体积水中的甲烷含量比水体其他部分大1000~10000倍。而且湖底几乎没有沉积物,整个湖区由新的火山岩组成,湖岸还有活火山存在。该湖位于目前仍有活动的大裂谷带,此裂谷带延伸到了红海,1984年有学者发现从红海底喷出的热卤水中也含有大量的甲烷。
康玉柱说,丰富的幔源稀有矿物质也不断被人们发现。在伏尔加—乌拉尔含油区的鞑靼隆起处钻的两口井,穿过基底以下2000~3000米,在前寒武纪花岗岩和变质岩中,发现轻质油、沥青和烃气;在科拉半岛上钻的11.6千米超深井,于结晶岩中发现沥青包裹体和含有高浓度的烃、氮气和氦气的盐水流;在塔里木盆地沙参2井奥陶系白云岩的高产油气流中氦气含量很高;麦盖提斜坡的麦3井石炭系高产油气流中含丰富的氦气。这些均证明深部—上地幔含有丰富的非化石天然气。
采访结束前,康玉柱院士指出,探讨非生物油气的地质基础理论问题和资源前景,是当前科学研究的前沿领域之一,该领域已取得的进展令人鼓舞。我们要改变传统观念,创新知识和理论,拓展我国油气资源的勘探领域,改善能源结构,从而推动我国石油石化产业的持续健康发展。
中国工程院院士康玉柱说,要以创新精神探讨非生物油气的地质基础理论问题和资源前景,拓展我国油气资源的勘探领域。