据《央视新闻》12月1日报道:长庆油田在甘肃省庆阳市环县洪德地区勘探获得重大突破,发现地质储量超亿吨级整装大油田。目前,长庆油田已在洪德地区提交石油探明储量5024万吨,预测石油储量5620万吨。
中国石油长庆油田分公司副总经理牛小兵表示,陇东地区超亿吨级整装大油田的发现标志着鄂尔多斯盆地西部断层复杂区域石油勘探获得重大突破,开辟了盆地西部石油勘探开发新领域。
有一些朋友知道我以前是搞石油的,所以在后台留言让我写写这件事。
今天我们就和大家说说这件事,相信您看完这篇文章后能对石油的形成、勘探、开发等方面有一个更加清晰的认识——这篇文章我们在四年前写过,很多人都没有看过,这次进行了一定程度的修改和完善,已经看过的朋友可以加深下理解,因为真的很有用,至少能装逼。石油和天然气被喻为工业的血液,没有石油和天然气整个人类的工业发展将很难运转下去:飞机飞不了、坦克开不了、工厂机器无法运转……当今世界围绕石油和天然气的斗争依旧广泛的存在。其中最重要的一点就是:中东地区拥有丰富的石油和天然气资源。石油如此的重要,是大国博弈和发展经济的要点之一,但是很多人根本不懂石油,在网络上乱分析。有时,他们搞不清楚问题,只能编造出很多的阴谋论(否则他没有办法解释一些新闻),误导了很多人,所以今天我们系统的给大家分析下石油和天然气。
想要搞清石油和天然气的来源,涉及的方面非常的多,从地球科学、构造地质、沉积学、地球化学、矿物学、生物学、化石学、地球物理勘探、油藏工程……大大小小的,涉及到几十个专业吧。这绝对不是吹牛哦,真有这么多的,因为一个完整的理论体系涉及的方面绝对不是我们普通人所能想象的,它需要从方方面面的论证。这个可能会颠覆大家的理解的,因为大家都认为时间和空间都是无穷无尽的,怎么可能存在“起点”和“边界”呢?
这个理论的大体意思是:在宇宙诞生之前,是一片虚无,一个点突然发生了爆炸,然后就形成了我们今天的这个宇宙。
相信很多人在网络上看过这么一句名言:宇宙起源于没有昨天的那一天!
比如,如地球自转一周是一日,公转一周是一年,国际计量大会定义铯-133原子在绝对零度时的振荡频率为一秒……既然在宇宙诞生之前是一片虚无,没有任何的物质,那么自然也就没有空间和时间。我们所说的宇宙里面包含了各种各样的物质,比如星体、光线(各种宇宙射线)、暗物质、电磁波等。但是,在宇宙之外是没有这些的,什么都没有,一片虚无。如果我们把这个“球形”当成宇宙,那么“球形”之外的地方就是虚无。
就是科学家在观察这个“烟花”的过程,发现它们还在不断的向外扩张,然后倒推出来的:既然宇宙在不断的扩张,那么前一秒肯定没有那么大,再前一秒可定更小……然后一直的向前倒推,最终发现它们起源于同一个点,这个点叫做“奇点”。你给弹簧施加一个力,然后弹簧就会弹出去,弹到极限后就会收缩回来。现在宇宙不是在膨胀吗,膨胀到一定程度以后就会收缩,然后越缩越小,最后变成一个点,然后这个点到了极限后就爆炸,爆炸后就膨胀,膨胀到极限后就收缩,然后再爆炸……所谓的“黑洞”并不是一个“洞”,而是一个天体(就像地球一样),只不过它的引力非常的大,任何都东西都能被它吸引过去,就连光都逃不过,所以我们观察不到它。
巨大的引力将所有的东西吸引到一起不断的压缩,最终面积越来越小、质量越来越大。
下面这张图片就是科学家观察20年后通过计算机模拟“拍摄”出来的黑洞图片,不知道你们看出来啥没有?反正我是看不懂。你可以告诉他:因为宇宙收缩到一定程度了,小的不能再小的时候,自然就爆炸了。
但是,这些都是一些科学家通过观察得出的一种推论和假设,甚至通过一些计算预测了一些东西,有些甚至已经被证实了。“奇点”发生爆炸后,爆发出巨大的热量和能量,产生了大量的粒子,然后这些粒子不断的往外扩散。
随着这些粒子不断的向往扩散,温度不断的降低,这些粒子彼此结合,慢慢的形成了电子、原子和分子等,然后这些粒子不断的碰撞、聚集,就像“滚雪球”一样,越来越大,慢慢的就形成一个一个星球。
地球刚诞生的时候,温度非常的高,全部都是熔岩,后来温度慢慢的降低了,熔岩也慢慢的冷却……
也就是说,在地球冷却以后,地球上除了液态的岩浆和固体的岩浆岩外,没有其它任何岩石,所以在地球上广泛的存在岩浆岩——在地球的任何一个地方向下钻,一定会钻到岩浆岩,如果钻到岩浆岩那么就没有必要再继续下去了(这点很重要)。
随着温度的降低,地球表明的熔岩变成固态的岩浆岩,然后在漫长的时间内,携带水的彗星不断撞击地球上,将水带到地球上,这些水聚集在岩浆岩的低洼处,慢慢的就形成了今天的湖、河、海。有了水,然后就慢慢的诞生了生命,产生了动物和植物。水流和这些动植物,不断的破坏这些岩石,然后不断的死去,变成泥。这些泥和一些被破坏的岩浆岩混合在一起不断的堆积下来,越积越深,被不断的压实,然后就形成了另外一种岩石:沉积岩。
地球的内部是液态炙热的岩浆和固态的铁镍,表面主要就由这三种岩石组成:岩浆岩、变质岩和沉积岩。
或许有人会问:你怎么知道地球的内部是岩浆?你进去看过?我当然没有进去看过,这也是科学家通过观察和研究后得出的结论。
或许你又会问:难道火山喷发出来岩浆,你就认为地下其它地方也有岩浆?这个地方有石油,难道说其它地方也都有石油?所以,除了观察以外,还要有其它证据来证明:地震波。我们在地面向地下发射一个地震波,在地球3000公里的地方横波消失了,而横波是不能在液体里传播了,所以你说不是液态的岩浆是什么?
事实上,地球内部不仅仅有液态的熔岩,在最内部还有液态和固态的铁和镍,也是通过声波在不同的物质里传播速度推测出来的。上面说过,地球诞生的时候其实只有岩浆岩,有了水和生命以后,不断的破坏这些岩浆岩,这些被破坏了的岩浆岩里面夹杂着动植物的死亡后的残留物不断的堆积形成另外一种岩石:沉积岩。
就是大量的动植物死亡以后的残留物,不断堆积形成的。
泥岩里面含有大量的动植物死亡后遗留下来的有机质,这些有机质不断的被堆积,越堆越深,所受到的压力和温度也越来越高,慢慢的这些有机质就变成了石油和天然气。以前农村就弄过沼气池:你只要把植物和动物的粪便什么放进一个封闭的池子里发酵,然后就会产生沼气,可以用来生火煮饭、发电等。
所以,动植物的死亡后遗留下来的有机质是可以形成石油和天然气的。第一,我们在地球深处的泥岩层里面发现了“干酪根”。这个是石油化学中的一个专业术语,具体的我们就不说了。简单的举个例子大家就懂了。
比如说酿酒的时候,你会把各种粮食煮熟后混合在一起发酵,然后慢慢的就会产生酒对吧。你在不同的时期观察这些发酵的粮食,然后就能推断出会在多长时间内形成酒。
所谓的“干酪根”就是指有机质转化成石油和天然气的过程中有机质的成熟程度,类似于“不同发酵时间的粮食转变成酒的程度”。
第二,我们已经发现的绝大多数的油田都存在于沉积岩之中。人类在很久以前就发现了石油,在公元前10世纪的时候,古埃及、古巴比伦和印度等文明古国就已经采集天然沥青。中国在宋朝的时候就有石油的明确记载,沈括在其著作《梦溪笔谈》中写道:“鄜、延境内有石油……颇似淳漆,燃之如麻,但烟甚浓,所沾幄幕甚黑……”既然能够观察到,那么就可以根据现象进行总结:这些石油几乎全部在沉积盆地中,而不是高山上。
所以,地球科学学家(包括地球物理、地球化学、地质学家、古生物学家等)根据观察到的现象,然后进行推理、预测,再然后验证,最终形成了一整套的石油形成理论。大体的原理我们知道了,按照上面的说法,我们该如何的找石油?因为山一般都是火山喷发出来冷却后的岩浆岩,那个岩石里面没有有机质,是不能产生石油的,所以你到都是岩浆岩的地方找石油是找不到的。你只能到沉积岩里面找石油,因为生成石油的泥岩属于沉积岩。
岩浆岩受到风化作用或动作植物的破坏,变成小碎块,然后在风、水等的作用下向低洼的地方堆积,就成了富含有机质的沉积岩。所以,沉积岩主要分布在低洼的地方。
就是岩浆岩被风化以后的产物,经过风、水等不断的搬运、筛选最后聚集在一起。
比如,前几年在新疆塔里木发现了万亿立方的天然气。在塔里木就有一个中国最大的沙漠(世界第十大沙漠)——塔克拉玛干沙漠。这些沙子就是因为周边的山上的岩浆岩被风化后形成的一种。岩浆岩里面也有很多的成分,主要有硅镁矿物和铁镁矿物,其中硅镁矿里面就含有SiO2——这个就是沙子的主要成分。
岩浆岩被风化以后经过水流的不断的冲涮,最后把各种各样的矿物都筛选出来——由于不同的矿物质量不一样,所以最后同一种物质会聚集在一起。比如鹅卵石非常的大、非常的重,所以它最先沉积下来;沙子比较小,所以它能被水流带的更远,在远一点的地方沉积下来;泥,就更小了,被携带的更远……这些沙子和泥不断的被压缩到地下几千米的地方就会形成岩石,就做“砂岩”和“泥岩”,或砂泥混合的岩层——其中泥岩主要生油,砂岩主要储油。
对,去找泥岩,因为泥岩里面含有大量的有机质,是生成石油必要条件!
有人怀疑道:哪里来的那么多动植物的尸体来形成石油?很多人把动物当成了牛羊猪这些,把植物当成花草树这些,事实上地球上最多的动植物并不是这些,而是微生物:细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生生物、显微藻类等。因为他们认为:陆地上的湖泊里产生的有机质不够多,难以形成大规模的油田,真正的大油田都是海相沉积。这里顺便说一下:在很久很久以前,现在的东部沿海地区全部是在海里的。现在东部沿海地区不像山区,这些区域非常的平坦,几乎都是泥岩,就是因为海水退却或地质运动抬升后遗留下来的。既然东部沿海地区的都是沉积岩,而且是海相沉积,那么到这里找石油就是了。于是,美国美孚石油公司组织了一个调查团到中国的山东、河南、陕西、甘肃、河北、东北和内蒙古部分地区进行石油勘探调查,打了几口百十来米深的探井,都没有什么收获。于是,他们认为中国缺乏石油,这才有了“中国贫油”的说法。
现在网上有很多人说:外国人认为中国技术落后,找不到石油,所以才笑话“中国是贫油国”的说法完全是错误的,而是因为外国人的石油形成理论不支撑中国有大量石油——外国人的理论中,只有海相沉积才能形成足够多的石油,既然在中国海相沉积的地区没有找到多少石油,那么就证明中国是“贫油国”了。陆相生油理论是由李四光、潘钟祥于1941年创立并发展的石油勘探领域的新理念。
所谓的陆相生油理论就是指不仅仅海里有足够的有机质能够形成石油,在陆地上的湖泊里也具有足够的有机质能够形成石油。
理论出来了,但是如果不能应用那么也是白扯。所以,理论出来以后最重要的事情就是进行预测和验证:到底哪里会有石油?按照这套理论,中国的地质学家预测在中国内陆也可能存在大量的石油,这些石油就存在于有大量沉积岩(泥岩)的区域。四川盆地的四周全部是高山,所以在古历史时期,这里可能就是一个大湖,湖里就可能存在大量动植物死亡后遗留下来的有机质,就可能形成石油。于是,李四光等人就预测一些盆地内可能有大油田,然后就开始勘探。在1959年的时候,中国发现了一个大油田,这个大油田就是鼎鼎有名的大庆油田——储量达到56亿吨,世界排名第三。根据陆相生油理论找到这么大的一个油田,在国际上石油领域肯定要引起重大的讨论,于是很多人就怀疑大庆油田不是陆相沉积,可能是海相沉积——在古历史时期是很难知道大庆那个盆地到底是在海里还是陆地上的湖泊。
因为在大庆油田的地层中发现了很多生物的化石,而这些化石里面的生物不能生活在海水里面,只能生存在淡水里面。
一次山洪爆发,从山上冲下来很多泥沙,有些鱼没有来得及逃跑就被那些泥沙给活埋了,然后上面的泥沙越积越多,最终留下了一个鱼的轮廓或骨骼等。
大庆油田的发现证实了“陆相生油理论”是正确的,于是中国就在各个盆地里面进行大规模的勘探,结果都发现了油田。
大家可以看看下面的图:绿色的是盆地,红色的是已发现的油田,黄色的是已发现的气田——目前中国发现的油田和气田几乎全部分布在盆地里。
或许有人会问:有的盆地面积非常的大,沉积岩也非常的厚,你怎么知道哪个地方、哪个深度有石油的?
我们简单的说下原理:上面说过,泥岩里面拥有大量的有机质,是产生石油的必要因素,所以我们需要到盆地中去找泥岩。泥岩在地下不断的压实,在高温高压的作用下形成石油,但是由于泥岩非常的致密,难以储存石油,所以它们需要向能够储存石油的岩石里面运移(砂岩)。
下面的生油岩主要就是指泥岩,运载岩主要就是指砂岩。这里我们特别说明一下:很多人都以为地下的石油就像一个“湖”,这个“湖”里面都是石油,所以我们找到这个“湖”把里面的石油抽出来就行了。
地下的石油是储存在石头的孔隙中,而且这种孔隙非常的小,在正常的压力下无法流动的。
下面这个图就是从地下深处取出来的岩心,从这个画面上我们是看不到有孔隙存在的,但是石油就是储存在这些我们肉眼看不到的孔隙里面。举个通俗易懂的例子:开采石油就像在豆腐中间钻一个小孔,豆腐里面的水渗到那个小孔里面,然后用泵把那些水抽上来。但是,地下的情况不是这么简单的,当地下的石油渗透到一定程度以后,压力下降的比较厉害,这个时候石油就不再流动了,你也就抽不出石油了。大家看过针筒吧,如果你不在针筒的后面施加一个力,那么针筒里面的水是不会流出来的,因为针眼太小了。在油田开发的初期由于地下的压力非常的大,所以可以自然的开采出来,但是随着地下压力不断的下降,石油就很难再被开采出来,这个时候就要给油田施加一个压力,也就是向地下注水。
大家看下面的示意图:我们通过不断的向地下注入高压的水,然后这些水不断的把地层中的石油推向采油井,然后才能开采出来。或许有人听说过:大庆油田采出100吨液体中有95吨以上是水。
事实确实是这样的,因为注入的水推进到油井里了,依靠注入的水携带着一些石油,现在大庆油田的主力油田的含水量普遍达到98%以上——采出100吨液体,里面只有不到2吨的石油。
虽然这样,但是大庆油田在2018年的石油产量还是有3000多万吨的,估计再开采的几十年问题不大,但是效益没有那么好了——因为向地下注入水需要钱,然后把这些水采出来处理还要钱(而且目前很多地区的含水率太高了,需要注入粘度更大的聚合物才能把油驱出来),这些都是额外多花的。
回到上面的话题:既然油田在地下那么深,我们是如何发现的呢?在以前,很多人问过我:你们是怎么找到油田的?中国地方那么大,为什么偏偏就在那么一小块地方有石油?还有,地下那么深,你们是怎么知道在哪个深度有石油的?你们是怎么发现的,难道你们有千里眼,能看透地下几千米的地方?其实,没有那么复杂,其实“透视”地下几千米的地方看似很复杂,但是原理却是非常的简单!为了便于理解,大家直接看下面的图:我们先在一个人的旁边放置一个记录声波的仪器,然后这个人对着一面墙,发出一个声音。过一会后,这个记录仪上记录下来一个图形:开始的时候有一个波形,4秒钟以后又记录到一个波形,那么这两个波形之间的距离我们就能计算出来,等于声音的速度乘以时间,声音的速度在空气中大概为340米/秒,那么4秒钟就是1360米,这个距离是声音一个来回的距离,那么人与墙之间的距离就是680米。石油勘探的原理和这个是一模一样的,只不过过程稍微比这个复杂:在地面上放置无数个“连续”记录声波的仪器,然后在地上挖上一个坑,放上炸药,引爆炸药,发出一个声波,声波在地下遇到不同的岩层就会反射,然后检波器就会接受到这些声波,并记录下来,最后把地下的形状记录下来!大家直接看下面的图,这就是一个地震合成记录:然后通过人为的解释,把一个个地层、断层识别出来。上面通过地震波合成记录,我们知道了地下岩层的形状、高低、范围等,然后我们通过声音在不同的物质中的传播速度不一样,还可以倒推出来哪里是泥岩层,砂岩层,还是火山岩层!
我们通过各种计算,把上面的地震合成图转化成另外一种图形:比如黑色的条带就是泥岩,红色、淡黄色的就是砂岩条带等!通过上面这些方式,我们把地面到地下几千米的地层形状和范围确定了,也把哪里是砂岩、泥岩和火山岩初步区别出来了,下一步该干啥了?
其实,也很简单:我们知道砂岩的孔隙里储存的流体无非是石油、水和天然气这三种,没有其它的好方法找——打井!你不能随便胡乱打井吧——打一口探井的成本最高达几个亿,最低也得几千万!目前我国东部地区陆地探井成本一般每米约1000~2000元人民币;开发井成本每米约800~1500元人民币;深探井(大于5000米的井)每米的钻井成本约5000元人民币。我国四川、云贵地区因地层坚硬,海上和沙漠钻井因自然和地面条件的原因,成本要比东部陆地钻井成本高得多。我国在陆地钻一口深探井一般要花费几千万元人民币,在井下地质情况复杂、钻井工程难度大时,一口深探井则需要上亿元的费用。打空一口井的损失就达到几千万,甚至上亿、上十亿!所以,油田开发是一个高利润、高风险的行业。
中国那么大的地方,你随便的打,那不亏死你?因为不是所有的地方都是有石油的!所以,我们要研究石油成藏理论,预测哪个地方容易形成石油,然后在最有可能有石油的地方打井!初步确定了范围以后,我们还是不能胡乱的打井的,因为这个范围还是非常大。所以,我们在地下砂岩层位置比较高的地方打,因为油的密度比水低啊,如果高部位没有油,那低部位就更很难有可能是油了(这不绝对)!我们在下面图中井1的地方打一口深井,如果没有油,那低部位就没有必要再打了,因为油密度小的啊,会聚集在高部位啊——如果高部位没有,那低部位就不太可能有了!如果高部位打出有油了,我们在位置较低的地方再打井2,如果还有油,我们就继续往外面打,一直打到没有了为止!上面我们也和大家说了,石油是储存在石头中间的孔隙中的,有些石头的孔隙非常的小,你钻一个孔,石油是流不出来的,所以我们为了增加石油流出量,我们就要采取更大的接触面积,要给这个地层施加一个巨大的压力,将这个油层破坏,形成非常多的裂缝,这样石油才能更多、更快的流出来。
但是,横向钻一个孔需要的技术含量比较高,而且成本比较高,所以一般情况下,只会在品质比较差的油田或厚度比较薄的油层才会采取这种做法。
打直井产量比较低,没有开采价值,所以需要钻水平井;钻完水平井后,但是由于孔隙比较小,岩石中的石油还是流不出来,所以需要把岩层压裂成无数条的裂缝,增加渗流能力。另外,有些油田所在区域非常复杂,钻井的难度非常大,石油的开采和运输也非常困难,需要尽可能地减少钻井数量、提高单井产量,这也需要采取水平井和压裂措施。
这次新闻里面说“中国石油长庆油田在甘肃省环县洪德地区发现地质储量超亿吨级整装大油田,开辟了鄂尔多斯盆地西部石油勘探开发新领域。提交石油探明储量5024万吨,预测石油储量5620万吨”。就是说:它是一个整体,不是由无数个小油田组成的——我们口中的大庆油田它并不是一个油田,而是由无数个油田气组成(由萨尔图、杏树岗、喇嘛甸、朝阳沟等52个油气田组成)。所谓的“探明储量”就是指:已经确定的储量,是没有水分的。所谓的“预测储量”就是指:还没有完全确定,是有水分的。一般来说,在预测的时候要把储量往多里算,这并不是为了“邀功”,而是因为一旦你漏掉了,以后就很难再找回来了——你已经勘探过一遍了,如果漏掉了,将来想要再勘探的难度就非常大,成本会非常高。所谓的“大油田”也是相对的,不同国家是有不同标准的,在中国,年产100万吨石油的油田就可以称为大油田,因为我们国家缺油啊!
目前新闻里面没有更多的信息,所以我只能根据经验给大家估算下——我完全可能搞到更新的信息(因为我有很多同学在那个油田),但是由于石油涉及国家能源安全,所以就算我能搞到最新的信息,也不能给大家提供。
根据经验:如果油田的品质比较好,最终的采收率能达到50%以上——储量1亿吨,从开采到报废,能采出5000万吨的石油;如果油田品质比较差,那么最终采收率可能只有10%左右。国际上,一般油田采收率只有20%—30%,我们就按25%计算。1亿吨储量的石油,25%的采收率就是2500万吨。
按照25年规划,那么就是每年100万吨——油田开发初期,石油开采比较容易,年产量可能要超过100万吨,后期会逐渐变少。我们年进口石油4亿吨,如果从这个角度来说,100万吨产量不算啥。但是,大家要记住一点:石油是一种极为重要的战略资源,有和没有完全是两回事。
和平时期,我们对石油的需求没有太大的问题,油价低的时候可以从国外进口,油价高的时候我们自己可以生产一点,但是要是在战争时期呢?那时,没有石油我们的飞机飞不上天,坦克跑不了,汽车开不动,仗还如何打?现在世界上的大国原油储备都在90天以上,中国现在大概储备了够全国人民30多天的储备量,美国为85天,日本为140天。但是,我要告诉大家我们这个30多天要远比日本的140天要厉害的多——因为日本自己不产石油,我们每年产2亿多吨。假设中国和日本开战了,双方的石油进口途径都被切断了,那么日本把它储备的石油用完后就没有办法了,但是我们不同啊,我们可以停止民用,依靠自己年产的2亿吨石油,怎么也能让战争继续下去——哪怕只产100万吨,都用于飞机、坦克和军车等也能将战争坚持下去。最关键的是:这个油田的发现可能会诞生了一种新理论。新闻里有这么一句话:牛小兵表示,陇东地区超亿吨级整装大油田的发现标志着鄂尔多斯盆地西部断层复杂区域石油勘探获得重大突破,开辟了盆地西部石油勘探开发新领域。目前,中国好发现的油田基本都被发现了,剩余的油田一般都是非常复杂的,需要新理论(没有理论的指导,乱勘探的成本会高到你受不了),而陇东油田的发现可能会诞生一种新理论。说不定,哪天我们还能再发现几个、十几个,甚至几十个这样的油田和气田呢?积少成多啊!更重要的是:每发现的一个油气田就能多保障我们国家能源安全一分!
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