幔源油氣理論認(rèn)為，國家石油進(jìn)口突破安全紅線，不是因為中國石油工業(yè)開采技術(shù)和開采能力的欠缺，而是因為主導(dǎo)石油理論出現(xiàn)方向性偏差。石油有機(jī)成因理論指出石油是化石能源，來自動植物碎屑沉積、埋藏和熱演化，石油即將枯竭。而幔源油氣理論則指出，石油來自100公里深處的地幔，取之不盡，用之不竭。兩個理論為石油工業(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，都是可以被證實或證偽的。石油理論也不例外。石油有機(jī)成因理論最重要的三條立論依據(jù)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(biāo)記物;③99%的石油發(fā)現(xiàn)于沉積盆地。上述依據(jù)均已經(jīng)獲得重新解釋：

第一條，有機(jī)分子的旋光性，起源于有機(jī)分子的螺旋結(jié)構(gòu)。所有具螺旋結(jié)構(gòu)的分子，甚至具有螺旋結(jié)構(gòu)的銅絲，都具有旋光性。石油有機(jī)成因理論認(rèn)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(xiàn)的有機(jī)質(zhì)，同樣具有旋光性。從而證明生命物質(zhì)或生命過程對有機(jī)分子的光學(xué)活性并沒有決定性作用。

第二條，所謂生物標(biāo)記物，并非生物所特有。譬如，姥姣烷、植烷，這些有機(jī)成因理論所指的生物標(biāo)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(xiàn)于沉積盆地，是因為所有含油氣盆地均對應(yīng)大規(guī)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(guī)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)入我們已開采的油氣藏。地幔烴堿流體中的烴，就是油氣。

在有機(jī)成因理論指導(dǎo)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(rèn)識來布井，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(dá)700噸;2020年新疆富滿油田在塔里木盆地塔北隆起南坡-北部坳陷阿滿過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(dá)1000噸。相比之下，有機(jī)成因理論指導(dǎo)下的石油勘探，不過是試錯行為。

基底走滑斷層控制油氣藏，是石油來自地幔的證據(jù)之一。實踐上，走滑斷層控制油氣藏的認(rèn)識已經(jīng)得到普遍認(rèn)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(rèn)為盆地在各個地質(zhì)時期發(fā)生的斷裂構(gòu)造是相互獨立的。而實際上，沉積盆地從基底到沉積層頂部，其斷裂體系都是盆地統(tǒng)一應(yīng)力場控制的結(jié)果。新構(gòu)造運動對油氣藏形成和保存具有決定意義。

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

石油來自地幔的化學(xué)熱力學(xué)證據(jù)，來自烴類的化學(xué)熱力學(xué)計算及高壓合成實驗。化學(xué)熱力學(xué)計算表明，乙烷以上的烴類，只有在超過3萬大氣壓的環(huán)境才能形成，對應(yīng)深度在100公里以下。烴類高壓合成實驗，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(nèi)，超過1萬個大氣壓時，開始出現(xiàn)甲烷。超過3萬個大氣壓時，烴類分子開始演化。超過5萬個大氣壓同時溫度達(dá)到1500℃時，系統(tǒng)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)計算和高壓生烴實驗、地幔巖捕擄體烴類抽提實驗、小斷距基底走滑斷層控制油氣藏的工業(yè)實踐及大陸層控構(gòu)造理論、地球非對稱膨脹理論等最新研究成果。它不但指出石油來自地幔，還清楚地回答了石油為什么來自地幔、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(yuǎn)小于45億年的地球年齡，這是令人費解的。而在地球非對稱膨脹理論看來，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，這說明地球的化學(xué)演化仍在進(jìn)行之中。

地球非對稱膨脹理論吸收了板塊構(gòu)造理論中大洋中脊擴(kuò)張的認(rèn)識，否定了洋殼俯沖的認(rèn)識。由此，在我們面前展現(xiàn)出一個新的地球觀：這個地球是不斷膨脹、不斷演化的。在地球演化過程中地幔烴堿流體源源不斷地產(chǎn)生。大洋水來自地球內(nèi)部，它們是地幔烴堿流體的組成部分，說明地球深部釋放烴類的規(guī)模極其龐大。現(xiàn)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，地質(zhì)歷史時期陸地上的石油烴類都到哪里去了呢?研究表明，這些石油烴類已經(jīng)演化為煤和石墨。煤田地質(zhì)學(xué)教材承認(rèn)，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，任何時代，與煤層沒有成因聯(lián)系。地質(zhì)上從來沒有發(fā)現(xiàn)煤異地搬運的痕跡。煤層非常純凈，沒有任何搬運過程可以實現(xiàn)這樣的分選效果。尤其是薄煤層的分布面積可達(dá)幾萬平方公里，這要求成煤物質(zhì)只能是流體，而人們在自然界中卻沒有發(fā)現(xiàn)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，即薄煤層。這些薄煤層就是在盆地沉降的過程中，地幔烴堿流體由控陷斷裂上涌至盆地表面的水體之中，其中石油烴類漂浮在水體表面，經(jīng)過氧化轉(zhuǎn)變?yōu)闉r青層，繼續(xù)接受沉積、埋藏，最終演化為薄煤層。石油來自盆地深部，作為成煤物質(zhì)，既符合成煤物質(zhì)本地來源說，又符合成煤物質(zhì)異地來源說。同時符合成煤物質(zhì)是流體和純凈物的要求。

甲烷冰，又稱天然氣水合物，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，但乙烷以上烴類只能生成于超過3萬大氣壓的地幔。天然氣水合物分布于海底、凍土帶這類高壓低溫的特殊環(huán)境，嚴(yán)格受控于斷層。甲烷冰的形成機(jī)制是氣體通過多孔介質(zhì)因壓強(qiáng)減小而溫度降低至冰點的焦耳-湯姆效應(yīng)，是形成于滲透層內(nèi)部的封蓋層，對深部天然氣向大氣釋放起封蓋作用。建議慎重開采天然氣水合物。

頁巖氣，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(guī)油氣。頁巖氣并不在頁巖層之中，而是在頁巖層之下的深部儲層。大規(guī)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)而溝通深部儲層。頁巖氣開發(fā)顯示“L型”開采曲線，是因為大規(guī)模水力壓裂造成的人工裂縫，經(jīng)過幾個月或更短的時間，將重新關(guān)閉，從而造成產(chǎn)量急劇下降。所以，開采頁巖氣，必須不斷重復(fù)進(jìn)行大規(guī)模水力壓裂。

為什么大家在清楚地知道：頁巖氣開發(fā)成本大于價格，嚴(yán)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(qū)性立法禁止頁巖氣開發(fā)和大規(guī)模水力壓裂的情況下，中國的頁巖氣開發(fā)還要繼續(xù)推廣呢?原因在于，大家并不知道頁巖不生氣、不儲氣。我們應(yīng)用大規(guī)模水力壓裂技術(shù)開采頁巖氣，實際上是走了彎路。因為我們可以用直井、斜井這些更經(jīng)濟(jì)更環(huán)保的辦法，直接開采深部儲層的天然氣。所謂深部儲層與頁巖層的埋深也不過相差幾百米至幾千米而已。開發(fā)成本卻可以得到十倍百倍地節(jié)約，一口井投資從幾千萬上億，下降到幾百萬。

石油有機(jī)成因理論認(rèn)為石油來自生油層，生油層生出的石油，將大規(guī)模儲存在可滲透的儲層之中。石油開發(fā)的任務(wù)就是采用各種技術(shù)手段開采這些靜態(tài)存儲的油氣，一次采油是彈性開采，二次采油是水驅(qū)，三次采油是化學(xué)驅(qū)等。因此，國家大力推廣化學(xué)驅(qū)技術(shù)，試圖更多地開采出儲層中的剩余油氣。

而事實上，石油并非靜態(tài)地、大面積地存儲于滲透性儲層，而是存儲在供油斷裂附近2公里以內(nèi)，工業(yè)油氣井分布在供油斷裂附近1.5公里以內(nèi)。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(bǔ)充。所以，試圖以注入化學(xué)劑的方式在儲層內(nèi)大面積清洗剩余油的想法與地質(zhì)事實不符。

美國于1964年進(jìn)行了第一次化學(xué)驅(qū)礦場試驗，從上世紀(jì)70年代到1985年共進(jìn)行了183個化學(xué)驅(qū)項目。80～90年代中期美國化學(xué)驅(qū)技術(shù)有一個快速發(fā)展階段，進(jìn)入21世紀(jì)，化學(xué)驅(qū)項目幾乎停止。自上世紀(jì)60年代，全世界有200多個油田或區(qū)塊進(jìn)行了化學(xué)驅(qū)試驗。到80年代，化學(xué)驅(qū)經(jīng)過這些老牌石油國長達(dá)20多年的論證，現(xiàn)場證明使用效果并不理想。于是，大多數(shù)國家放棄了化學(xué)驅(qū)項目。

從大慶油田總產(chǎn)量和化學(xué)驅(qū)產(chǎn)量數(shù)據(jù)中，我們可以發(fā)現(xiàn)：化學(xué)驅(qū)產(chǎn)量增加這么多，而實際總產(chǎn)量不增反降。從1996年到2013年，大慶油田化學(xué)驅(qū)產(chǎn)量從214.99萬噸增加到1400萬噸以上，而油田的總產(chǎn)量卻從5600萬噸降低到4000萬噸，化學(xué)驅(qū)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，正確的石油地質(zhì)認(rèn)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(tuán)隊到大慶油田交流，有幸受邀向北京和大慶油田專家做了題為《現(xiàn)代石油地質(zhì)學(xué)——幔源油氣理論》的演講。演講的開場白是：“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)徘徊了半個多世紀(jì)。時代需要北大思想者，時代呼喚顛覆性基礎(chǔ)理論。提出幔源油氣理論，只是萬里長征的第一步。克服一切困難，在實踐中應(yīng)用和推廣這一理論，才是一場真正的二萬五千里長征。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(yáng)光大。祝愿國家石油安全早日得到保障!(作者系大慶油田勘探開發(fā)研究院博士、高級工程師)

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