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南堡油田:能源开采的新悬念

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中国大地之下的地质构造复杂多样,给能源开采带来了难度,但也许同时也留下悬念:可能地下还有更大的宝藏,需要更详尽地勘探,更精细地开采。

渤海湾边的南堡已经成为过一次焦点:2007 年5 月,在南堡宣布发现了超过10 亿吨储量的大油田,被看作中国石油勘探40 多年来最激动人心的发现之一。但是在现在的中国地图上,南堡还是一个不起眼的小镇,混杂在天津和唐山之间许多盐田和渔村之中。

建一个小岛采油

渤海湾西岸,有两条公路直接伸入海水。 一条公路连接的是曹妃甸人工岛。它是难得的深水良港,将要建成相当于20 个澳门的面积,成为华北最大的海港。另一条公路通往开采南堡油田的人工岛。南堡油田没有使用海上常用的钢铁平台来开采,而是直接把油田上方填成陆地,可以直接使用陆上采油的技术节省成本。这是中国第一次大规模用人工岛的方法进行“海油陆采”。因为南堡油田所处的浅滩只有两三米深,可以采用吹沙填海的方式修建人工岛。吹沙用的不是鼓风机,而是从海底泵上来的泥沙。首先用沙袋等材料筑起堤坝,围出人工岛的轮廓,然后绞吸船从海底吸起泥浆“吹”到围坝中,泥沙沉积下来就成为了陆地。2008 年底,已经有3 个这样的人工岛建成投入开采,预计一共会修建6个以上。相比曹妃甸,这些人工岛的面积很小,大多不到1平方千米,因此采用水平井整体开发技术。钻井就像沙漠植物的根系,除了直接往下方打,还能向侧面囊括更大面积的油田。

南堡油田的开采渐入佳境,打下了近800 口井,今年的产油目标是200 万吨,计划在四五年内将年产量提高到千万吨以上。全国目前只有大庆、胜利、辽河、新疆、长庆、四川6 个油气田的年产量超过1000 万吨。油田也在悄悄改变着曹妃甸人工岛的定位,这个岛不仅仅是码头和钢铁基地,现在还要加上石油化工和石油战略储备基地的名头。

更精细地寻找油田

按照目前中国每年消耗原油3.2亿吨来算,南堡油田的所有地质储量也只够全国用3 年。能源困境只是能得到暂时缓解。“全球石油储量40 年之后耗尽”的说法,仍然会让人们恐慌。而2008 年的国际油价震荡空前剧烈,从年初上涨到7 月份的每桶147.27 美元,又一直到11 月跌到近50 美元,即使是20 多年前两伊战争期间,石油涨跌的幅度也比不上。廉价稳定的石油供应已经成为过去,还能用什么来保证我们的能源呢?

其实人们还会再发现更多的石油。要找到石油需要对地层有清晰的认识:石油储藏在多孔的储油层里,周围被不透水岩层封闭起来。目前只能通过几种有限的手段探测地下,其中最重要的方式是地震波。

地震勘探就好像人敲击一个盒子,听回声来判断里面装了什么。人们引爆炸药产生微弱的地震波,根据地层反射地震波的速度和相位,判定岩层的情况,然后由地质学家来寻找可能储存石油的结构。这需要计算机大量的运算。传统的地震勘探是二维地震勘探。就像X 光拍照展示了一个平面结构,二维地震勘探是对一个个地震剖面进行解析。在同一块区域交叉分析了几十个地震剖面之后,就能理清它的地质构造情况。

二维地震勘探的精度只有1 千米,对于特别平缓的地层,它无法看出微小的起伏,而特别破碎的地层又完全分辨不出细小的断层。华北渤海的油田底层就特别破碎,被断层切割得像打碎的汽车挡风玻璃,最小的油田只有0.01 平方千米。只有三维地震勘探才能达到这样的精度。这种方法也是使用地震波来窥视地层,但是最终得到的是一个立体的地下结构数据,和医学上的CT相似。除了测量方法的提高,这个方法还需要计算速度超过千亿次的计算机处理。

南堡油田就是用三维地震勘探找到的。渤海湾一带属于冀东油田,已经有了40 多年的勘探历史,但是由于地质条件太复杂,只探明了100多万吨的储量,两家国外石油公司进行了6 年的勘探也没有结果,人们普遍认为,这里只是一些零碎的小油田而已。三维地震勘探费用昂贵,每平方千米需要30 万元,但是它的效用从2003 年开始发挥出来。精度达到10 米的勘探让大多数探井准确地“命中”油区,就在浅层发现了上亿吨的储油构造,继而在海上发现了更大的储量。除此以外,2007 年底新疆塔河油田发现的2 亿吨储量,也是三维地震勘探的成果。

除了发现更多油田,另一条路是更有效地利用现有的油田。10 亿吨石油并不是全都能采上来。中国的大部分油田采收率只有20%~30%,也就是说,有三分之二以上的油气还留在地下。只有大庆油田采收率接近一半。这个比例和油田的地质条件有关,同样也取决于开采技术。在南堡油田的开采中,将会广泛应用注水、注气的二次采收技术,目标是要将采收率提高到40%。