石油與天然氣是人類最重要的能源，半個(gè)世紀(jì)以來油氣在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占比始終保持在56%～60%。2015 年，全球一次能源消費(fèi)總量130 億t 油當(dāng)量，其中石油占31%、天然氣占27%。據(jù)多家權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測，2035 年一次能源消費(fèi)總量162 億t，油氣占比仍將在60% 左右；隨著全球性碳減排趨勢加快，天然氣消費(fèi)總量和結(jié)構(gòu)性占比將逐年增加，2040 年天然氣有望超過原油成為主要一次消費(fèi)能源。

 

根據(jù)以美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）為代表的多家機(jī)構(gòu)預(yù)測，全球油氣資源豐富，足以支持以油氣為核心的全球能源經(jīng)濟(jì)在21 世紀(jì)保持持續(xù)繁榮。USGS 研究結(jié)果表明：全球常規(guī)石油可采儲量4878 億t，已采出1623 億t，剩余探明可采儲量2358 億t，剩余待發(fā)現(xiàn)資源897 億t；全球常規(guī)天然氣可采資源量471 萬億m³，已采出95.8 萬億m³，剩余探明可采儲量187.3 萬億m³，剩余待發(fā)現(xiàn)資源187.9 萬億m³。近年來美國成功開發(fā)了新的油氣資源——非常規(guī)油氣，據(jù)多家機(jī)構(gòu)評估全球非常規(guī)油可采資源量5100 億t，非常規(guī)氣可采資源量2000 萬億m³，油氣資源將大幅增加，全球油氣資源枯竭的威脅徹底消除。與此同時(shí)，全球油氣資源變化的另一個(gè)趨勢是資源劣質(zhì)化，油氣經(jīng)濟(jì)開發(fā)將要求更新、更復(fù)雜的技術(shù)，以及更低的生產(chǎn)成本。油氣資源的大幅增加和劣質(zhì)化已成為影響石油工業(yè)發(fā)展的重大因素，并將長期起作用。

 

 

石油工業(yè)的繁榮依賴于油氣資源、技術(shù)、市場和政治、經(jīng)濟(jì)、社會環(huán)境。在一定的資源條件下，理論技術(shù)是最活躍、最具潛力的變量，石油工業(yè)的歷史就是一部石油地質(zhì)學(xué)與勘探開發(fā)技術(shù)發(fā)展史。非常規(guī)油氣依靠水平井和體積壓裂技術(shù)進(jìn)步得以成功開發(fā)，揭示了全球石油工業(yè)未來油氣資源大幅度增加和大幅度劣質(zhì)化的資源前景，也揭示了理論技術(shù)創(chuàng)新的巨大威力和理論技術(shù)未來發(fā)展的無限可能性。所以回顧歷史、展望未來，石油工業(yè)前景一定是持續(xù)發(fā)展和前景輝煌的，也一定是更高度依賴石油地質(zhì)理論和勘探開發(fā)技術(shù)進(jìn)步的。

 

石油天然氣地質(zhì)學(xué)（geology of petroleum），是研究地殼中油氣成因、成藏的原理和油氣分布規(guī)律的應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科，是油氣勘探開發(fā)的理論基礎(chǔ)。人類認(rèn)識和利用油氣的歷史由來已久，但現(xiàn)代油氣勘探開發(fā)一般以1859 年美國成功鉆探的世界上第一口工業(yè)油井作為標(biāo)志。1917 年, 美國石油地質(zhì)學(xué)家協(xié)會（AAPG）成立，并出版了《美國石油地質(zhì)學(xué)家協(xié)會通報(bào)》（AAPG Bulletin）。1921 年，Emmons 出版Geology of Petroleum，標(biāo)志著石油天然氣地質(zhì)學(xué)成為一門獨(dú)立的學(xué)科。20 世紀(jì)30 年代，McCollough 與Leverson正式提出“圈閉學(xué)說”，成為常規(guī)油氣地質(zhì)理論的核心內(nèi)容。1956 年，Levorsen 的Geology of Petroleum問世，實(shí)現(xiàn)了石油天然氣地質(zhì)學(xué)理論的系統(tǒng)化和科學(xué)化，建立了完善的圈閉分類體系，將圈閉劃分為構(gòu)造、地層和復(fù)合圈閉，指出儲集層、蓋層和遮擋條件是油氣藏形成的必要條件，圈閉油氣成藏是常規(guī)油氣聚集機(jī)理的理論核心。經(jīng)典的石油天然氣地質(zhì)學(xué)的理論核心包括盆地沉降增溫增壓、有機(jī)質(zhì)干酪根生烴與油氣系統(tǒng)理論；由巖石骨架、有效孔隙及充注的可動流體構(gòu)成的油氣儲集層理論；含油氣盆地、區(qū)帶、圈閉與油氣藏的油氣分布理論；能量與物質(zhì)守恒，由人工干預(yù)形成油氣儲集層不同部位流體壓差，從而形成產(chǎn)生和控制流動的油氣開發(fā)理論。

 

石油天然氣地質(zhì)學(xué)歷經(jīng)百年歷史，其發(fā)展史深受石油工業(yè)勘探開發(fā)實(shí)踐、地質(zhì)學(xué)相關(guān)基礎(chǔ)學(xué)科進(jìn)展和探測與計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的推動。石油工業(yè)油氣勘探從背斜圈閉油氣藏發(fā)展到巖性地層油氣藏；從陸地推進(jìn)到海洋，進(jìn)而到深水；從常規(guī)發(fā)展到非常規(guī)，這些都推動了石油天然氣地質(zhì)學(xué)理論的重大突破和新理論、新概念的出現(xiàn)。而地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科不斷出現(xiàn)的重大進(jìn)展，包括板塊構(gòu)造理論、層序地層學(xué)理論、有機(jī)質(zhì)生烴理論都被及時(shí)融入石油天然氣地質(zhì)學(xué)核心理論之中。地震與測井等地球物理學(xué)勘探技術(shù)、地球化學(xué)分析技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展推動了油氣勘探開發(fā)技術(shù)進(jìn)步，也推動了石油天然氣地質(zhì)學(xué)理論的進(jìn)步與完善。

 

縱觀百年石油天然氣地質(zhì)學(xué)發(fā)展歷史，可以看到五個(gè)重要節(jié)點(diǎn)：①背斜與圈閉理論（19 世紀(jì)80 年代～20 世紀(jì)30 年代）；②有機(jī)質(zhì)生烴與油氣系統(tǒng)理論（20 世紀(jì)60～70 年代）；③陸相油氣地質(zhì)理論（20 世紀(jì)40 年代～21 世紀(jì)初）；④海洋深水油氣地質(zhì)理論（20 世紀(jì)80 年代～21 世紀(jì)初）；⑤連續(xù)型油氣聚集與非常規(guī)油氣地質(zhì)理論（2000 年至今）。

 

近年來，隨著全球油氣產(chǎn)量增長和勘探開發(fā)規(guī)模不斷擴(kuò)大，勘探領(lǐng)域主要轉(zhuǎn)向陸地深層、海洋深水和非常規(guī)油氣。新的勘探活動不斷揭示了新的地質(zhì)現(xiàn)象和新的油氣分布規(guī)律，許多是我們前所未知的，如陸地深層8000m 的油氣砂巖和碳酸鹽巖儲層、海洋深水陸棚的規(guī)模砂體分布、非常規(guī)油氣的“連續(xù)性分布”成藏規(guī)律，都突破了傳統(tǒng)的石油地質(zhì)學(xué)、沉積學(xué)認(rèn)識，揭示了基礎(chǔ)理論的突破點(diǎn)和新理論的生長點(diǎn)，石油地質(zhì)理論正面臨著巨大變革的前景和機(jī)遇。

 

深層、深水、非常規(guī)勘探地質(zhì)領(lǐng)域的發(fā)展同時(shí)也對地球物理和鉆井等工程技術(shù)提出了更高、更難的技術(shù)需求和挑戰(zhàn)，刺激石油工業(yè)工程技術(shù)加速技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展。與此同時(shí)，全球材料、電子、信息和工程制造等學(xué)科快速發(fā)展，極大地推動了工程技術(shù)和裝備的更新。地球物理勘探的陸地和海洋反射地震三維技術(shù)，鉆井工程的深井、水平井鉆井和體積壓裂技術(shù)，3000m 水深的海洋深水開發(fā)作業(yè)能力，以人工智能為特征的信息化技術(shù)等都是近年工程技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的重點(diǎn)和亮點(diǎn)。預(yù)期工程技術(shù)發(fā)展方興未艾，隨著科技創(chuàng)新受到極大重視和科技研發(fā)投入持續(xù)增加，工程理論技術(shù)必將進(jìn)入快速發(fā)展期，基礎(chǔ)理論與基礎(chǔ)技術(shù)已受到關(guān)注，也將進(jìn)入發(fā)展黃金期。

 

我國石油工業(yè)歷經(jīng)六十余年快速發(fā)展，形成了獨(dú)立自主的石油工業(yè)體系和強(qiáng)大的科技創(chuàng)新能力，油氣勘探技術(shù)水平已進(jìn)入全球行業(yè)前列。2015 年我國原油產(chǎn)量2.15 億t，世界排名第四位，天然氣產(chǎn)量1333 億m³，世界排名第六位。

 

目前，我國油氣勘探開發(fā)理論技術(shù)水平已經(jīng)總體達(dá)到國際先進(jìn)水平，其中陸相油氣地質(zhì)理論一直居國際領(lǐng)先地位，在陸上復(fù)雜地區(qū)的油氣勘探技術(shù)領(lǐng)域，我國處于領(lǐng)先水平；我國發(fā)展了古老海相碳酸鹽巖成藏地質(zhì)理論與勘探配套技術(shù)，在四川盆地發(fā)現(xiàn)安岳氣田，是我國地層最古老、規(guī)模最大的海相特大型氣田，累計(jì)探明地質(zhì)儲量8500 億m³；發(fā)展了前陸沖斷帶深層天然氣成藏理論，復(fù)雜山地鹽下深層寬線大組合地震采集和疊前深度偏移、超深層復(fù)雜地層鉆完井提速等勘探配套技術(shù)，油氣勘探深度從4000m 拓展到8000m，在塔里木盆地庫車深層發(fā)現(xiàn)5 個(gè)千億立方米大氣田，形成萬億立方米規(guī)模大氣區(qū)；在油氣田開發(fā)提高采收率技術(shù)領(lǐng)域，大慶油田發(fā)展的二次、三次采油提高采收率技術(shù)，在全球原油開發(fā)技術(shù)界一直處于國際領(lǐng)先地位。

 

在海洋油氣勘探開發(fā)和工程技術(shù)領(lǐng)域，我國在近海油氣勘探開發(fā)方面處于同等先進(jìn)水平；在深水油氣方面，我們已獲得重大突破，但在深水工程技術(shù)和裝備方面，與全球海洋工程強(qiáng)國相比仍有重大差距；在新興的非常規(guī)油氣開采技術(shù)領(lǐng)域，我國石油工業(yè)界起步迅速，已經(jīng)基本掌握了頁巖氣、煤層氣開采技術(shù)，成功開發(fā)了四川盆地志留系龍馬溪組頁巖氣田。

 

在油氣勘探開發(fā)專業(yè)服務(wù)技術(shù)及裝備領(lǐng)域，我國近年快速發(fā)展，在常規(guī)專業(yè)技術(shù)和裝備方面已經(jīng)全面實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，高端技術(shù)服務(wù)和裝備已初步具有獨(dú)立研發(fā)先進(jìn)、新型、高端裝備的能力。在技術(shù)進(jìn)步助推下，中國石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司已成為全球最大物探技術(shù)服務(wù)公司。

 

但我國石油科技界油氣勘探開發(fā)面臨重大挑戰(zhàn)：深層油氣成藏富集規(guī)律與科學(xué)問題；低滲透- 致密油氣提高采收率技術(shù)與理論問題；非常規(guī)油氣（頁巖氣、致密油氣、煤層氣）勘探生產(chǎn)先進(jìn)技術(shù)與科學(xué)問題；海洋及深水油氣勘探生產(chǎn)重大科學(xué)問題；勘探地球物理、測井、鉆井壓裂新技術(shù)與科學(xué)問題等。我們也清醒地看到我國要成為真正的石油工業(yè)技術(shù)強(qiáng)國依然任重道遠(yuǎn)，我們要正視差距、繼續(xù)努力，特別是要大力加強(qiáng)基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)技術(shù)。

 

 

1997 年3 月，我國政府高度重視科學(xué)技術(shù)，確定了建立“創(chuàng)新型國家”的戰(zhàn)略方向，采納科學(xué)家的建議，決定開展國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973 計(jì)劃）。973 計(jì)劃是具有明確國家目標(biāo)、對國家的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步具有全局性和帶動性的基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃，旨在解決國家戰(zhàn)略需求中的重大科學(xué)問題，以及對人類認(rèn)識世界將會起到重要作用的科學(xué)前沿問題，提升我國基礎(chǔ)研究自主創(chuàng)新能力，為國民經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)基礎(chǔ)，為未來高新技術(shù)的形成提供源頭創(chuàng)新。這是我國加強(qiáng)基礎(chǔ)研究、提升自主創(chuàng)新能力的重大戰(zhàn)略舉措。自1998 年實(shí)施以來，973 計(jì)劃圍繞農(nóng)業(yè)、能源、信息、資源環(huán)境、人口與健康、材料、綜合交叉與重要科學(xué)前沿等領(lǐng)域進(jìn)行戰(zhàn)略部署，2006年又啟動了蛋白質(zhì)研究、量子調(diào)控研究、納米研究、發(fā)育與生殖研究四個(gè)重大科學(xué)研究計(jì)劃。十幾年來，973 計(jì)劃的實(shí)施顯著提升了中國基礎(chǔ)研究創(chuàng)新能力和研究水平，帶動了我國基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展，培養(yǎng)和鍛煉了一支優(yōu)秀的基礎(chǔ)研究隊(duì)伍，形成了一批高水平的研究基地，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會可持續(xù)發(fā)展提供了科學(xué)支撐。

 

自973 計(jì)劃設(shè)立以來，能源領(lǐng)域油氣行業(yè)共設(shè)置27 項(xiàng)（表1），對推動油氣地質(zhì)理論的研究與應(yīng)用起到了至關(guān)重要的作用，帶動了我國油氣行業(yè)的快速發(fā)展。

 

表1 國家973 計(jì)劃油氣行業(yè)立項(xiàng)清單

 

 

這27 個(gè)項(xiàng)目選題涵蓋了我國石油工業(yè)上游和石油地質(zhì)基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)技術(shù)方面的重大科學(xué)問題，既是石油工業(yè)當(dāng)前發(fā)展面臨的重大挑戰(zhàn)，也是石油地質(zhì)基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)技術(shù)未來的發(fā)展方向。這批重大科學(xué)問題的研究解決，必將大大推動我國石油天然氣勘探開發(fā)儲量產(chǎn)量的增長，保障國家油氣供應(yīng)安全和社會經(jīng)濟(jì)增長的能源需求；同時(shí)支持我國石油地質(zhì)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與深入發(fā)展，推動基礎(chǔ)研究進(jìn)入新的階段。

 

這27 個(gè)項(xiàng)目現(xiàn)在已基本完成計(jì)劃合同規(guī)定的研究內(nèi)容，取得豐碩的成果，相當(dāng)部分研究成果已經(jīng)被中國石油天然氣集團(tuán)有限公司、中國石油化工集團(tuán)有限公司和中國海洋石油集團(tuán)有限公司應(yīng)用于勘探生產(chǎn)，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益；在科學(xué)理論方面的成果也在逐漸顯現(xiàn)，我國石油地質(zhì)學(xué)家在非常規(guī)油氣地質(zhì)理論方面已逐漸趕上國際前沿，先進(jìn)理論技術(shù)進(jìn)步滲透石油界與科學(xué)界，未來將進(jìn)一步發(fā)揮其效能，顯現(xiàn)其深遠(yuǎn)影響。

 

 

▌1）大幅度提高采收率技術(shù)（2 個(gè)項(xiàng)目），在大型砂巖油田化學(xué)驅(qū)提高石油采收率基礎(chǔ)理論技術(shù)研究方面取得了國際領(lǐng)先的成果，并成功應(yīng)用于大慶油田。

 

▌2）我國天然氣地質(zhì)理論（3 個(gè)項(xiàng)目），針對我國復(fù)雜地質(zhì)條件背景，在形成高豐度構(gòu)造型氣藏和低豐度大面積巖性地層型氣藏的成藏機(jī)理、富集規(guī)律及開發(fā)理論技術(shù)方面取得重大進(jìn)展，支撐我國天然氣快速增長。

 

▌3）海相碳酸鹽巖油氣地質(zhì)理論（4 個(gè)項(xiàng)目），針對我國古老層系海相碳酸鹽巖多期演化與高熱演化成熟度特點(diǎn)，在古老碳酸鹽巖沉積層序恢復(fù)、古老油氣系統(tǒng)演化、儲層分布規(guī)律及成藏特征等重大地質(zhì)基礎(chǔ)理論，以及深層復(fù)雜氣藏勘探開發(fā)技術(shù)方面取得重大進(jìn)展。

 

▌4）我國西部疊合盆地構(gòu)造與油氣成藏理論（3 個(gè)項(xiàng)目），在我國西部塔里木等盆地“疊合”特征分析、盆地構(gòu)造演化解析及多源油氣系統(tǒng)長期演化的規(guī)律研究中，在盆地構(gòu)造學(xué)和石油地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)理論方面取得重大進(jìn)展。

 

▌5）非常規(guī)油氣地質(zhì)（8 個(gè)項(xiàng)目，包括煤層氣、致密油氣、頁巖油氣、天然氣水合物），非常規(guī)油氣是近年出現(xiàn)的新油氣資源，其成功開發(fā)既表現(xiàn)出巨大的經(jīng)濟(jì)意義，也揭示了非常規(guī)油氣地質(zhì)是一個(gè)全新的理論技術(shù)領(lǐng)域，是石油地質(zhì)基礎(chǔ)理論和技術(shù)新突破和取得重大進(jìn)展的良好機(jī)遇，因此973 計(jì)劃給予了重點(diǎn)部署。這批成果包括建立了獨(dú)具特色的高煤階煤層氣地質(zhì)理論與開發(fā)技術(shù)；在古老海相頁巖氣地質(zhì)理論和技術(shù)上取得重大進(jìn)展，支持四川盆地志留系龍馬溪組頁巖氣成功大規(guī)模開發(fā)；在陸相致密油和頁巖油地質(zhì)理論取得重大進(jìn)展，發(fā)展了我國陸相非常規(guī)油氣地質(zhì)理論；在天然氣水合物地質(zhì)上取得進(jìn)展。這批成果追蹤和接近國際前沿，顯示了我國科學(xué)家的學(xué)術(shù)水平和創(chuàng)造力，未來有進(jìn)一步擴(kuò)大的潛力。

 

▌6）深井、深水鉆井與地球物理勘探理論技術(shù)（5 個(gè)項(xiàng)目），針對油氣勘探轉(zhuǎn)向深層、深水與非常規(guī)，在深井、深水鉆井和地球物理反射地震勘探基礎(chǔ)理論技術(shù)方面取得重大進(jìn)展，從工程技術(shù)上支撐了我國近年油氣勘探開發(fā)。

 

▌7）南海深水石油天然氣地質(zhì)理論（1 個(gè)項(xiàng)目），在南海構(gòu)造沉積演化與深水油氣富集規(guī)律理論領(lǐng)域取得重大成果。

 

▌8）沉積盆地多種能源礦產(chǎn)共存機(jī)理（1 個(gè)項(xiàng)目），在沉積盆地中油氣、煤與鈾等礦產(chǎn)共存富集機(jī)理方面取得重大成果。

 

石油作為人類社會最重要的能源戰(zhàn)略資源，將在一段相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)發(fā)揮無可替代的作用，石油工業(yè)仍然是最強(qiáng)大和最具生產(chǎn)力的工業(yè)部門。科學(xué)技術(shù)是石油工業(yè)生存發(fā)展的永恒動力，基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)技術(shù)創(chuàng)新是動力的不竭源泉，相信石油科技未來必將有更偉大的創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)，推動石油工業(yè)走向更輝煌的未來。

 

我本人有幸在2007～2015 年期間成為973 計(jì)劃第四、五屆專家顧問組成員，并擔(dān)任能源組召集人，親身經(jīng)歷了這一段石油地質(zhì)科學(xué)蓬勃發(fā)展的珍貴時(shí)光?；仡櫄v史，十分感慨。感謝科學(xué)技術(shù)部關(guān)注石油工業(yè)科技發(fā)展，設(shè)立27 個(gè)973 計(jì)劃項(xiàng)目，系統(tǒng)開展石油地質(zhì)基礎(chǔ)理論研究，有效推動了我國油氣勘探開發(fā)理論技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)了油氣行業(yè)的快速發(fā)展；感謝這批973 計(jì)劃項(xiàng)目首席科學(xué)家及相關(guān)研究人員立足崗位、積極奉獻(xiàn)，為我國石油科技進(jìn)步做出了突出貢獻(xiàn)；感謝各承擔(dān)單位在項(xiàng)目研究過程中給予的支持，保障項(xiàng)目順利實(shí)施。“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”，希望我們廣大石油地質(zhì)工作者能夠立足行業(yè)重大科學(xué)問題，持之以恒、開拓進(jìn)取，不斷推進(jìn)石油地質(zhì)基礎(chǔ)理論研究，為我國油氣勘探開發(fā)提供不竭的動力。

 

“中國油氣重大基礎(chǔ)研究叢書”是對973 計(jì)劃油氣領(lǐng)域27 個(gè)項(xiàng)目在基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)技術(shù)方面攻關(guān)成果的總結(jié)，將陸續(xù)出版。相信本套叢書的出版，將會促進(jìn)研究成果交流，推動我國石油地質(zhì)理論領(lǐng)域發(fā)展。

 

 

          賈承造

   中國科學(xué)院院士

 

      2018 年12 月