这个实验室不一般!走出了三位大学校长,指导了四川盆地1/3的天然气储量发现

川观新闻 2021-12-20 22:03 61742

川观新闻记者 徐莉莎

成都理工大学砚湖东南角,一幢品字形的科研楼前“乱石林立”,这些来自全国各地的岩石样本,或竖立、或平躺摆放在高台上。大厅内,更小的岩石样品,被分门别类,精心存放在打着光的展柜里。

实验室大楼前,摆放着来自全国各地的岩石样本。 川观新闻记者 徐莉莎 摄

这些,是楼内地质学家们的宝贝。岩石孔隙中存储的石油和天然气,是他们毕生孜孜以求的宝贵资源。这里,正是我国油气工业上游领域第一个国家重点实验室——油气藏地质及开发工程国家重点实验室。

位于成都理工大学的实验室大楼 受访者供图

这也是四川唯一一个由两校共建的国家重点实验室。实验室的另一个大楼坐落在西南石油大学新都校区西南。 一方擅长石油地质勘探,一方长于油气开发。30多年前,两所大学带着各自所长联合申报,建成了我国石油天然气领域覆盖学科最多的实验室。

位于西南石油大学新都校区的实验室大楼。  川观新闻记者 徐莉莎 摄

它以“发现油气藏、认识油气藏、开发油气藏、保护油气藏、改造油气藏”为主线。 经过31年建设和发展,产生自该实验室的理论,改变了四川盆地近50年天然气勘探无重大突破的局面,指导了四川盆地近1/3天然气储量的发现。这间实验室“打满全场”,参与了全国几乎所有气田开发研究,培养了该领域70%的人才,助力四川天然气产量稳居全国第一。西南石油大学、成都理工大学、西华大学三所高校现任校长均出自这里。未来,四川乃至全国要实现“双碳”目标,更需要它的助力。

12月15日-16日,川观新闻记者走进了这间“传说中的”的实验室。

老人在盆地边缘画“耳朵”

事实证明四川盆地几大气田,都生长在这个“耳朵”边缘

15日正午,昏暗的实验室内门窗紧闭,只有实验台架上的光亮着。 模拟地质构造物理变化的实验系统,正在对构造模型进行着肉眼不可见的微小挤压。“咔嚓!”在仪器自动跟踪测量的同时,一台单反相机每隔五分钟进行一次拍摄。

12月15日,正在进行中的构造物理模拟实验。 川观新闻记者 徐莉莎 摄

对含油气地质构造形成演化的研究,是寻找油气藏的基础。通过这样的实验,他们“加速”自然界的含油气地质构造千万年间的缓慢变化,对其进行定量化、数字化的模拟研究。

“‘石油地质与勘探’是我们的传统优势学科,也是首批国家重点学科”,实验室副主任、成都理工大学教授李智武说,“实验室参与了我国几乎所有陆域和海域大型油气田的勘探开发研究工作,为大庆油田、长庆油田、新疆油气田群、四川盆地气田群、渤海湾盆地油气田群等的勘探发现与稳定发展做了积极贡献”。

李智武在指导学生做储层岩石分析。 川观新闻记者 徐莉莎 摄

诞生自这里的地裂运动观,丰富和发展了含油气盆地理论,成功指导了四川盆地气田群的发现。

“把普光、罗家寨、龙岗、元坝等气田依次连起来,你会发现,他们呈现串珠状环形分布。”李智武手指实验室大厅的巨幅地图。

这刚好印证了现年94岁的罗志立教授1981年提出的“中国地裂运动”观点和川东-川北二叠系生物礁气藏“耳形”分布的预测。

罗志立教授是李智武的师爷。他的观点指出,中国大陆自古生代以来的地史演化,经历了三次大的地壳拉张运动,分别命名为“兴凯地裂运动”、“峨眉地裂运动”和“华北地裂运动”。

应用地裂运动的观点,罗志立教授系统地阐述了地裂运动的意义、特征、演化和对含油气盆地形成的控制作用及对油气分布与成藏作用的影响。

他预测,四川盆地一定会形成与地裂运动有关的大型油气田。“他沿着盆地边缘画了一个‘大耳朵’”,李智武说,他认为在“耳朵”边上一定有很多二叠系生物礁气藏。

事实证明,后来四川盆地的普光、龙岗、元坝等几大气田,都生长在这个“耳朵”边缘。

在峨眉地裂运动观的启发下,四川盆地北部开江-梁平拉张槽得以被发现,成功指导了普光、龙岗、元坝等气田的勘探发现,形成四川盆地第一个万亿方大气区。

中国工程院院士、时任中石化总经理马永生先生为此专门给罗志立教授发来致谢信。信中提到,“元坝气田的发现,进一步证实了罗志立教授提出的‘峨眉地裂运动’及对川东地区二叠系生物礁预测的科学性。”

在“兴凯地裂运动观”的指导下,罗志立的弟子、现任西华大学校长的刘树根教授带领团队发现了四川盆地中西部晚震旦世至早寒武世“绵阳-长宁拉张槽”,并确定其是震旦系和下寒武统油气地质条件发育分布最重要的控制因素。

这一发现,促使在四川盆地已实施近半个世纪的震旦系-寒武系勘探思路发生转变。过去,主要沿北东向乐山-龙女寺古隆起轴线及斜坡,现在转变为沿南北向的绵阳-长宁拉张槽及其两侧。

该成果对拉张槽东侧震旦-寒武系超过1万亿立方米天然气储量的发现、安岳气田持续勘探突破有重大促进和指导作用,形成四川盆地第二个万亿方大气区,2019年牵头获得国家科技进步二等奖。

李智武介绍,实验室自建设以来,全程参与了四川盆地的油气勘探开发工作。助推四川盆地成为我国首个万亿方级页岩气大气区和国内目前最大的页岩气产区。实验室研究成果指导四川盆地油气探勘累计获得探明储量超过2万亿立方米天然气,为实现四川盆地千亿方级天然气生产基地建设提供了坚实的资源保障。

实验室研发的特种凝胶堵漏材料成为解决我国储层大裂缝恶性漏失的抢险技术。 受访者供图

参与我国所有气田开发研究,

培养全国七成以上天然气开发技术骨干

“我们创建了我国天然气工程学科方向,被誉为‘天然气人才摇篮’”,在西南石油大学的国重实验室里,副主任郭肖说,“天然气开发、开采理论和技术研究,是我们的传统特色”。

他所言不虚。作为我国天然气开发理论与技术创新的源头,实验室一直引领着我国天然气开发技术发展。实验室参与过我国几乎所有气田的开发研究,一直是各大天然气田开发必然选择的合作伙伴,并且培养了全国70%以上的天然气开发技术骨干。

撇开专业术语,郭肖给川观新闻记者讲了一个15年前的故事。

2006年3月25日,重庆开县罗家2号井出现恶性井喷事故。开县罗家2井在修井过程中发现2200米左右套管破裂,与邻井罗家注1井相通,井底高压高含硫化氢天然气窜出地表,上窜速度高达每小时11万方。

现场汇集了全国多名相关知名专家,采用桥堵浆、水泥浆、工具等堵漏、压井方案多个抢险方案,均没能取得封堵效果。

情况紧急,现场指挥部决定采用实验室罗平亚院士等专家制订的“特殊凝胶堵漏压井技术施工方案”。这种封堵作业的关键材料就罗平亚自行研制成功的特殊化学处理剂——智能型凝胶堵漏剂系列产品。这是一种黏稠性极强的新型材料,能够对泄漏层进行较好的渗透和封堵。

在现场抢险人员通力合作之下,封堵一次成功,阻止了罗家2井井漏、井喷进一步恶化,化险为夷,为开县压井抢险立下汗马功劳。特种凝胶堵漏材料成为解决我国储层大裂缝恶性漏失的抢险技术。

继续往下说,郭肖感到为难。“油气藏开采是团队的工作,我们在开发方向有十几个团队,数代大师接力,很难三言两语概括。”说到在于四川盆地最密切的高含硫气、页岩气、致密气开发,他才有了兴致。

四川盆地川东北地区高含硫资源量丰富,保障高含硫气藏安全高效开发的分析测试属于世界级难题。郭肖介绍,实验室开展四川盆地高含硫气田持续攻关,研制系列高含硫气藏专用设备,实验揭示了高含硫气藏复杂渗流机理和管材腐蚀规律,为我国成为世界上少数几个掌握开发特大型超深高含硫气田核心技术的国家做出了重大贡献。

在页岩气开发方面,四川盆地南方海相页岩储层具有构造改造强、地应力复杂、埋藏较深、地表条件特殊等复杂特征。渗流机理极其复杂、开采关键技术难度大,国外开发技术不能适用。

实验室攻页岩气相关的多项科学问题,成为我国西南地区页岩气储层和流体分析测试最为完整的共享服务平台。其实验服务支撑了我国页岩气工业的发展,实现了我国页岩气压裂技术从无到有、从跟跑到并跑的重大跨越,丰富了我国压裂理论技术体系。实验服务支撑了“涪陵大型海相页岩气田高效勘探开发”获2017年国家科技进步一等奖。

在致密气开发方面,实验室针对我国西部产气主力气区致密气储层和流体分析测试,实验室解决了我国西部主力气区开发的渗流机理和开发关键技术,支撑了我国致密气年产量突破800亿。

在更为前沿的可燃冰开采领域。实验室首创固态流化开采理论和方法,2017年成功实施全球首次海洋水合物固态流化试采,有望形成我国最具潜力的国际“领跑者”原创性突破成果之一。世界水合物开发与研究大会因此首次在中国召开。

2017年5月,实验室原始创新的天然气水合物固态流化开采理论和方法,支撑了全球海上首次流化试采成功。  受访者供图

建设千亿方级天然气生产基地、实现碳中和,

它是中坚力量!

“留给我们的时间不多了”,2020年从法国回国的王晓光,加盟了成都理工大学,是实验室的新鲜血液。

他语速飞快。“欧美国家从煤炭转到石油花了将近100年,从石油转到天然气也是将近100年,然后再转向非化石能源。中国从碳达峰到碳中和只有30年。这意味着我们在转向石油天然气的同时,也要布局发展新能源,双举并行。”

这也印证着实验室下一步的发展方向。一方面,加快低碳天然气绿色勘探开发。

天然气虽然属于化石能源,但碳排放强度大约只有煤的一半,是国家支持规模化开发利用的清洁能源。西南石油大学校长赵金洲分析,在非化石能源成为主力能源之前,天然气将是全球、特别是我国实现能源从高碳向低碳转型的最现实能源。

截至2020年年底,四川省天然气(页岩气)探明储量5.18万亿立方米、年产量达432亿立方米,分别占全国的27.4%、22.9%。

按照《成渝地区双城经济圈建设规划纲要》,川渝两地要共同推进天然气资源勘探开发,2035年建成中国第一个千亿方级的天然气生产基地。在12月初召开的省委十一届十次全会上,四川提出到2025年,天然气(页岩气)年产量达到630亿立方米。

“根据自然资源部组织的“十三五”资源评价结果,四川盆地天然气总资源量38.84万亿立方米。” 李智武说到“未来四川天然气勘探开发潜力巨大。”

在此背景下,作为西部唯一的油气勘探开发类国家重点实验室,一个方向格外明确——继续发挥天然气突出优势,为四川盆地天然气资源优势转化为产业强势作出贡献。

而另一大方向,则是新能源。即将挂牌的天府永兴实验室,主要聚焦碳中和,剑指引领绿色低碳领域的技术创新突破。在天府实验室的三个研究部中,两校分别牵头组建零碳能源研究部和地热与碳汇研究部。而国重实验室,是筹建工作的中坚力量。

在成都理工大学宜宾校区,王晓光正忙着建设地热能综合利用示范项目。“在这个校区里,地下循环取热,就地在地面发电,教学楼、住宿楼、恒温泳池的供暖、制冷都靠地热能。”

王晓光说,四川地热资源丰富,储量大,盆地内地热能折合标准煤470亿吨。更难能可贵的是,盆地地热资源富集区与成渝地区双城经济圈高度重合。“这样的资源区与经济区重合的现象,在全国还是唯一”。王晓光认为,勘探开发地热能,可为双圈建设提供清洁、稳定的能源。

西南石油大学则把目光投向了低碳天然气绿色开发、氢能开发利用、二氧化碳绿色应用、固体氧化物燃料电池和光伏技术开发等十余个方向。例如,在油气田开发领域,剩余大量的油气无法用现有的技术开采出来,四川大批衰竭气田尚存在20-50%的剩余天然气。目前,西南石油大学科研团队正加快探索将剩余油气在地下原位制氢和制甲烷乙烷。其中的关键技术问题就是要建造油气地下原位制氢与高效利用的大科学装置。

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评论 1

  • 屋顶榭寄生 2021-12-20

    厉害了

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