天然氣勘探中的哲學思維和“首尾歸一”模式

摘 要

摘要：通過踐行鄧小平同志1978年提出的“解放思想、實事求是”的思想路線，30年來四川盆地的天然氣勘探工作取得了長足進展。為此，總結了在盆地西部(川西)部分氣藏探明
摘要：通過踐行鄧小平同志1978年提出的“解放思想、實事求是”的思想路線，30年來四川盆地的天然氣勘探工作取得了長足進展。為此，總結了在盆地西部(川西)部分氣藏探明中采用的思維方法，分析了成藏理論研究中的哲學思維；認為油氣藏形成的理論，應根據(jù)唯物主義的觀點，隨著科技的進步、實踐的深入，不斷補充、調整與完善；歸納概述了油氣系統(tǒng)工程的兩種思維(直線思維、曲線思維)與勘探成效的關系，重點對“首尾歸一”環(huán)型模式進行了闡述：設計方案時鉆井目標要明確，完井要達到希望的產(chǎn)能，資料應翔實、完整，未達到鉆井目標應進行分析和總結。該模式的中間過程涉及物探、布孔、鉆井、錄井、測井、射孔、壓裂、測試等多個工程技術環(huán)節(jié)，它們都需要整體部署、協(xié)調工作。
關鍵詞：四川盆地；勘探；實踐；哲學思維；“首尾歸一”模式；成藏理論；解放思想；實事求是
    天然氣具有深埋地下的隱蔽性，聚散易變的流動性，分布地域的不均勻性3個特點。開發(fā)天然氣需要3把利劍：油氣地質理論、哲學思維、配套工藝技術。3把利劍的長短配套狀況決定著找氣效果。理論可從書本上學，工藝技術也可引進，唯獨哲學思維只能靠自身開發(fā)，而遵循“實踐是檢驗真理唯一標準”總導向，也許能將理論用好、用活。在此，結合四川盆地30年來的勘探實踐工作，根據(jù)“實踐是檢驗真理唯一標準”的原則，探討天然氣勘探中的哲學思維和“首尾歸一”模式。
1 解放思想，唯物與發(fā)現(xiàn)
1.1 川西天然氣勘探工作30年前后的變化
   1978年，鄧小平提出“解放思想、實事求是”，當時的四川盆地天然氣勘探工作成效不顯著。鉆探川玉33井(布在四川盆地綿陽安縣玉泉的首口探井，勘探目的層為上三疊統(tǒng)須家河組二段)，當時認為有利的含氣圈閉是古構造，主要的烴源巖是海相。當時川西前陸盆地約4×104km2范圍內，除中壩須二段、雷三段氣藏投入開發(fā)外，在坳陷主體和東坡無一口氣井。川玉33井鉆井效率：半年鉆進3200m。
   而30年后的今天，四川盆地的天然氣勘探開發(fā)局面發(fā)生了質的飛躍。①目的層，川西油氣勘探目的層，從K1j-P1的6000m深地質體中，約有15個目的層；②圈閉類型多，有古構造圈閉、今構造圈閉、古今復合圈閉及地層巖性等圈閉；③資源，預測川西坳陷共有(2～3)×1012m3天然氣資源量；④探明儲量，中國石油、中國石化在川西地區(qū)共獲天然氣探明儲量近1×1012m3，可采儲量(4000～5000)×108m3；⑤產(chǎn)能，中國石油、中國石化合計為200×108m3/a左右，2008年九龍山構造的龍XX井茅口組，日產(chǎn)氣量大于200×104m3，無阻流量大于1000×104m3，尤其近期川西坳陷孝泉-豐谷構造上的川科1井，在上三疊統(tǒng)馬鞍塘組(T3m)測試獲日產(chǎn)86.8×104m3的優(yōu)質天然氣；⑥川西坳陷中淺層氣發(fā)展快，僅中國石化西南油氣分公司(以下簡稱分公司)就年產(chǎn)淺層氣量達22.4×108m3，占分公司總產(chǎn)氣量的80%。
1.2 哲學思維在川西坳陷部分氣藏發(fā)現(xiàn)中的作用
1.2.1 “解放思想，唯實而調”與川西坳陷中淺層氣層的發(fā)現(xiàn)
1.2.1.1 實踐發(fā)現(xiàn)新層位
四川玉泉33井(川玉33井)擴大了目的層：1978年該井在J3p組地層井噴，J2s組氣侵，T3x4段遇氣強噴報廢的實踐，在解放思想和“實踐是檢驗真理唯一標準”大環(huán)境中便提出了川西坳陷勘探目的層“不僅有T3x2還有T3x4、J2s、J3p”，并建議勘探中淺層(紅層)天然氣[1～2]。原地質礦產(chǎn)部第十一普查勘探大隊(以下簡稱十一普)鉆了綿字號8口淺井，均見氣，未獲產(chǎn)。
1.2.1.2 “唯實而策”獲兩發(fā)現(xiàn)
“唯實而策”就是指勘探井位目的層時，依據(jù)現(xiàn)場實際情況進行調整。
在十一普施工的川孝104井、106井發(fā)現(xiàn)了J2s、J2p氣層。1984年原地礦部西南石油局(以下簡稱西南局)布孔鉆探須四段氣層，川孝104井設計鉆探T3x4過程中，于J3s底發(fā)生井噴，便提出完井測試建議，經(jīng)西南局同意固井后，環(huán)空竄氣3.4×104m3，首次向綿竹縣供氣。1985年在同井場布的106井，仍鉆探須四段，從錄井月報材料上發(fā)現(xiàn)J2s有良好氣侵，且持續(xù)1d之久，經(jīng)查實顯示段為砂泥巖互層且有大量次生礦物。筆者當晚連夜編寫綜合圖，送西南局建議完井測試，局領導當即同意完井測試，固井后還是環(huán)空竄氣，日產(chǎn)達10×104m3，放噴30d之久。由此發(fā)現(xiàn)川西“紅層”氣。
不妨設想，如果現(xiàn)場一線技術負責人員不敏于事、不解放思想提出測試建議，而局領導如果不解放思想，固持非須四段不進行測試的保守思想，就不會有侏羅系紅層104、106井2個層的發(fā)現(xiàn)。特別是針對104井環(huán)空竄氣，當時存在兩種意見：建議封死和進行環(huán)空采氣，西南局首任局長決定采取環(huán)空采氣措施，通過試采，證實了遂寧組是屬于具有工業(yè)產(chǎn)能的氣層，這是決策者思想解放的生動事例。
1.2.1.3 “砂縫結合”思維運用于川孝153井
“砂縫結合”就是指如果在較低孔隙度的砂巖中存在發(fā)育的裂縫，便會有較好的產(chǎn)能。
1992年，十一普施工的川孝153井在J3p獲高產(chǎn)[3]。該井為鉆J2s的中深井，在鉆進中，于J3p713～721m井段發(fā)現(xiàn)井漏、井涌，生產(chǎn)會議上決定安排打水泥封住。筆者得知這一情況后，立即到井場查實，結果發(fā)現(xiàn)漏涌井段為細砂巖且含自生方解石，頓悟：從1980～1991年間數(shù)次提出勘探J3p均未采納，就是因為產(chǎn)量低(認為平均2000m3/井)，不能立項研究，也沒有上鉆。想要淺層突破，首先想到淺層在什么樣地質條件下才可能有高產(chǎn)?經(jīng)過反復思考，筆者曾在《川西孝泉青崗嘴J3p淺層氣的勘探建議》一文中提到，“在上覆封蓋條件下，砂層和裂縫結合部便會獲高產(chǎn)”的預測。此井不正是盼望的條件嗎?于是當晚一方面請井隊緩注鉆井液，另一方面則向正在內江開會的西南局領導請示完井測試，立即獲得同意。第二天到井場組織實施襯管完井，獲日產(chǎn)2.5×104m3的天然氣并保持穩(wěn)產(chǎn)，進而淺層變?yōu)?ldquo;淺而肥”儲層。隨即地方介入打井，經(jīng)協(xié)調成立了新場氣田開發(fā)公司，如此才有今天新場氣田淺、中、深的規(guī)模開發(fā)。因此，如果不解放思想，唯實而決策，就難有今天的新場氣田。
1.2.1.4 邏輯推理發(fā)現(xiàn)806井千佛巖氣藏
新806井原設計方案為鉆至中侏羅統(tǒng)沙溪廟組，鉆進中發(fā)現(xiàn)多層氣顯示，而氣源來自深部，若干佛巖組有砂礫巖儲層就會有好的產(chǎn)能，便加深鉆進，實際僅加深60m就發(fā)現(xiàn)了千佛巖組底部高壓氣層，日產(chǎn)氣量超過30×104m3，累計采氣量超過2×108m3。該項目獲原地質礦產(chǎn)部找礦一等獎。
1.2.2 “解放思想，唯實而調”與川西坳陷須二段氣藏的發(fā)現(xiàn)
1.2.2.1 “唯實而調”上合興
1984年經(jīng)地礦部批準局部署的梓潼地區(qū)川柏102井，在現(xiàn)場勘查井場過程中，認為它屬中壩氣田東坡小高點，難成大氣候，同時通過物勘普查資料發(fā)現(xiàn)川西主體坳陷東坡有個合興場構造[4]，為多組斷裂交匯的隆起圈閉，若獲成功便可帶動川西整體勘探。于是組織十一普工程現(xiàn)場踏勘，選好井場后，再去找局地質總負責人匯報此情況，負責人看了資料后說，“這正是坳中隆的構造”，經(jīng)查屬實同意“緩上柏樹嘴，先上合興場”。技術總負責人當即敢于改變地礦部已批準的井位，上合興場是“唯實而調，解放思想”、“不唯上、只唯實”的具體體現(xiàn)。為保證工程質量，特雇美國技術人員，采用電動鉆鉆井，精心保護儲層，1988年射孔須二段獲超過30×104m3/d的高產(chǎn)氣量，獲地礦部在四川省找氣的第四次重大突然，并獲發(fā)現(xiàn)一等獎。
1.2.2.2 “林中看樹”發(fā)現(xiàn)新場氣田須二段天然氣
新851井須二段的發(fā)現(xiàn)。2000年底新851井在須二段井深4830～4850m段獲無阻流量314.27×104m3/a的高產(chǎn)又有什么亮點值得反思呢?可以概括為3點：“看整體，找模式和加深探索”。
1) 看整體：在二維構造圖上圈閉僅1.0km2、閉合高度60m、深4700m，敢鉆探的原因在于看大背景，看整體：須二段在隆高400～600m大背斜上局部構造圈閉。
2) 找模式：在中淺層高豐度背景下從區(qū)域形變著手，歸納總結川西地區(qū)前陸3個帶實況，發(fā)現(xiàn)了形變強度與豐度的關系，即形變強度決定含氣豐度。
3) 加深探索：地震預測須二段頂面4530m，實鉆4635m，主力氣層4830m，先后2次加深：①突破60m閉合高度；②鉆腰帶子(井深4780m)下，遇網(wǎng)狀縫系統(tǒng)獲高產(chǎn)。
1.2.3新場氣田開發(fā)三部曲——描述、壓裂和叢式
   新場氣田的立體規(guī)模開發(fā)采取解放思想，探索創(chuàng)新的思路，即走出三部曲——描述、壓裂、叢式。
   1)描述查儲層：如何找準河道小砂體。用二維地震資料中描述找準砂體在川西屬首次，成功率由30%提高到98%。
   2) 壓裂成片活：在川西坳陷首次對J2s壓裂，從808井到811井2次試壓成功。鉆井成功率上升至98%，將整個新場氣田各砂巖組盤活。
   3) 叢式上規(guī)模：淺層打叢式井，四川首次成規(guī)模采取“叢式+樓式”開發(fā)方案，實現(xiàn)低豐度氣藏規(guī)模建產(chǎn)。
   以上三部曲可說是川西中淺層開發(fā)的一種有效模式。一言以蔽之，川西致密、次生氣藏的發(fā)現(xiàn)開發(fā)過程是不斷突破已有觀念與邊界的過程[5]。
2 哲學思維與成藏理論
2.1 烴氣：多源性
   有關油氣源這一話題幾百年來地質界一直爭論不休，有“有機”學派，有“無機”論者，也有二者兼而有之的二元論者。國內外許多學者從不同角度、不同方法深入探討了天然氣的成因類型。由于天然氣成因的多源性以及成熟作用、運移作用、混合作用等因素的影響，增加了天然氣成因分類的難度，出現(xiàn)了眾多成因分類方案[6]。
2.2 儲層：孔縫定
   到目前為止，幾乎所有具一定基質孔隙度或裂縫系統(tǒng)發(fā)育的巖石中都找到了油氣藏(包括泥質巖、火山巖、變質巖)。北美頁巖氣藏的孔隙度為4%～6.5%，平均5.2%，2007年24 000口井，年產(chǎn)氣450×108m3，其分支水平井分段水力壓裂，單井日產(chǎn)氣11×104～17×104m3(美國俄克拉荷馬州Arkoma盆地)。儲層只有儲集體、孔隙度及其規(guī)模、豐度大小的區(qū)別，工業(yè)性儲層與非儲層是從量變到質變，并與工業(yè)技術條件有關，其界限也隨技術進步而調整。
2.3 蓋層：相對性
   這一概念是對上下巖層相對滲透性而言，即相對滲透率低的巖層可以成為相對高滲透率巖層的蓋層。從壓力角度講，即油氣突破壓力高的巖層可成為突破壓力相對低的巖層的蓋層。頁巖氣開發(fā)實踐表明，生烴泥頁巖層既是常規(guī)氣藏的蓋層，其自身也是儲層。
2.4 圈閉：開放性
   圈閉是由于不滲透或滲透性較差的巖層形成或者由于巖性的側向發(fā)生結構上(密度)的變化所形成的具有三度空間又遮擋又開放的體系。特點表現(xiàn)在：①多種多樣，有構造、巖性、地層、斷裂等圈閉，有多元混合圈閉；②圈閉具有相對性與暫時性，有的圈閉能封住油，但不能封住氣，構造形成的圈閉，又隨時間逐漸演變，從非圈閉到有效圈閉到圈閉破壞，而其中的油氣也隨之演變，或是富集，或是散失。研究資料表明，若圈閉中散失量大于補給量，在地史中很短時間油氣藏就被破壞掉。葉軍研究認為[7]，油氣藏若無補給，將在20～40Ma散失殆盡。因此，所有的油氣藏都是一個暫時的、相對的動平衡系統(tǒng)聚集的地質體。而頁巖氣藏便是集生、儲、蓋、圈為一體的氣藏，它表明4要素組合豐富多彩，如何評價與人們的思維方法有關，思維不同便有可能產(chǎn)生截然不同的結論。
    總之，油氣藏形成的理論，應遵循實踐唯物主義的觀點，隨著科學的進步，實踐的發(fā)展，不斷補充、調整與完善。陳云同志的十五字精義：“不唯書、不唯上、只唯實；研究、比較、反復”，可資借鑒。
3 油氣系統(tǒng)工程中兩種思維與成效
3.1 直線思維
    直線思維屬于低級、感性的思維，“只見樹木，不見森林”的思維，即從局部看是對的，但與總體歸屬相矛盾。
3.2 曲線思維
    曲線思維屬于高級、理性的思維，列寧說“認識不是直線，而是無限近似螺旋的曲線，而曲線上每一個片段，都能被片面地看成獨立而完整的直線，而這條直線能把人們引向‘只見樹木，不見森林’的泥坑里去”。
3.3 油氣系統(tǒng)工程的兩種思維模式效應探討
    該系統(tǒng)有兩個特色：①雙隱性，氣在地下的動靜狀況和工程作業(yè)與地下巖石的狀況都有隱蔽性；②雙無性，建井過程中沒有中間產(chǎn)品，施工進程沒有回頭路。
    由此便產(chǎn)生了各作業(yè)段與全系統(tǒng)最終成果關系，便有直線與曲線、樹木與森林的關系，如鉆進中的安全與儲層保護問題：從安全考慮走直線，用加重鉆井液壓死、堵死縫洞，則安全，但油氣嚴重污染，若不能壓裂，則完井測試無產(chǎn)；又如測試走直線控壓不當(為了安全)，造成井底形成天然氣水合物(固態(tài)冰)，封堵出氣口等，誤判無產(chǎn)；再如射孔工藝走直線，誤用劣質品，根本未打穿套管+水泥環(huán)，結果誤判無產(chǎn)等。結果系統(tǒng)不圓滿，首尾不歸一。
3.4 “首尾歸一”的環(huán)型模式
    唯物辯證，“首尾歸一”的勘探模式，由于地下天然氣的動、靜隱蔽性、作業(yè)于地下巖石的隱蔽性，作業(yè)中常產(chǎn)生兩種思維方法，即兩種運作線路是站在林中看樹木，還是只看獨木：①曲線，起始歸一，即起始為獲得產(chǎn)能，最終回到目的；②直線，圖中暫列7個環(huán)節(jié)，都可能出錯，任意一個出錯，均不能回到起始點而失敗。只見樹木，不見森林，則越軌難歸一，如圖1所示。
 

3.5 如何理解“首尾歸一”的環(huán)型模式圖中的模塊
    1) 總體思路：各個專業(yè)施工方要“為園林育樹”，將勘探總目標比喻為樹林，一項作業(yè)比喻為一株樹苗，育樹必須符合總體目標。
    2) 首尾歸一：①鉆井目標，要有希望的產(chǎn)能，評價；②最終的結果，應達到希望的產(chǎn)能，資料翔實、完整。
   3) 物探：“形變”——構造隆起、坳陷、斷裂破碎的狀況可信度，參數(shù)精度。
    4) 布孔：成藏模式(思路)，具體依據(jù)。
    5) 鉆井：是發(fā)現(xiàn)氣層、保護氣層、建好通道、取全資料的過程。務必做好“儲層保護，優(yōu)化鉆井液性能、縮短浸泡時間，確保井眼質量”。
    6) 錄井：鉆時、鉆井液、氣情、水情、巖性、記錄等齊全準確。
    7) 測井：通過伽馬、電阻、聲速、電位、井徑等資料，達到準確判斷儲層和產(chǎn)能。
    8) 射孔、壓裂：射孔要位置準、密度大、穿透深；壓裂要砂量適度、反排率高、縫長無堵。
    9) 測試：替噴降壓合理、返排控壓適度、無結冰無反堵。
    一口探井涉及多學科、多環(huán)節(jié)，加上井內作業(yè)的隱蔽性。運作體制與產(chǎn)業(yè)特點的統(tǒng)一性，更加重要。
    總之，首尾歸一模式要求：設計方案時鉆井目標要明確，完井要達到希望的產(chǎn)能，資料應翔實、完整，未達到鉆井目標應進行分析和總結。在圖1中任一環(huán)節(jié)作業(yè)都可能產(chǎn)生直線與曲線兩種效果，而只有符合天然氣發(fā)現(xiàn)、建井、試測的特有規(guī)律的曲線方式運行，才能歸一，才能圓滿。
3.6 如何做好“首尾歸一”和評估
3.6.1實施捆綁運行體制
    建立作業(yè)隊伍與最終成果捆綁一體的體制，或叫作業(yè)與效益掛鉤。
3.6.2加強監(jiān)督
    對天然氣勘探這類“雙隱”、“雙無”的產(chǎn)業(yè)，能否有效監(jiān)督事關成敗，由誰來監(jiān)督呢?由主管領導掛帥的各專業(yè)系統(tǒng)的專家組成機構實行現(xiàn)場監(jiān)督。
3.6.3科學評估
    實踐唯物評氣層，唯物辯證評產(chǎn)量。
    1) 資源評估：實踐唯物看產(chǎn)能一一看實踐中是否有氣，有超壓，有儲層，有水等。
    唯物地看待實踐已獲得符合成藏理論的實物和數(shù)據(jù)(生、儲、運、聚、保模式)。如鉆井中，有氣產(chǎn)出，有超壓，有儲層，不含水，理應有產(chǎn)，這也可叫以“實踐唯物主義”看產(chǎn)能。
    2) 唯物辯證看產(chǎn)量——天然氣地下動靜隱蔽性強，地下作業(yè)過程的隱蔽性強(雙隱多解)。
    唯物辯證地看實踐運作：既有符合實情的科學作業(yè)、又有不當?shù)淖鳂I(yè)，也存在技術難度大的一面，同時也存在因現(xiàn)階段技術局限難以達到的一面。
    辯證地分析作業(yè)過程與成果的關系：獲產(chǎn)的有產(chǎn)能，但不獲產(chǎn)的不一定就無產(chǎn)能，有產(chǎn)能是否有產(chǎn)量，它受鉆進污染程度、錄井測井認識判斷準確度、射孔穿透否、測試反堵否等的多種因素的制約。既不能在獲產(chǎn)時沖動、盲目，也不能在無產(chǎn)時簡單下結論，悲觀、放棄。既要實事求是，又要辯證思維。
    總而言之：氣道非常道，哲學有其妙；實踐驗真理，井口油氣笑。
參考文獻
[1] 符曉，舒文培.四川盆地西部天然氣資源與勘探開發(fā)[M].武漢：中國地質大學出版社，2000.
[2] 符曉.川西三套成藏系統(tǒng)及勘探研究[J].西南石油學院學報，2004，26(6)：13-16.
[3] 王金琪.超致密砂巖含氣問題[J].石油與天然氣地質，1993，14(3)：169-180.
[4] 郭正吾，韓永輝.四川盆地碎屑巖油氣地質圖集[M].成都：四川科學技術出版社，1995.
[5] 符曉.理論、經(jīng)驗、思維與成藏預測[M].世界學術文庫.北京：中國言實出版社，1999.
[6] 戴金星，裴錫古，戚厚發(fā).中國天然氣地質學：卷一[M].北京：石油工業(yè)出版社，1992.
[7] 葉軍.川西海相天然氣勘探難點及對策[J].天然氣工業(yè)，2008，28(2)：17-22.
 
(本文作者：符曉 中國石化西南油氣分公司)