融合与创新并进提速非常规油气开发——访中国石油大学(北京)地质地球物理综合研究中心主任孙赞东教授

文/庞贝 高妍 陈硕

融合与创新并进提速非常规油气开发
——访中国石油大学(北京)地质地球物理综合研究中心主任孙赞东教授

文/庞贝 高妍 陈硕

从常规到非常规——化石能源发展的必然趋势

能源是人类赖以生存和发展的物质基础，人类文明的每一次重大进步都伴随着能源的改进和更替。而在所有的能源资源中，石油、天然气和煤炭占世界初级能源消费量的89％，油气资源所占比例达到60％。

作为一种重要的能源形态，石油自被发现以来，就被当作一种战略资源，成为大国争夺的焦点。综观20年来美国发动的对外战争就会发现，石油，对于战争机器的发动有着不可低估的影响力。这一现代工业的黑色血液，无疑在一定程度上影响着一个国家迈向繁荣的脚步。

然而，统计结果显示，目前常规石油产量已开始出现下降趋势。有关专家预测，常规油气资源产量将在未来10年内达到峰值。在此背景下，一些开发难度大、地质条件复杂的非常规油气资源，将成为保障能源供应的必然选择。

所谓非常规油气，据中国石油大学(北京)地质地球物理综合研究中心主任孙赞东教授介绍，是指在现今经济、技术条件下，不能完全用常规方法和技术手段进行勘探、开发与加工利用的油气资源，主要包括煤层气、页岩气、致密砂岩气、油页岩、油砂油等。

世界能源理事会曾指出，由于近年来新技术的出现，从世界范围来讲，非常规油气资源的开发利用潜力是很大的。一是非常规油气是常规油气的最佳补充能源；二是技术进步促使开发成本下降，是非常规油气开发高速发展的根本原因；三是高油价和良好的政策环境，加速了非常规油气资源的开发。

“由于非常规油气巨大的资源量和随着技术发展而变得越来越低的开发成本，及持续处于高位的国际油价，使非常规油气资源存在着极大的商业开发价值。但是非常规油气无论是在勘探方法还是开采技术上，都比常规油气困难得多，因此加强对非常规油气勘探开发技术的研究，是保证21世纪油气生产可持续发展的必然选择。”原中国石油工业部部长王涛表示。

2011年8月1日，由孙赞东教授主持召开的“世界非常规油气开发与生产高峰论坛”在北京举行。此次会议由美国勘探地球物理学家学会(SEG)、中国石油学会(CPS)及中国石油大学(北京)联合举办。会上，国内外近百位业内专家汇聚一堂，在为期6天的时间内，进行了40场学术报告，共同探讨非常规油气开发与生产。

会议之外，非常规油气开发与生产显然已经不再是一项动议。除甲烷水合物外，非常规油气在一些国家都得到开发利用并见到了显著成效。如加拿大、委内瑞拉和俄罗斯等国家从油砂中生产大量石油，澳大利亚、阿根廷、埃及等国家从低渗透油藏中开采石油均见良好效果。美国开发煤层气最早、时间最长，现已有一系列的勘探开发利用技术和相应的鼓励煤层气开发的政策。

立足国内来讲，“非常规油气关键技术研究是中国‘十二五’乃至‘十三五’重点攻关方向”显然已经成为中石油、中石化和中海油三大巨头的共识，它们已经对于这块蛋糕“磨刀霍霍”。

这三大巨头在选择上的雷同当然不是巧合，在其背后，均有深刻的资源考量：我国非常规油气资源非常丰富，其中，煤层气资源量居世界第三位；油页岩资源量居世界第四位；油砂资源重点分布在准噶尔、柴达木、松辽、鄂尔多斯、塔里木、四川等大盆地中。11个主要盆地占全国地质资源量的97.6％，可采资源量的97.5％。

这无疑是一块大蛋糕，但是“想吃”与“能吃”之间，还不能划上等号。

目标与可能之间——瓶颈何在？

“有些鱼，不是不好吃，而是刺太多。有的人怕刺，就不吃了。”孙赞东教授如是说。

非常规油气的“刺”在哪里？

我国的非常规油气勘探开发仍处于起步阶段，且面临着因历史悠久而表象更加复杂的地质状况。非常规油气在我国存在点多、面广、开采难度大的特点，其评价方法、开采方式、应用技术等方面与常规油气存在巨大差异。具体来讲，有如下几个方面：

一、非常规油气地质条件具有复杂性和特殊性：非常规油气藏成藏条件复杂，储层致密，非均质性强，不同类型资源各具特点。油页岩和致密砂岩属非常规储层，渗透率极低；煤层气储层具有含气非均质性强、渗透率低、储层压力低、含气饱和度低等特点。因此，非常规油气的勘探发现对地质理论的要求更高。

二、开发技术适用性差。目前非常规油气的开发主要借鉴常规的经验，尚未形成独特的技术，例如，与常规石油相比，重油的主要特征是高黏度和高密度。因此，它们的开发利用需要额外的开采工艺和加工过程，这就给开采开发带来了很大困难。

三、综合利用效率低，环境污染严重。在油砂、油页岩的开发利用过程中，产生的“三废”(废水、废气、废渣)有可能对环境造成极大影响，目前还没有形成有力的应对措施。

此外，非常规能源复杂的地质结构和特殊的物理化学性质也成就了其不易监测的难题。

针对此种情况，孙赞东教授在其编著的《非常规油气勘探与开发》中提到：“对于三种非常规石油资源，提高价值、降低成本并减少对环境影响的技术会对产量日益增长的油砂、超重油和页岩油的开发产生最积极的影响。有很多种方法都在试图达到这样的目标，但是并没有一种可以适用于各种非常规石油资源开发的简单且易于操作的方法……”

那么，如何才能够实现技术突破？

孙赞东指出，从常规到非常规，面对更为复杂的地学问题，我们唯一的出路就是采用全新的、综合的地球物理监测手段来指导其勘探开发，将地质、地球物理、油藏工程等各学科内容相互融合，改变以往“各自为战”的状态，既强调各学科技术在不同阶段的专注性，又注重整体研发应用过程中各学科的相互融合，并在融合的基础上加强技术创新，最终突破瓶颈实现大发展。

孙赞东(左二)在SEG非常规论坛上与Exxonmobil参会者合影

融合与创新并进——技术致胜

“21世纪，各国拼的不再是武器，而是技术和资源。只有掌握了技术制高点，占据了资源，才能够在国际社会上占有主动权。”采访中，孙赞东丝毫不掩饰对技术的推崇。

如何用技术吃到“非常规”这条多刺的鱼，这是孙赞东多年来致力的研究方向。

作为国际上知名的油藏地球物理学家，他将岩石物理、储层预测、各向异性和多波多分量等研究融为一体，在多年的研究和实践过程中掌握了地质、地球物理、油藏工程三者相结合的技术，擅长采集、处理和解释一体化，特别在复杂碳酸盐岩储层研究方面掌握和研发了大量国际先进技术，积累了丰富的实践经验。

2007年9月24日，中国石油大学(北京)地质地球物理综合研究中心成立，孙赞东出任中心主任。该中心依托于油气资源与探测国家重点实验室，致力于解决实际地质问题，力争为我国油气资源预测与勘探作出贡献。

5年时间，从无到有，研究中心在孙赞东主任的带领下，已经形成了30余人的科研团队，并拥有IBM四核刀片并行计算机，配套高速高性能存储空间、多台Linux/Unix工作站等高端设备。他们始终坚持走产学研相结合的路线，以叠前叠后相结合为手段，以解释性处理为途径，采用多方法、多资料相融合来进行“叠前岩性，叠前流体”预测。

研究中心针对我国特有的复杂地质情况，从叠前地震资料入手，以开发地震资料和油田生产动态资料为基础，建立了完备的地质模型和油藏模型，研究和发展出了各种先进的综合地质地球物理技术。这套技术能够准确有效地提取地质信息，为岩性油气藏的描述、勘探和开发提供技术服务，有利于实现油藏综合管理，推动能源可持续发展。

利用综合地质地球物理技术，通过大量深入细致的研究和实践，孙赞东在原本研究的基础上，创新式发展出符合我国各油田地质条件的多种储层预测技术和方法。值得一提的是，孙赞东带领团队初步研制并集成了一套针对复杂碳酸盐岩储层及流体的地震预测配套技术，对塔里木盆地复杂碳酸盐岩储层预测具有重大意义，得到了生产单位及国内外地球物理学界的认可。而中心在辽河油田兴马地区陆相深水重力沉积精细储层预测和页岩油气等非常规能源的新技术研发方面也取得了突破性进展。

以目前正在进行的塔里木盆地复杂碳酸盐岩储层预测工作为例，由于形成年代久远，历经反复地下构造运动，又经多重外力作用、风化剥蚀，塔里木地区碳酸盐岩最终展现在我们眼前的，是一个个构造极为复杂的溶蚀孔洞。与常规油气储存方式不同，石油就存在于这些孔洞岩石的孔隙或裂缝中。

面对复杂的地质条件，孙赞东采取了叠前叠后相结合技术，提高弹性波(包括纵波和横波)分析，采集提取更准确的地质信息，为油气资源描述和勘探提供有效信息支撑。

“我们以往只注重叠后，只分析纵波信号。解决问题并非以尊重问题本身的复杂性为出发点，而仅从某一角度单尺度进行考量，这种思维方式和工作方法必定会造成预测结果的偏差。”孙赞东指出，这是我国这一技术与国际存在较大差距的原因，它要求我们的研究人员必须走向叠前，最关键的是如何做好叠前。

叠前技术的精髓是强调各学科的融合，包括叠前反演技术、岩石物理研究、地震保幅处理研究等一系列手段，是多学科综合的一整套技术。

“就是用数学的方法、物理的原理解决地质问题。”孙赞东简单概述，但要真正做到，则要求研究人员具备多学科的理论知识和科学素质，具备“多学科的脑子”，“得懂问题(地质)，懂手段(地球物理)，懂怎么把油弄出来(开采工艺)……”

实现了“宏观上的大综合”，还要做到“微观上的小综合”。比如解决地质问题时，需要将岩石物理、振幅处理、反演算法等多个不同学科结合，“怎样才能更好地结合在一起，对一个问题进行综合性描述？”这其中处处彰显学科融合的重要性，而学科融合正是解决高难问题的关键。

实践证明，这套融合了地质、地球物理、油藏工程等学科的技术能够适应塔里木盆地复杂的地质情况，对于解决复杂碳酸盐岩储层的预测和勘探找油行之有效。

呼吁创新氛围——代表中国

所谓“时势造英雄，英雄就时势”。在改革发展中阔步前进的中国，对于那些渴望自我实现的各界英才无疑具有强大的吸引力，而他们的加入，无疑使新时期共和国迈向繁荣的脚步更加迅捷坚定。

2007年，在原石油工业部王涛老部长和中国石油大学张一伟老校长的鼓励下，孙赞东放弃年薪32万美元的稳定工作回国发展。他带来的，不仅有先进的储层探测技术、丰富的石油勘探经验，更重要的是紧贴国际的石油勘探创新理念。

“能源是国家发展的基础。我们要实现经济转型，从大国走向强国，必然要也必须要做到技术领先，而创新是技术领先的唯一出路。”“我们现在仍然处在追赶的位置上，没有创新就赶不到前面去。”——这是一种源自内心的使命感，其中包涵了对自我价值的期许，也包涵了以时代使命为己任的急切。

“通过技术应用解决油田现有复杂问题，再用获取的经费思考、解决更深层次的问题，最终总结规律，上升到理论，实现创新。”这是孙赞东的创新模式。多年来，就是遵循着这样的模式，孙赞东逐步推动着中心的发展，也为油田解决了一系列实际问题。勘探开发新技术、新设备、新工艺的应用，不仅提高了能源资源的综合利用水平、节约能源，而且加快了企业的产业技术升级，提高了其市场竞争力。

“哪个行业都一样，想往难的地方走，获取更多利益，就必须提升技术含量，而技术进步除了要靠科研人员的努力，和谐融洽的大环境同样重要。”目前我国科技创新环境的改善，同科技决策者意识的提高紧密相关，因为社会环境的形成、氛围的营造，很大程度上依赖政府和相关部门的引导。因此，“决策者是否知道这项新技术，是否了解、重视，是否清楚它为我们的生产力所能带来的效益至关重要。我们的科技决策者，应该以更加开放的心态相信、了解和接纳新技术、鼓励研发新技术、推动应用新技术，积极推动科技创新。”“政策制度、管理模式、奖励机制等软环境的完善，无疑会为科学公正创新平台的构建提供支撑，会成为创新思维茁壮成长的土壤、阳光和肥料。”

凭借不断创新的技术和手段，中心逐渐与油田建立了紧密合作关系，其研究成果也逐步得到认可。但孙赞东并不满足于已有的成果，他心里埋藏着更大的目标。

“十二五”期间，中心将仍以塔里木盆地复杂碳酸盐岩储层探测勘探、辽河油田新技术研发、南中国海油气勘探三个平台为依托，全面推进以地质、地球物理、油藏工程等学科融合为主线的科技创新，在这个思路下，努力实现非常规油气勘探开发技术创新。“我们希望能通过努力，把这套技术方案做成国家样板，让更多的人知道这套技术对于解决复杂地质问题的实用性和先进性，最终得到世界认可。”

知天命之年，孙赞东比以往更清楚未来的路。他希望自己的努力得到最高价值的回报，渴望更多的人拥有开放宽容的心态，期望有更融洽科学的创新环境和平台……但他也清楚，这些并不是一朝一夕凭一己之力能够完成的，需要时间，需要等待。

“我们要创新，要让世界认可，让世界觉得我们做的东西确实是他人没做过而我们做得很好，最重要的，这个东西上面写着‘中国’。”这是他当年毅然回国的原因，也是他始终坚守的目标和动力。

孙赞东教授(左)在国际会议上与东方公司总经理王铁军合影

孙赞东教授(中)与部分学生在地质地球物理综合研究中心第一届年会上合影

“每个人的一生都有一个轨迹。人在职场的时间是有限的，我今年50岁，还可以再干20年，大干最多10年。在今后的日子里，我希望自己留下的轨迹是这样的——我，我们，代表中国石油大学，代表中国，做了很多外国人没有做成的事。”

孙赞东，1961年生，湖北黄冈人，加拿大卡尔加里大学博士。现任中国石油大学(北京)地质地球物理综合研究中心主任，特聘教授，博士生导师，中国石油东方地球物理勘探公司高级技术顾问。

国际著名的油藏地球物理学家，长期致力于油藏地球物理学研究，内容涉及岩石物理、保幅处理、反演算法、储层介质弹性特征、油藏建模、油藏描述、压力预测、流体预测、时移地震方法等诸多方面。迄今为止，已有近30年从事国内外知名大石油公司(1984年～1987年，原中国石油工业部石油勘探开发科学研究院；1993年～2007年埃克森美孚等)在全球范围内的石油勘探开发与生产以及技术研发工作经验。

现为中国石油学会地球物理专业委员会会员，SEG(美国勘探地球物理学家学会)全球事务理事会、中国指导委员会、开发与生产委员会、研究委员会委员。2011年担任SEG D&P(开发与生产)高峰论坛主席，同时主办 2011年SEG年会的两个研讨会，被评选为2012年SEG东亚和南亚荣誉讲师。

自回国以来，为发展适合中国石油经济的全球勘探战略提供技术支持，先后负责参与国家与省部级重大项目近20项，在我国西部塔里木盆地复杂碳酸盐岩储层预测及辽河兴马地区陆相深水策略沉积精细储层方面取得了突破性进展，为推动中国石油勘探与开发技术的进步作出了重要贡献。