南大畢業,善“鑽空子”,創中國煤成氣理論,促天然氣儲量飛躍

從小就受到李四光等地質學家的影響

那時候閱讀李四光關於地質方面的書籍,對書裡面提到的沉積岩、褶皺等特別感興趣,當時就開始萌發學習地質的想法。1956年,我考入南京大學地質系,並選擇地質構造作為自己的研究專業,實現了兒時的夢想。

在南京大學就讀時,受到斷塊學說創始人張文佑院士“科學研究要學會鑽空子”的觀點影響,張文佑院士建議科學研究要鑽空子,並不是說科研要走捷徑,而是告誡不要追逐熱點,要另闢蹊徑,尋找科學研究中的科研貧瘠“凹地”。

南大畢業,善“鑽空子”,創中國煤成氣理論,促天然氣儲量飛躍

在南京大學北草坪閱讀書籍

1961年,從南京大學地質系畢業,畢業論文“寧鎮山脈地層中縫合線構造”獲學校年度優秀論文。

畢業後分配到當時的石油工業部北京石油科學院

石油部門一直以來有著讓新參加工作的大學生先去基層油田鍛鍊的傳統,因此次年我被分配至江漢石油勘探處的生產一線。在江漢油田一呆就是10年。

這期間幾乎讀完了江漢油田圖書館石油專業和地質專業的書,從中瞭解到當時世界和中國存在石油與天然氣生產、研究的不平衡,前者產量高、研究相對深入,後者產量低、研究相對薄弱。

當時中國的石油勘探開發搞得很不錯,但是幾乎沒有人重視天然氣,也沒有列在國家科研和勘探開發的議程中

受到張文佑院士“科學研究要學會鑽空子”的啟發,我沒有選擇石油等研究熱點,而是萌發了研究天然氣的想法,這是當時國內研究的“冷板凳”。

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在南京大學東南大樓作“寧鎮山脈地層中縫合線構造”畢業論文報告

1972年,我調回北京中國石油科學勘探開發研究院,開始接觸到各地煤礦採集的樣本,閱讀了國外眾多的書籍文獻,我從書籍中讀到20世紀40年代德國學者對煤成氣方面的研究,研究強調了煤系成氣,但對成油未予注意。通過閱讀大量文獻和對江漢油田10年間積累的對比調查,在解讀了中國天然氣的諸多成因後,更加堅信張文佑院士所說的“科學研究要學會鑽空子”。

決定將當時學術界有很大爭議的煤成氣地質專業作為自己一生的主攻方向


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江漢油田乘船沿三峽經萬縣前往建南氣田

在大量煤化實驗和針對煤系中發現氣(油)顯示野外調查基礎上,我對國內沉積盆地中含煤地層進行了深入分析,並結合我國石油勘探中已發現的少數煤成氣藏的解剖結論,我於1978年率先提出了“煤成氣”概念,指出我國沉積盆地中埋藏的含煤地層是天然氣的良好源巖,是勘探天然氣的有利目的層,同時指出中國煤成氣不僅可以形成工業規模的氣藏,而且可以形成大氣藏,四川盆地、鄂爾多斯盆地、華北地區和楚雄盆地是我國煤成氣極有利的勘探地區。

1979年,在《石油勘探與開發》雜誌上發表了《成煤作用中形成的天然氣和石油》

文章肯定了煤系是良好的工業氣(油)源巖,打破了煤系不能形成工業性氣(油)的舊觀念,開闢了我國煤成氣勘探新領域,被同行認為“是中國開始系統研究煤成烴的標誌”。在此之前,傳統理論認為所有石油和天然氣都是比較低等的動植物生成的“一元論”理論,在這種學說的指導下,我國油氣地質工作者以天然氣只能由海相碳酸鹽巖和泥頁岩及湖相泥頁岩生成,即以油型氣觀點指導天然氣勘探,而不去含煤地層打井勘探油氣,認為這些地層是油氣勘探的禁區。

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1985年底召開“六五”國家攻關項目“(中國)煤成氣的開放研究”成果鑑定會

文章發表之初,國內許多石油地質學者對腐泥成油論加腐殖成氣油論的“二元論”觀點還很不統一。

1981年4月,國家計委和國家科委分別召開有著名地質學家和石油地質學家黃汲清、張文佑、葉連俊、關士聰和嶽希新等一批學者參加的煤成氣座談會。5月下旬,由中國地質學會石油地質專業委員會在揚州召開了“全國煤成氣學術討論會”,這兩次會議喚起了國內石油地質學者對煤成氣的重視,煤成氣理論及其研究的重要性逐漸被大家接受。1981年11月,我和戚厚發撰寫了《煤成氣概況》的報告,有關部門高度重視,積極開展工作部署。原石油工業部分別於1981年7月和1982年4月召開兩次煤成氣座談會,國家計劃委員會和能源委員會在1982年2月3日至11日召開了“加快天然氣勘探開發座談會”,參加會議的有黃汲清、張文佑、葉連俊、翁文波、關士聰、嶽希新學部委員,以及石油工業部、地質礦產部、煤炭工業部和中國科學院的相關人員,會議提出要加強以突破煤成氣為主要目標的地質、地球化學研究和圍繞天然氣開發技術及手段的科學研究。

1982年決定把煤成氣列入國家首批重點研究項目。1983年,“煤成氣的開發研究”作為我國第一批重點科技攻關項目正式立項,從此開始了天然氣科技攻關研究,拉開了中國煤成氣理論體系研發和建立的序幕。

1987年,“中國煤成氣的開發研究”獲國家科技進步獎一等獎


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在雲南保山縣猛古金沙江畔取氣苗樣

《我國煤系地層含氣性的初步研究》《煤成氣涵義及其劃分》《我國天然氣藏類型的劃分》《鑑別煤成氣和油型氣若干指標的初步探討》等多篇論文發表,總結了煤系成烴的特徵:一般以成氣為主、成油為輔;煤成油大多數是輕質油和凝析油;在特殊的地質條件下,煤系偶爾形成以煤成油田(藏)為主等,完善和發展了煤成氣(烴)模式。煤的這種物質構成特點,是生氣為主、生油為輔的煤系生烴特徵最根本的因素,從而進一步完善了中國煤成氣理論。

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在準噶爾盆地南緣北阿爾欽溝乳泥火山口考察氣苗

1992年,在國家重點科技攻關項目持續支持下,我和國內同行根據各項參數建立了天然氣成因類型綜合鑑別體系。

該體系突破了傳統僅以單一的氣組分鑑別天然氣類型,提出綜合發展利用氣液(輕烴、油)固(乾酪根)三相中相關科學信息,論證並建立了綜合性判別煤成氣、油型氣和無機氣系列指標、圖版和公式的鑑別理論,為複雜地質條件下天然氣成因鑑別提供了一套可信度大、精度高的方法,並在我國得到廣泛應用,為氣源對比追蹤、天然氣目的層確定提供了重要的手段和科學依據,發展了煤成氣鑑別理論和方法。這套鑑別體系全面、系統、方便實用,評價準確性較高。

世界煤成氣理論的發展經歷了漫長的歷史,雖然西方學者對該理論的創立發揮了重要的作用,但對理論內涵的豐富和發展,尤其是與中國的實際相結合,創造性地提出適合中國沉積盆地特點的煤成氣理論,則是中國學者發揮了重要作用。

從20世紀70年代後期開始,中國學者對豐富和發展煤成氣理論起了主導作用。在過去的40年間,中國的煤成氣研究從提出煤成氣存在、研究煤成氣運聚過程與探討總結煤成氣成藏特徵與規律等階段,不斷完善了中國煤成氣理論,推動煤成氣勘探獲得重大進展。

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2018年5月30日,在中國科學院第十九次院士大會期間,戴金星榮獲2018年度陳嘉庚地球科學獎

中國煤成氣理論不僅發展了天然氣成因新理論,而且使中國指導勘探天然氣的理論從油型氣的“一元論”進入油型氣和煤成氣的“二元論”時代

為我國從貧氣大國走向產氣大國邁出了關鍵的一步,為推動中國天然氣事業的快速發展作出了重要貢獻,所帶來的勘探指導成效十分顯著。自20世紀90年代起,中國天然氣儲量增長有了質的飛躍,在塔里木盆地白堊系、鄂爾多斯盆地上古生界、準噶爾和四川盆地的侏羅系、東海盆地和鶯瓊盆地第三系相繼發現一批大中型天然氣田,中國天然氣勘探也因而出現了以煤成氣為主的多成因天然氣勘探的廣闊前景。

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