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学术前沿|用非常规理论技术 引领支撑非常规油气革命——记地科院优秀校友、中国科学院院士邹才能科技创新团队

发布日期:2024年11月04日      作者:郑超     编辑:李明科     审核:张勇     浏览:[]

编者按:“学”以载道,“术”以专攻。为开拓学术视野,加强学术交流,提升科研水平,展示科研成果。地科院特推出《学术前沿》栏目,发布最新学术科研成果,以便师生全面、准确了学术科研发展状况,促进各学科间相互交流与合作,营造追求卓越、勇攀学术高峰的科研氛围。

邹才能,男,1987年本科毕业于西南石油学院石油地质专业(现西南石油大学地球科学与技术学院资源勘查工程专业)

世界油气工业历经160余年发展,北美、中国等常规油气勘探总体进入中后期,亟须突破以单个“圈闭”为核心的传统油气地质理论,寻找战略接替领域。北美海相层系油气热演化程度适中、构造稳定、分布面积广,通过“非常规油气革命”实现了大发展,目前美国非常规油气产量占比60%以上,实现了“能源独立”。我国海相层系热演化程度偏高、构造复杂,陆相层系热油气演化程度偏低、非均质性强,导致油气资源潜力与有利区落实难度大,无法照搬北美理论技术经验。能否实现中国式“非常规油气革命”,提高国家能源自给能力,不仅是重大工业难题,而且是重大科技难题。


团队和带头人简介

一群人站在建筑前 描述已自动生成

中国科学院院士邹才能科技创新团队(以下简称团队),依托国家“973计划”、国家油气重大专项和中国石油科技重大专项等,面向国家能源重大需求,历经十余年持续攻关,在非常规油气地质学科创建、关键技术研发、国家标准制定、国家实验室建设和专业人才培养等方面,取得了突出成绩,有效推进了我国非常规油气资源的工业化勘探开发。目前,团队正致力于通过理论、技术和管理“三个创新”的深度融合,突破传统油气以物理方式为主的开发理念,构建“源内热力转换”油气生产理论体系,不断推动能源超级盆地化石能源与新能源的协同发展,塑造碳中和下中国式能 源超级盆地“油气与新能源”融合发展新模式,使非常规油气革命有望支撑油气工业 长期持续发展100年以上。

团队带头人邹才能,2017年当选中国科学院院士,教授级高级工程师,博士研究生导师;能源研究战略科学家、石油天然气地质学家、非常规油气地质学理论奠基人;现任中国石油集团新能源首席专家、中国石油学会新能源专委会主任、中国石油深圳新能源研究院首席科学家、中国石油国家高端智库研究中心副主任;主要从事常规—非常规油气地质学理论与勘探、新能源技术、能源战略、碳中和等领域的研究,引领推动了我国油气勘探从常规向非常规的战略转变并实现了重大突破,促进了油气工业向新能源的战略转型与协同发展,提出了“超级能源系统”“氢能中国”“中国能源独立”“碳中和学”“能源三角”理论等一系列战略性超前性理念与建议。团队现有职工50余人,培养研究生50余名,拥有国家级高层次人才4人次,企业级科技创新杰出人才1项。邹才能院士近6年连续入选“爱思唯尔中国高被引学者”年度榜单,研究团队成员5人都进入2022年度“全球前2%顶尖科学家榜单”(从全球近700万名科学家中遴选),形成了一支以院士挂帅、多层次学术人才聚集的研究梯队。团队坚持“基础研究与生产应用并行,从生产实践提炼科学问题,科学研究反哺生产应用”的理念,打造具有独特优势的非常规油气地质科技创新团队。团队制定了以原创基础性研究、行业前瞻性研究为引领的科研规划蓝图,团队成员都有明确的学术定位、研究特色和发展方向,聚焦国家重大战略需求,优势互补、密切合作、矢志创新、共同攻坚克难。在邹才能院士的带领下,团队近几年涌现出国家级领军人才、校企联聘“长江学者”、国家优青等一批高层次人才,并吸引多名博士(后)人才、具海外学习研究经验的科学工作者加入团队。十余年来,团队不懈致力于非常规油气理论技术的实践和推广。团队在国内率先创建了多套页岩层系实验技术方法系列,支撑了国家能源致密油气研发中心的成功申报和建立,推动了国家能源页岩气研发(实验)中心的建设和发展。团队牵头制定《页岩气地质评价方法》《页岩油地质评价方法》等多项国家标准,构建了页岩层系油气地质评价方法体系,《页岩气地质评价方法》获“中国标准创新贡献奖”,《页岩油地质评价方法》获全国油气标准化委员会优秀标准特等奖。出版的《非常规油气地质学》(Unconventional Petroleum Geology)已被列为北京大学、中国地质大学、中国石油大学等多所国内外高校的教材或参考文献,在中国石油勘探开发研究院研究生部开设“非常规油气地质学”研究生必修课程,在石油系统内外培训和传播非常规油气新成果,培养了一大批从事非常规油气理论与实践的专业人才。团队研究成果支撑“陆 相页岩油技术革命及战略突破”,入选全球科技创新交流合作的国家级平台——2023中关村论坛10项重大科技成果。


坚持非常规创新,把论文写在祖国大地,矢志为国“加油增气”

人站在岩石上的人 中度可信度描述已自动生成

世界油气工业的勘探开发领域,正持续从占油气资源总量20%左右的常规油气,向占油气资源总量80%左右的非常规油气延伸。20世纪诞生的圈闭理论,较好地解 释了常规油气“源外运聚”的成藏规律,但难以揭示非常规页岩层系油气“源内聚集”的成因机制。页岩层系微纳米级孔隙中油气大规模聚集的条件和过程,是世界级科学难题和地质学研究的国际前沿之一。形成非常规油气地质学理论技术,引领油气工业从常规到非常规,是世界油气勘探开发形势发展和科学研究持续推进的必然趋势。自2008年以来,邹才能院士以“非常规”的思想,针对非常规油气亟须解决的关键科学问题和技术难题,带领团队开拓创新、持续攻关,开展了系统性的研究工作。团队紧密结合中国海陆相页岩层系特殊地质背景和油气工业条件,构建了非常规 细粒沉积学、非常规油气储层地质学、非常规油气成藏地质学、非常规油气开发地质学、常规—非常规油气有序“共生富集”发展战略等完整学科内容,集成开发了非常规油气关键实验技术、勘探评价技术、开发工程技术和常规—非常规油气勘探开发关 键技术,基本创建了非常规油气地质学理论技术体系,为我国陆上油气勘探进入非常规时代奠定了理论基础、提供了技术支撑。其中,针对非常规细粒沉积学,陆相敞流湖盆大型浅水三角洲砂体、湖盆中心砂质碎屑流沉积、海陆相富有机质页岩细粒沉积、陆相细粒重力流沉积等研究新进展,为盆地中心储集体形成和分布提供了理论依据;针对非常规油气储层地质学,最早在我国页岩层系发现了具工业价值的纳米级孔喉系统,通过系统研究论证,证实海陆相富有机质页岩层系纳米级孔隙中赋存了甲烷和液态烃,揭示了页岩层系极其重要的巨量资源价值,并厘定了页岩气与页岩油、致密气与致密油的充注孔喉直径下限,突破了经典油气储层理论孔喉下限,为非常规油 气资源工业评价提供了科学依据;针对非常规油气成藏地质学,提出“储层是否富 油气”是研究核心,重点评价“烃源性、储集性、含油性、流动性、成缝性和经济性”“甜点区段”“6特性”及匹配关系,建立了不同储层油气充注运聚模型和理论公 式,揭示了非常规油气大面积“连续型”聚集规律,打破了传统圈闭局部成藏的概 念,推动勘探从寻找常规“单体型”油气藏,向非常规“连续型”甜点区转变;针对 非常规油气开发地质学,首创以应力场、渗流场等为核心的“人工油气藏”开发内 涵,研发了“甜点区段”地质工程评价预测方法,建立了非常规油气开采“L”形生产曲线与产量理论预测模型,揭示了非常规油气形成机理与开采规律;提出常规—非 常规油气有序“共生富集”发展战略,强调关注所有富有机质岩石、全种类储集空间 和全类型油气资源,勘探谋求常规—非常规油气的整体发现,开发谋求常规—非常规 油气的极限开采,战略谋求常规—非常规油气的协同发展,突破了传统只专注常规或 只专注非常规油气的思路,为新时期全方位利用油气资源提供了新的战略方案。同时,团队在支撑实验分析、勘探评价和开发工程等非常规油气勘探开发关键技术研发 等方面,也取得较大进展。 邹才能院士经常向团队成员强调,油气勘探地质研究者要有思想,他最常说的一句话就是“常规人,要有非常规思想”,也就是要有创新的思想。认识无止境,勘探无禁区。过去认为斜坡凹陷中“铁板一块”的页岩只能生油、不能储油,不可能有储集空间,“磨刀石”的致密砂岩储层极差,钻开后没有油花、也不冒气泡,没有想到页岩、致密砂岩中,仍发育具有工业价值的微纳米孔喉系统,通过水平井体积压裂,还可以形成工业性产量。黑色页岩引发了“黑天鹅”事件,正在进行一场非常规油气革命,深刻改变了全球油气价格、供需版图和能源发展走势。因此,面对非常规新领域,要有独特的学术新思想,提出独有的新理念、新理论、新技术。只有解放不了的思想,没有解放不了的油气。常规的思想,找不到非常规油气,常规的技术也拿不出 非常规油气。邹才能院士经常说,油气地质勘探研究者理应对国家能源有高度的责任感和使命感,为国家研究油气、发现油气,“不死心、不灰心、不放弃”,“坚持要不懈、探索要不断、久攻要不弃”,才有可能获得油气的大突破和大发现。非常规油气地质学理论技术体系,有效推动并支撑了我国页岩层系油气的规模发展和战略突破。十余年间,非常规油气地质理论技术的传播和应用,支撑了致密砂岩气、页岩气、致密油等的战略突破和页岩油的科学探索,非常规油气已基本实现工业化规模发展,我国非常规油气产量占总产量比例从2007年年底不足1 %,增长到2023年年底超过21%。研究团队牵头制定了页岩气、页岩油等地质评价方法的国家 标准,优选“甜点区”,为长宁—威远、昭通、吉木萨尔等页岩油气国家级示范区的确定和建设提供了科学依据。十余年,团队先后多次发表和出版了“非常规油气地质学”相关论文和教材,把心血和汗水洒在祖国的油气田里,把论文和标准写在祖国的大地上,用创新成果,为能源强国加油,为能源国强增气,践行油气工作者的初心和使命,矢志科技自立自强,全力端牢能源饭碗,助推中国“能源独立”。


结语

非常规油气地质学是世界油气工业从常规油气向非常规油气跨越的一次重大理论突破。非常规油气地质学研究的意义在于要用非常规思想,不断探索油气的新理论、新方法、新技术、新管理,解决非常规油气勘探开发快速发展的理论技术和生产需求。建立“非常规油气地质学”,不仅仅指导非常规油气勘探开发,更重要的还是培育非常规思维、引领非常规创新,使人类认识世界有非常规思想、和谐世界有非常规 方法、推动世界有非常规人才。打破常规,突破非常规,创建新常规,中国式“非常规油气革命”仍在进行时…… 2021年,邹才能院士任中国石油深圳新能源研究院首任院长,带领新能源团队,聚焦绿电、绿热、绿氢、绿储、智能电网的“四绿一网”进行科技攻关,引领支撑中 国石油向新能源战略转型,为中国石油建设基业长青的世界一流公司贡献他们的新能源科技新动能。

书名:《创新 使命 担当——中国产学研百佳科技创新团队》

发行出版社:企业管理出版社

组织编写单位:中国产学研合作促进会

主编:王建华(中国产学研合作促进会会长)

发行时间:2024年9月25日

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