巖心比黃金還值錢？“尋油找氣”之門的“金鑰匙”不是白叫的！

巖心猶如一部厚厚的地質(zhì)歷史教科書，記載著地層上億年的演化史，講述著一層層沉積的故事，成為石油地質(zhì)工作者探索地下資源奧秘、打開地下尋油找氣之門的金鑰匙。盡管探測地下地質(zhì)情況的新技術(shù)、新方法不斷出現(xiàn)，但巖心的作用仍然是間接探測方法不能替代的。小小巖心用跨越時間和空間的述說，幫助我們解開地下千米地層之謎，是油田科研最寶貴的基礎(chǔ)資料。有專家稱：“巖心的價值相當(dāng)于甚至超過同體積黃金的價值”。

巖心的獲取

方寸之間見天地，細(xì)微之處有乾坤。首先，讓我們了解一下巖心是如何從千米地下獲取到的呢？

鉆取巖心好比醫(yī)生診斷病情做病理切片，根據(jù)不同病情選取不同位置進(jìn)行切片。巖心是根據(jù)地質(zhì)勘查和油田開發(fā)研究需要，使用環(huán)狀巖心鉆頭及其他取心工具，從地層中取出的圓柱狀巖石樣品，或使用井壁取心器從井壁取的巖塊。常見的取心技術(shù)有常規(guī)取心、密閉取心、保壓取心、水平密閉取心、深井動力取心技術(shù)等，獲取的巖心尺寸從5厘米到20厘米各不相同，這些巖心借助各類實驗儀器帶你進(jìn)入一個色彩繽紛的微觀世界。

巖心的秘密

小小巖心到底蘊藏著哪些神秘信息呢？

（1）巖心能夠告訴我們地層形成的年代和古環(huán)境。就像通過年輪來鑒別樹齡一樣，通過鑒定巖心，可以獲取億萬年前介形蟲、葉肢介、孢粉等標(biāo)志性生物化石，再現(xiàn)生物—環(huán)境—氣候演變的全過程。目前共發(fā)現(xiàn)20多個門類445屬1263種古生物化石，從而確定出地層地質(zhì)時代。另外，巖心的顏色和產(chǎn)狀也能告訴我們地層形成時的古環(huán)境，如紅色巖心表示氧化環(huán)境，綠色為還原環(huán)境；水平層理代表水動力弱環(huán)境，波狀層理或交錯層理代表水動力較強(qiáng)的沉積環(huán)境，這是油氣勘探開發(fā)的重要基礎(chǔ)。

（2）巖心能夠告訴我們油氣是怎么生成的。石油主要是由古海洋、古湖泊中大量的藻類等有機(jī)質(zhì)在高溫高壓作用下經(jīng)過百萬、千萬年甚至億年演變而來的。通過分析巖心中生油母質(zhì)的數(shù)量、類型、品質(zhì)和成熟度，可以揭示地下巖層生油生氣潛力。運用色譜、色譜—質(zhì)譜、紅外光譜、鏡下鑒定等分析手段，明確油氣的生成特征、來自哪個層位、運移優(yōu)勢路徑，為油氣藏發(fā)現(xiàn)和資源量計算提供重要依據(jù)。

（3）巖心能夠告訴我們油氣儲存在哪里。油氣一般儲存在我們頭發(fā)絲幾十至幾百分之一大小的巖石孔隙中。研究巖心中骨架顆粒間和顆粒內(nèi)孔隙結(jié)構(gòu)，可以知道油氣儲存空間和流動喉道的大小、形態(tài)、連通特征。運用光學(xué)、電子、激光共聚焦顯微鏡觀察和CT掃描等手段，巖心分析實現(xiàn)了由毫米級向納米級、二維向三維的精準(zhǔn)刻畫，對油田勘探開發(fā)具有重要的科學(xué)指導(dǎo)意義。

（4）巖心能夠告訴我們油氣在地下是如何流動的。油氣儲存在巖心內(nèi)部幾納米到幾百微米的孔隙空間中，在壓力差作用下沿著孔隙和喉道滲流，并不像地面河水流動那樣明顯，肉眼是很難觀察到的。利用巖心微觀驅(qū)油、油水相對滲透率測定、潤濕性評價、核磁共振掃描等分析技術(shù)，準(zhǔn)確認(rèn)識評價油氣賦存狀態(tài)和滲流特征，為油氣高效開發(fā)提供可靠參數(shù)。

巖心的作用

“方寸之間，見微知著”。一代代石油人從研究巖心出發(fā)，開啟了征戰(zhàn)超級大盆地的一段段征途。一塊塊巖心見證了我國石油工業(yè)的發(fā)展，巖心在我國石油工業(yè)發(fā)展史上可謂功勛卓著。例如，大慶油田的勘探發(fā)現(xiàn)與高效開發(fā)和巖心有著密不可分的聯(lián)系，從松基3井到徐深1井，再到古頁油平1井，巖心在油氣發(fā)現(xiàn)和開發(fā)過程中發(fā)揮了不可替代的重要作用。

（1）巖心開啟了我國石油工業(yè)大門。20世紀(jì)初，國外學(xué)者普遍認(rèn)為中國貧油。1941年，國外求學(xué)的李四光歷經(jīng)磨難回到祖國，針對“中國貧油論”，他敢于質(zhì)疑，潛精研思，用腳步丈量祖國大地，開創(chuàng)性提出陸相生油觀點。1958年，黨中央做出石油勘探戰(zhàn)略東移的決策，將松遼盆地確定為石油勘探主戰(zhàn)場。來自全國各地的石油勘探隊伍齊聚松遼盆地，開始對這一地區(qū)進(jìn)行摸底勘探。1959年4月，在大同鎮(zhèn)高臺子隆起上第一口探井——松基三井開鉆。在井深1050米處連續(xù)6個井段取出的巖心中都見到了油浸和含油現(xiàn)象。這一基于巖心的重要發(fā)現(xiàn)，證實了松遼盆地蘊藏著豐富的石油資源。9月26日，一條黑色的油龍從井口噴涌而出，在陽光下閃耀著金色的光芒，標(biāo)志著大慶油田被發(fā)現(xiàn)了，掀開了中國石油工業(yè)史上嶄新的一頁。同時豐富和發(fā)展了陸相生油理論，打破了西方專家中國貧油論的論斷。松基三井珍貴的巖心也被定為國家一級文物，目前保存在大慶油田巖心館。

（2）巖心在認(rèn)識和開發(fā)油田中功不可沒。大慶油田開發(fā)初期，由于資料缺乏、經(jīng)驗不足，認(rèn)為地下儲層是湖相穩(wěn)定均質(zhì)沉積，為此采用大切割距行列注水開發(fā)，注水后，很快出現(xiàn)了水竄的現(xiàn)象。為找出矛盾的根源，科研人員通過上萬米巖心分析和對比，終于撥云見日，揭開地下大型陸相河流—三角洲儲層的神秘面紗，并創(chuàng)立了“分層開采、分類調(diào)整、接替穩(wěn)產(chǎn)”的開發(fā)模式，為油田年產(chǎn)5000萬噸連續(xù)穩(wěn)產(chǎn)27年提供了技術(shù)保障，創(chuàng)造了世界奇跡。

注水開發(fā)后還有近60%的儲量滯留在地下，為了進(jìn)一步提高采收率，經(jīng)過數(shù)千次巖心驅(qū)替實驗和理論計算，首創(chuàng)聚合物黏彈性驅(qū)油理論和低酸值原油與表面活性劑匹配關(guān)系理論，開創(chuàng)了化學(xué)驅(qū)技術(shù)先河，從室內(nèi)研究到先導(dǎo)試驗、擴(kuò)大試驗，再到工業(yè)推廣，實現(xiàn)采收率從水驅(qū)40%到聚合物驅(qū)50%再到復(fù)合驅(qū)60%的不斷超越，大幅度提高采收率由不可能變?yōu)榭赡堋?/p>

（3）巖心在頁巖油勘探開發(fā)突破中發(fā)揮了重要作用。對于頁巖油，很多人并不陌生。美國正是依靠頁巖油氣的革命，實現(xiàn)了能源獨立。不同于國外已經(jīng)成功開發(fā)的海相頁巖油，我國頁巖油主要為陸相頁巖油。其分布不穩(wěn)定、成熟度低、滲流能力差、開采成本高，殼牌、BP等國際大公司對古龍頁巖油開展前期評價研究，他們給出的答案是：尚未在全球范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)類似具有商業(yè)開發(fā)價值的頁巖油，勘探開發(fā)風(fēng)險非常高。而對于頁巖油的勘探，大慶石油人始終沒有放棄在頁巖中找油的夢想，基于勘探基礎(chǔ)理論大膽探索，在頁巖廣泛分布的湖盆中心部署古頁1井，連續(xù)取心449米，研究表明頁巖儲集能力好、孔縫連續(xù)富油。為了驗證頁巖產(chǎn)油能力，在含油富集段部署古頁油平1井，日產(chǎn)油氣當(dāng)量40.9噸，實現(xiàn)陸相頁巖“生”油到“產(chǎn)”油的革命性突破，意義堪比“松基三井”。通過5萬塊巖心實驗分析研究，突破了儲集性差、含油性差、流動性差和可壓性差的傳統(tǒng)認(rèn)識，創(chuàng)新性提出“原生源儲原位成藏”理論，松遼盆地北部估算頁巖油資源量百億噸以上，展現(xiàn)出縱向多層、平面滿盆含油大場面，成為建設(shè)百年油田的重要戰(zhàn)略接續(xù)，實現(xiàn)了“大慶底下找大慶”的夢想。

巖心在新能源開發(fā)利用中再顯風(fēng)采。大量的巖心綜合研究表明，松遼盆地除豐富的油氣資源外，地下深部也蘊藏著巨大的地?zé)岬染G色新能源。通過我國第一口白堊紀(jì)大陸科學(xué)鉆探井——松科1、松科2井巖心研究，發(fā)現(xiàn)地下4000～5000米埋深、距今1.7億年的巨大干熱巖層。這里有200℃以上高溫，被稱為“地下鍋爐”，是我國陸上面積最大的熱盆，總資源折標(biāo)煤1.1萬億噸，相當(dāng)于我國近30年標(biāo)煤消耗量。巨大熱能是寶貴的綠色清潔能源，是油田未來多資源協(xié)同低碳開發(fā)的主戰(zhàn)場。

結(jié)語

歲月悠悠，石語涓涓。巖心作為科學(xué)探索的“金鑰匙”，見證了地球的一次次演變，記錄了地球歷史的每一次呼吸；巖心作為探尋地層深部秘密的“望遠(yuǎn)鏡”，以其獨特的價值和重要性，為石油工作者勘探開發(fā)資源提供了科學(xué)“標(biāo)尺”；巖心作為尋油找氣的“藏寶圖”，打開了地下油氣資源寶藏的大門，巖心也見證了我國石油工業(yè)的發(fā)展和壯大。讓我們珍視這些古老的“石頭”，繼續(xù)發(fā)掘地球深層的奧秘，巖心必將引領(lǐng)我們向更難、更廣、更深的領(lǐng)域邁進(jìn)，在接續(xù)奮斗中再創(chuàng)新的輝煌。

作者：溫靜 石磊 張鴻 吳佳憶（大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院）