2021年8月9日《中國改革報》發(fā)表了題為《幔源油氣理論和技術(shù)支撐大慶油田重上5000萬(wàn)噸》的整版報道，引起社會(huì )廣泛關(guān)注，有100多家媒體先后給予轉載。本文將向讀者深入報道幔源油氣理論最新進(jìn)展及其應用。

幔源油氣理論認為，國家石油進(jìn)口突破安全紅線(xiàn)，不是因為中國石油工業(yè)開(kāi)采技術(shù)和開(kāi)采能力的欠缺，而是因為主導石油理論出現方向性偏差。石油有機成因理論指出石油是化石能源，來(lái)自動(dòng)植物碎屑沉積、埋藏和熱演化，石油即將枯竭。而幔源油氣理論則指出，石油來(lái)自100公里深處的地幔，取之不盡，用之不竭。兩個(gè)理論為石油工業(yè)指出截然不同的前途和命運。因此，我們必須高度重視石油理論之爭，這是一場(chǎng)石油工業(yè)的前途和命運之爭。

任何理論的科學(xué)性，都是可以被證實(shí)或證偽的。石油理論也不例外。石油有機成因理論最重要的三條立論依據是：①石油具有生命分子特有的旋光性；②石油具有生物所特有的分子，即生物標記物；③99%的石油發(fā)現于沉積盆地。上述依據均已經(jīng)獲得重新解釋?zhuān)?/p>

第一條，有機分子的旋光性，起源于有機分子的螺旋結構。所有具螺旋結構的分子，甚至具有螺旋結構的銅絲，都具有旋光性。石油有機成因理論認為，只有生物分子才有旋光性，這顯然是錯誤的。因為隕石中發(fā)現的有機質(zhì)，同樣具有旋光性。從而證明生命物質(zhì)或生命過(guò)程對有機分子的光學(xué)活性并沒(méi)有決定性作用。

第二條，所謂生物標記物，并非生物所特有。譬如，姥姣烷、植烷，這些有機成因理論所指的生物標記分子，不但在隕石中能夠找到，在地幔巖捕擄體中也能找到。生物體和石油中都有卟啉化合物，但葉綠素中鰲合的金屬是鎂，血紅素中鰲合的金屬是鐵，而石油中的卟啉分子鰲合的金屬是釩和鎳。

第三條，99%的石油發(fā)現于沉積盆地，是因為所有含油氣盆地均對應大規模上地幔軟流層隆起，且含油氣豐度與上地幔軟流層隆起幅度呈正比。在大規模上地幔隆起的頂部富集地幔烴堿流體（HACONS）。這些地幔烴堿流體，將順著(zhù)的上覆剛性上地幔張性斷裂進(jìn)入地殼和沉積層，進(jìn)入我們已開(kāi)采的油氣藏。地幔烴堿流體中的烴，就是油氣。

在有機成因理論指導下，世界探井成功率，只有10%左右。而按照小斷距基底走滑斷層控制油氣藏的認識來(lái)布井，2007年俄羅斯中央地球物理研究院在西西伯利亞盆地葉特-普羅夫油田獲得探井成功率100%，最高單井日產(chǎn)量達700噸；2020年新疆富滿(mǎn)油田在塔里木盆地塔北隆起南坡-北部坳陷阿滿(mǎn)過(guò)渡帶的走滑斷裂帶上獲得探井成功率95%，最高單井日產(chǎn)量達1000噸。相比之下，有機成因理論指導下的石油勘探，不過(guò)是試錯行為。

基底走滑斷層控制油氣藏，是石油來(lái)自地幔的證據之一。實(shí)踐上，走滑斷層控制油氣藏的認識已經(jīng)得到普遍認可。而沉積層走滑斷層受控于沉積層之下的小斷距基底走滑斷層，則往往被忽視。受三維地震分辨率的限制，人們在三維地震剖面上，往往看不到基底發(fā)生的變化，并且常常認為盆地在各個(gè)地質(zhì)時(shí)期發(fā)生的斷裂構造是相互獨立的。而實(shí)際上，沉積盆地從基底到沉積層頂部，其斷裂體系都是盆地統一應力場(chǎng)控制的結果。新構造運動(dòng)對油氣藏形成和保存具有決定意義。

石油來(lái)自地幔的直接證據，是我們在松遼盆地周邊的火山玄武巖中，發(fā)現大量的地幔巖捕擄體，即玄武巖漿包裹著(zhù)的地幔橄欖巖。從這些地幔橄欖巖中，我們抽提出C13～C35石油烴類(lèi)。其色質(zhì)譜圖與油氣藏中石油的色質(zhì)譜圖完全一致。

石油來(lái)自地幔的化學(xué)熱力學(xué)證據，來(lái)自烴類(lèi)的化學(xué)熱力學(xué)計算及高壓合成實(shí)驗?；瘜W(xué)熱力學(xué)計算表明，乙烷以上的烴類(lèi)，只有在超過(guò)3萬(wàn)大氣壓的環(huán)境才能形成，對應深度在100公里以下。烴類(lèi)高壓合成實(shí)驗，所用原料是地球上最普通的大理石、氧化亞鐵和蒸餾水。高壓腔內，超過(guò)1萬(wàn)個(gè)大氣壓時(shí)，開(kāi)始出現甲烷。超過(guò)3萬(wàn)個(gè)大氣壓時(shí)，烴類(lèi)分子開(kāi)始演化。超過(guò)5萬(wàn)個(gè)大氣壓同時(shí)溫度達到1500℃時(shí)，系統自發(fā)地產(chǎn)生具有天然石油分布特征的甲烷、乙烷、正丙烷、2-甲基丙烷、2，2-二甲基丙烷、正丁烷、2-甲基丁烷、正戊烷、2-甲基戊烷、正己烷、2-甲基己烷，直到正癸烷、乙烯、正丙烯、正丁烯、正戊烯。

幔源油氣理論植根于烴堿流體地球化學(xué)理論，并融入了化學(xué)熱力學(xué)計算和高壓生烴實(shí)驗、地幔巖捕擄體烴類(lèi)抽提實(shí)驗、小斷距基底走滑斷層控制油氣藏的工業(yè)實(shí)踐及大陸層控構造理論、地球非對稱(chēng)膨脹理論等最新研究成果。它不但指出石油來(lái)自地幔，還清楚地回答了石油為什么來(lái)自地幔、石油為什么主要分布在沉積盆地、石油為什么分布在沉積層花狀斷層附近、石油為什么取之不盡用之不竭？

地幔烴堿流體的根源在于地核。研究表明，地核的最小年齡不足10億年,遠小于45億年的地球年齡，這是令人費解的。而在地球非對稱(chēng)膨脹理論看來(lái)，則是自然而然的。今天看到的太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋，是最近2億年以來(lái)誕生的，它們占地球71%的表面積，就是因為地球減密膨脹而新生的表面積。地球減密膨脹發(fā)生在巖石圈之下的所有層圈，這說(shuō)明地球的化學(xué)演化仍在進(jìn)行之中。

地球非對稱(chēng)膨脹理論吸收了板塊構造理論中大洋中脊擴張的認識，否定了洋殼俯沖的認識。由此，在我們面前展現出一個(gè)新的地球觀(guān)：這個(gè)地球是不斷膨脹、不斷演化的。在地球演化過(guò)程中地幔烴堿流體源源不斷地產(chǎn)生。大洋水來(lái)自地球內部，它們是地幔烴堿流體的組成部分，說(shuō)明地球深部釋放烴類(lèi)的規模極其龐大?，F今的大洋中脊附近，仍然有黑煙囪在源源不斷地噴射地幔流體，其中烴類(lèi)的最小年齡不足5000年。

既然地球深部在源源不斷地釋放烴類(lèi)，地質(zhì)歷史時(shí)期陸地上的石油烴類(lèi)都到哪里去了呢？研究表明，這些石油烴類(lèi)已經(jīng)演化為煤和石墨。煤田地質(zhì)學(xué)教材承認，煤的形成經(jīng)歷石油和軟瀝青這一階段。煤成因的特殊性在于，煤層底板可以是任何巖性，任何時(shí)代，與煤層沒(méi)有成因聯(lián)系。地質(zhì)上從來(lái)沒(méi)有發(fā)現煤異地搬運的痕跡。煤層非常純凈，沒(méi)有任何搬運過(guò)程可以實(shí)現這樣的分選效果。尤其是薄煤層的分布面積可達幾萬(wàn)平方公里，這要求成煤物質(zhì)只能是流體，而人們在自然界中卻沒(méi)有發(fā)現這樣的流體。

大慶油田青山口組和嫩江組泥巖中發(fā)育上百條煤線(xiàn)，即薄煤層。這些薄煤層就是在盆地沉降的過(guò)程中，地幔烴堿流體由控陷斷裂上涌至盆地表面的水體之中，其中石油烴類(lèi)漂浮在水體表面，經(jīng)過(guò)氧化轉變?yōu)闉r青層，繼續接受沉積、埋藏，最終演化為薄煤層。石油來(lái)自盆地深部，作為成煤物質(zhì)，既符合成煤物質(zhì)本地來(lái)源說(shuō)，又符合成煤物質(zhì)異地來(lái)源說(shuō)。同時(shí)符合成煤物質(zhì)是流體和純凈物的要求。

甲烷冰，又稱(chēng)天然氣水合物，本質(zhì)上仍然是幔源油氣。甲烷幾乎可以生成于地球的各種環(huán)境，但乙烷以上烴類(lèi)只能生成于超過(guò)3萬(wàn)大氣壓的地幔。天然氣水合物分布于海底、凍土帶這類(lèi)高壓低溫的特殊環(huán)境，嚴格受控于斷層。甲烷冰的形成機制是氣體通過(guò)多孔介質(zhì)因壓強減小而溫度降低至冰點(diǎn)的焦耳-湯姆效應，是形成于滲透層內部的封蓋層，對深部天然氣向大氣釋放起封蓋作用。建議慎重開(kāi)采天然氣水合物。

頁(yè)巖氣，原國土資源部命名為172號新礦種，本質(zhì)上同樣是幔源油氣、常規油氣。頁(yè)巖氣并不在頁(yè)巖層之中，而是在頁(yè)巖層之下的深部?jì)?。大規模水力壓裂的目的，就是制造人工裂縫與天然裂縫溝通，進(jìn)而溝通深部?jì)?。?yè)巖氣開(kāi)發(fā)顯示“L型”開(kāi)采曲線(xiàn)，是因為大規模水力壓裂造成的人工裂縫，經(jīng)過(guò)幾個(gè)月或更短的時(shí)間，將重新關(guān)閉，從而造成產(chǎn)量急劇下降。所以，開(kāi)采頁(yè)巖氣，必須不斷重復進(jìn)行大規模水力壓裂。

為什么大家在清楚地知道：頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)成本大于價(jià)格，嚴重的地表和地下水污染、大氣污染，誘發(fā)5.6級以上破壞性地震，知道西方各國普遍進(jìn)行全國性或地區性立法禁止頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)和大規模水力壓裂的情況下，中國的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)還要繼續推廣呢？原因在于，大家并不知道頁(yè)巖不生氣、不儲氣。我們應用大規模水力壓裂技術(shù)開(kāi)采頁(yè)巖氣，實(shí)際上是走了彎路。因為我們可以用直井、斜井這些更經(jīng)濟更環(huán)保的辦法，直接開(kāi)采深部?jì)拥奶烊粴?。所謂深部?jì)优c頁(yè)巖層的埋深也不過(guò)相差幾百米至幾千米而已。開(kāi)發(fā)成本卻可以得到十倍百倍地節約，一口井投資從幾千萬(wàn)上億，下降到幾百萬(wàn)。

石油有機成因理論認為石油來(lái)自生油層，生油層生出的石油，將大規模儲存在可滲透的儲層之中。石油開(kāi)發(fā)的任務(wù)就是采用各種技術(shù)手段開(kāi)采這些靜態(tài)存儲的油氣，一次采油是彈性開(kāi)采，二次采油是水驅?zhuān)尾捎褪腔瘜W(xué)驅等。因此，國家大力推廣化學(xué)驅技術(shù)，試圖更多地開(kāi)采出儲層中的剩余油氣。

而事實(shí)上，石油并非靜態(tài)地、大面積地存儲于滲透性?xún)?，而是存儲在供油斷裂附?公里以?xún)?，工業(yè)油氣井分布在供油斷裂附近1.5公里以?xún)?。供油斷裂附近的油氣，不是靜態(tài)的，而是不斷從供油斷裂獲得補充。所以，試圖以注入化學(xué)劑的方式在儲層內大面積清洗剩余油的想法與地質(zhì)事實(shí)不符。

美國于1964年進(jìn)行了第一次化學(xué)驅礦場(chǎng)試驗，從上世紀70年代到1985年共進(jìn)行了183個(gè)化學(xué)驅項目。80～90年代中期美國化學(xué)驅技術(shù)有一個(gè)快速發(fā)展階段，進(jìn)入21世紀，化學(xué)驅項目幾乎停止。自上世紀60年代，全世界有200多個(gè)油田或區塊進(jìn)行了化學(xué)驅試驗。到80年代，化學(xué)驅經(jīng)過(guò)這些老牌石油國長(cháng)達20多年的論證，現場(chǎng)證明使用效果并不理想。于是，大多數國家放棄了化學(xué)驅項目。

從大慶油田總產(chǎn)量和化學(xué)驅產(chǎn)量數據中，我們可以發(fā)現：化學(xué)驅產(chǎn)量增加這么多，而實(shí)際總產(chǎn)量不增反降。從1996年到2013年，大慶油田化學(xué)驅產(chǎn)量從214.99萬(wàn)噸增加到1400萬(wàn)噸以上，而油田的總產(chǎn)量卻從5600萬(wàn)噸降低到4000萬(wàn)噸，化學(xué)驅增油趨勢和總產(chǎn)量下降趨勢恰好形成了剪刀差。由此可見(jiàn)，正確的石油地質(zhì)認識，才是石油工業(yè)發(fā)展的決定性因素。

2022年8月12日，金之鈞院士率北京大學(xué)能源學(xué)院科研團隊到大慶油田交流，有幸受邀向北京和大慶油田專(zhuān)家做了題為《現代石油地質(zhì)學(xué)——幔源油氣理論》的演講。演講的開(kāi)場(chǎng)白是：“我曾經(jīng)是北京大學(xué)的一員。北大是出思想的地方。李四光教授1920年就任北大地質(zhì)系主任，他提出地質(zhì)力學(xué)。潘鐘祥教授1950年就任北大地質(zhì)系主任，他提出陸相生油理論。何國琦教授1983年就任北大地質(zhì)學(xué)系主任，他的學(xué)生提出幔源油氣理論”。

中國石油地質(zhì)學(xué)已經(jīng)徘徊了半個(gè)多世紀。時(shí)代需要北大思想者，時(shí)代呼喚顛覆性基礎理論。提出幔源油氣理論，只是萬(wàn)里長(cháng)征的第一步?？朔磺欣щy，在實(shí)踐中應用和推廣這一理論，才是一場(chǎng)真正的二萬(wàn)五千里長(cháng)征。我們堅信在國家和企業(yè)各項人才政策、創(chuàng )新政策的扶持下，幔源油氣理論一定能夠得到發(fā)揚光大。祝愿國家石油安全早日得到保障！