《中國(guó)天然氣成因及鑒別》提出煤系烴源巖以成氣為主成油為輔,形成了完善的煤成烴理論;建立了中國(guó)無(wú)機(jī)成因二氧化碳地質(zhì)理論,發(fā)現(xiàn)并證實(shí)了世界上第一個(gè)無(wú)機(jī)成因烷烴氣工業(yè)氣藏,推動(dòng)指導(dǎo)天然氣理論由二元論走向多元論;建立了含硫化氫天然氣的形成機(jī)制和預(yù)測(cè)技術(shù),發(fā)現(xiàn)TSR對(duì)儲(chǔ)層具有明顯的溶蝕改造作用、對(duì)原油裂解的發(fā)生具有驅(qū)動(dòng)和催化作用等建設(shè)性作用。
該項(xiàng)目創(chuàng)造性地發(fā)展了各類(lèi)天然氣的鑒別理論和方法,形成了完善的天然氣成因鑒別理論,使我國(guó)天然氣成因鑒別理論處于國(guó)際前沿水平,對(duì)指導(dǎo)中國(guó)天然氣成因判識(shí)與氣田的預(yù)測(cè)和發(fā)現(xiàn)發(fā)揮了重要作用。
“十二五”剛剛開(kāi)啟,中國(guó)石油科技領(lǐng)域傳來(lái)好消息,由中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院中科院院士戴金星率領(lǐng)張水昌、郝芳、李劍、朱光有等完成的“中國(guó)天然氣成因及鑒別”重大成果榮獲國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)(一等獎(jiǎng)空缺)。
30年來(lái),《中國(guó)天然氣成因及鑒別》研究項(xiàng)目組,圍繞三大科學(xué)問(wèn)題,即煤系能否成為天然氣勘探的主體和無(wú)機(jī)成因烷烴氣能否形成商業(yè)性天然氣藏、原油裂解成氣過(guò)程中硫酸鹽熱還原作用(TSR),先后從石油與天然氣地質(zhì)學(xué)、有機(jī)地球化學(xué)、實(shí)驗(yàn)地球化學(xué)等方面,對(duì)煤成烴作了連續(xù)深入的研究,取得了“三個(gè)重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)”,建立了被國(guó)際公認(rèn)的“一套鑒別方法”。
在這三個(gè)重要理論和一套鑒別方法的指導(dǎo)下,中國(guó)在煤成氣領(lǐng)域、無(wú)機(jī)成因氣領(lǐng)域和含硫化氫天然氣領(lǐng)域均取得重大勘探突破和發(fā)現(xiàn),中國(guó)煤成氣地質(zhì)儲(chǔ)量較煤成氣理論出現(xiàn)前增長(zhǎng)了217倍,煤成氣儲(chǔ)量在全國(guó)探明天然氣儲(chǔ)量中占的比例從9%增長(zhǎng)到69%。
如果說(shuō)陸相生油理論的提出,支撐了半個(gè)世紀(jì)以來(lái)中國(guó)石油工業(yè)的快速發(fā)展;那么天然氣成因理論的建立,則成為支撐中國(guó)現(xiàn)在和將來(lái)天然氣工業(yè)發(fā)展的重要理論,與陸相生油理論并駕齊驅(qū),推動(dòng)中國(guó)油氣工業(yè)快速可持續(xù)發(fā)展。
煤系能否成為天然氣勘探的主體?
從一元論走向二元成氣論,我國(guó)煤成氣理論日趨完善,改變了單一成因的油型氣勘探歷史和勘探方向,為開(kāi)辟中國(guó)天然氣勘探新領(lǐng)域奠定了扎實(shí)的理論基礎(chǔ)
天然氣的來(lái)源和成因是決定天然氣資源潛力的重大理論問(wèn)題。長(zhǎng)期以來(lái),世界上主體天然氣資源一直以有機(jī)的油型烷烴氣為主,直到上世紀(jì)40年代,德國(guó)人提出煤系(煤與其中泥巖)不僅能形成天然氣,而且可運(yùn)移出來(lái)形成氣田。煤成氣在世界上引起重視。
上世紀(jì)80年代之前,我國(guó)陸相生油理論占主導(dǎo)地位的觀點(diǎn)是“低等水生生物來(lái)源的有機(jī)質(zhì)(腐泥型有機(jī)質(zhì))生油、高等植物來(lái)源的有機(jī)質(zhì)成煤,有工業(yè)價(jià)值的天然氣主要來(lái)源于腐泥型有機(jī)質(zhì)及原油裂解(油型氣)”,煤系可形成瓦斯氣(以甲烷為主),但煤系沒(méi)有被作為氣源巖,被視為油氣勘探的禁區(qū)。
基于傳統(tǒng)認(rèn)識(shí),我國(guó)指導(dǎo)勘探天然氣理論的是只有腐泥型泥質(zhì)巖和碳酸鹽巖才是氣源巖,即以油型氣理論指導(dǎo)勘探天然氣(一元論),中國(guó)天然氣勘探進(jìn)展相當(dāng)緩慢,而且主要限于四川盆地。1978年我國(guó)天然氣累計(jì)探明儲(chǔ)量為2264億立方米,僅相當(dāng)于2009年以前累計(jì)天然氣儲(chǔ)量的3.5%。
我國(guó)煤炭資源十分豐富,煤系有機(jī)質(zhì)生氣機(jī)理是什么?煤系能否形成大量天然氣并聚集成藏,成為勘探新領(lǐng)域?上世紀(jì)70年代末,戴金星開(kāi)始研究煤系成烴,特別是80年代初煤成氣的開(kāi)發(fā)研究被國(guó)家確立為重點(diǎn)科技攻關(guān)以來(lái),針對(duì)拓展天然氣勘探領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題,揭示出煤成氣理論“在成煤的過(guò)程中成烴作用,以氣為主,以油為輔”的本質(zhì)。80年代中期,戴金星運(yùn)用煤成氣理論先后預(yù)測(cè)了5個(gè)大氣田,但由于當(dāng)時(shí)地質(zhì)界對(duì)煤成氣認(rèn)識(shí)所限,這些論點(diǎn)在以后的十幾年中才逐漸得以證實(shí)。其中,克拉2是現(xiàn)在中國(guó)儲(chǔ)量最大、豐度最高的氣藏。煤成氣研究被勘探證實(shí)后,豁然開(kāi)朗。