日常生活中，我們的衣食住行方方面面都離不開能源，而石油和天然氣又是我們經常會用到的能源，不知你是否曾好奇，油氣資源都是怎么開采出來的？中國明明油氣資源豐富，為什么卻還在大量進口？近些年大熱的頁巖油氣的開發，中國面臨哪些挑戰？帶著這些問題，記者采訪了中國科學院院士、頁巖油氣國家重點實驗室主任金之鈞。

（一）油氣勘探是個大的系統工程，中國總體處于第一方隊

記者：科學家是如何勘探油氣資源的？

金之鈞：這是個好的問題，說起來也比較長，但是我想盡量用最簡潔的語言讓大家能夠了解這一切。

要從地下尋找油氣，最關鍵的是要回答油氣在什么地方聚集，這是我們首要要回答的問題。

要回答清楚這個問題，必須要了解地下深部的地層的結構、有什么樣的巖層存在。比如說能夠生成油氣的烴源巖、能夠儲集油氣的儲層、能夠保護油氣的蓋層，這三個要素是缺一不可的。再加上一些使油氣聚集的基本的地質作用過程，有了這樣的基本條件，油氣才可以在地下聚集起來。

但是油氣又是活動的流體，構造運動來了，斷裂來了，它就會跑掉，這是它區別于金屬礦或者煤礦等固體礦藏的一個根本所在，所以從這個意義上講，它更加復雜，需要的技術更高。

在知道了油氣在哪個地方（之后），我們就要確定井位，就是要打鉆。我們有一句行話叫做“鉆頭不到，油氣不冒”，要把地下的油氣采出來，必須用鉆機把巖石打穿或者打透，打到能夠發現油氣的層位，（然后）油氣利用自身的地層能量（才）能夠冒出來、自然噴出來。也可以采取特殊的技術，人工的舉升，把油氣采出來。

所以整個過程可以總結出油氣的勘探實際上是個大的系統工程，是一個千軍萬馬作戰的系統協同作戰的行業。

簡單來講，這個系統工程有兩條腿，這兩條腿就是我們的兩大工程，一個是鉆井工程，一個是地球物理工程；它也有一個大腦，這個大腦就是綜合地質研究，及其決策部署系統；還有兩只手，一手要抓發現、抓儲量，有油氣出來，另一只手就是抓基本的地質認識，要研究這種地下的結構，研究油氣的分布規律。這是兩個成果，一只手抓一個成果，兩條腿支撐著我們石油工業，就是鉆井工程技術和地球物理工程技術。

我這個比方不一定完全對，但是有一定的道理，為了讓大家能聽懂，畫了人體像來做這樣的一個比喻。

記者：在油氣勘探開發這個系統里，有沒有什么技術是不可或缺的？

金之鈞：鉆井技術是必不可少的。鉆井技術最主要的是有驅動，有鉆頭在地下通過旋轉來磨損巖石，往地下打。有一句話說登天難，我們現在的行話是，入地也難，入地比登天還難。現在探索太空已經到火星了，但是我們地下的鉆，最深的鉆才打到一萬三千多米，取巖心的鉆打到一萬兩千多米。咱們中國最深的鉆是8418米，在四川剛剛完鉆，塔里木的最深井是8408米，比太空的那個距離，那是遠遠不夠的。

什么原因？

我剛才已經講到了，要從事油氣的勘探開發，必須要了解石油在哪里，在哪里聚集、在哪里富集，這樣必須有地球物理、化學和地質學的幾大學科的支撐，實際上也離不開數學。我們要有一些模擬，要有一些計算。

當知道油氣在哪里之后，我們就要確定這個井位在哪里打，通過打井使地下的油氣能夠釋放出來。而鉆井也是一個系統工程，它現在確實是我們這個行業的一種高科技。

垂直打的井，世界上可以打到一萬三千米深，更重要的一個技術，是打到一定深度以后，找到油氣的儲層，沿著這個儲層打水平井，這個在世界上最先進的也可以打到七八千米，甚至上萬米，就是在一個水平層段上，垂直打下去，拐個彎，這個技術是非常高的，中間的拐彎控制的核心技術叫旋轉導向。

我們現在的技術就是幾米厚的油層，我們要控制這個鉆頭不歪，沿著這樣幾米厚的油層打幾千米，打完了之后還要多段地壓裂，這樣一些低豐度的油氣才能出來，經過這樣的一個鉆井技術，把地下的油氣釋放出來，采出來，供人類社會所使用。

記者：中國的石油勘探開發能力在世界上是什么樣的水平？

金之鈞：現在我們的鉆井技術總體來講屬于世界的第一方隊。

但是你說有沒有差距？有。剛才我提到的鉆井技術當中最核心的旋轉導向（技術），就是能夠把鉆頭拐個彎拐過來，同時還得保證在巖層當中不打偏，相當于那個導彈的制導技術，我們和先進的世界一流的公司還有一定的差距，但是現在正在攻關。這個就是我們這個行業的所謂的卡脖子技術，我們還有差距。

在水平鉆井段，我們國內的一個鉆頭，鉆井的水平距離差不多在1500米左右，可以一個鉆頭完成1500米的鉆井，國際上最先進的技術，一個鉆頭可以打5000米，這樣成本就下來了，競爭力就上來了，有一些本來不能開采的油氣就變得可開采了，不是資源的就可以成為資源了。

所以，未來的科技，一個很大的特點是低成本戰略，就是發展低成本的技術，我剛才講的旋轉導向，和一個鉆在水平段打5000米這樣的技術，可以把它叫做低成本技術。

關于理論這一塊，可以說我們不但是進入第一方隊，我們應該是先進的。

這主要取決于中國大地構造背景不一樣，我們整個中國是處在三大板塊匯聚的一個交合部位，南部的有印度板塊，北部的有西伯利亞板塊，東部的有太平洋板塊。三個板塊一起匯集，在不同的時間，把中國這個大陸擠在中間。所以我們的構造在世界范圍來講幾乎是最復雜的、多期構造。這造成了油氣的多期次成藏，油氣的分布規律比其他的地區要更復雜一些。所以從研究油氣分布規律來講，這種多期疊加、多期成藏的盆地是最復雜的。

在這種盆地里面尋找油氣，需要更高的理論和技術水平，在這方面我們中國的科學家不輸于國外，我們在第一方隊，還處在領先的行列。

另外在國外，海相被認為是油氣的有利勘探地區，而中國面對的主要盆地是中新生代，主要是陸相，所以我們國內首先在世界上出現了陸相生油理論，為世界石油地質是做了貢獻的。

（二）中國頁巖油氣開發面臨巨大挑戰，低成本技術是關鍵

記者：中國現在的油氣以進口為主，是因為自己開采本身比較少，還是需求比較大造成的？

金之鈞：這應該說還是由中國的能源結構的一些特殊性所帶來的問題。

中國應該說是個產油產氣的大國，我們的石油的產量很長一段時間是占據世界第五、第六位，天然氣的產量我記不太清了，大概也應該進入了前十位。我們是產油產氣的大國，也是有著豐富油氣資源的國家，但是和我們的人口相比，和我們目前高速經濟發展對油氣的需求相比，我們又是有差距的。

你說我們的用量特別大，總的量來講，我們是比較大，我們（用量）已經超過了6億噸的原油，但是我們的人均量，是小的。我們只有北美，加拿大和美國人均量的十分之一，我們量大嗎？我們不夠大，我們夠節約的了。我們有將近14億人口，我們處在高速經濟增長的時期，有一定的原油的需求量，包括天然氣的需求量，這是必須的。

由于構造結構的復雜，含油氣盆地的特殊性，限制了我們原油的產量和天然氣的產量，進口一部分原油和天然氣，這也是時代必須的，這是中國的國情所決定的。問題是我們如何保障未來油氣的國家能源安全，這是我們要認真研究、要用我們的智慧來完成的一件事情。

記者：油氣資源分為常規和非常規，它們在成因、分布還有勘探開發方面有什么樣的差別？

金之鈞：什么叫非常規和常規？油氣的勘探始于十九世紀中葉，那個時候就是根據破壞的油藏、在地表發現的油氣苗，然后去打鉆，發現油氣。在這個過程當中人們發現，在地下的高點上，往往容易找到油氣，多少年來油氣的勘探家就遵循著這個高點去找油氣，獲得了巨大的成功。

（油氣）為什么容易在高點上聚集？大家知道油、氣、水在地下往往在巖石的空隙當中是混向的，油和氣都比水輕，在浮力的作用下它就容易在高點上聚集，然后水沉到底下去，這就是在高處能夠尋找油氣的一個基本道理，這是物理學的概念。

后來隨著打鉆的深入，有一些高點沒有油氣，這是顯而易見的，沒有油氣來，它就不可能（有油氣聚集），有高點它也不可能有油氣，所以這個圈閉就是空的。有一些發現不在高點上也有油氣，我們把這一類的油藏類型叫做地層巖性圈閉。

地層巖性的（油氣），就是油氣從烴源巖生出來以后，經過一定的距離運移，在一個儲存物性好的，相對能保存住油氣的地方聚集下來，這一類油氣都是常規油氣。它的特點是豐度比較高，單井產量高。

（非常規油氣）就是要在生成油氣的烴源巖里頭來打井取油氣。你們可以想象這個烴源巖是更致密、更細的一種巖層，過去我們都不把它當做儲層來看待，以為它就是生油的，生出來以后必須排出來，然后在好的、空隙大的儲層里頭聚集起來，才能開發。我們早知道它里頭有油有氣，但是采不出來（比如頁巖油、頁巖氣）。

后來怎么采出來了呢？就是這個鉆井技術提高了，過去都是打垂直井，垂直井打完了之后來壓裂、改造，提高單井產量。但是現在我們這個水平鉆井技術提高了，在頁巖段里可以長距離地打井，打完了井以后分段把它壓裂，幾十米或者一百米一段，多處地壓裂，這樣相當于人造了一系列的裂縫，使得天然氣或者石油從這個烴源巖里頭慢慢地滲流出來，到一個主孔道來，再把它采上來。

記者：中國現在在頁巖油氣開發這塊大概是什么樣的情況？

金之鈞：最早研究在頁巖里頭開采天然氣的，是美國，頁巖能夠采氣采油帶來了整個世界能源格局巨大的變化，有人把這一項技術的進步叫做“頁巖革命”，因為原油和天然氣的自給，帶來了美國廉價的能源的供給和經濟的復蘇，也改變了全球的能源版圖，過去大量的原油和天然氣向美國進口，現在倒過頭來，向亞洲進口。過去的油氣的供應從中東到俄羅斯，是一個中軸線，現在是兩個中軸線。從北美到南美，中東和俄羅斯仍然是供應，最大的消費區域是在亞洲。

更重要的一點是改變了人們對油氣資源稀缺的認識，由于這個頁巖里頭可以采油氣，同時在一個盆地，既產頁巖油又產頁巖氣，這樣一個對資源的稀缺性的認識在全球性的改變，帶來了全球的頁巖革命，也引起了中國的頁巖油、頁巖氣的探索。

所以到今天我們可以講，就油氣資源來講，滿足全人類供給100年，甚至200年都沒有問題，關鍵是我們能不能廉價地提供油氣。

說到中國頁巖氣和頁巖油的探索，我們也是受美國同行的啟發，他們在2000年前后獲得成功，從那個時候開始，我們在關注頁巖氣。到了2006年，我就建議中國石化要立項，研究頁巖氣，在我們研究院里首先成立了頁巖氣的工作組，開始跟蹤做這個事情。到2009年，我們就完成了第一輪的全國的頁巖氣的評價，960萬平方公里，這么多的含油氣盆地，從哪里下手、在哪里開鉆，這是非常大的一個問題。

我們評價了東部地區，但是考慮到它的成熟度低，多油少氣，所以它的頁巖氣潛力非常低，評價了西部地區，埋藏很深，所以最終把目標集中在南方地區。

2010年，中國石化的南方勘探公司定了我們的發現井，叫焦頁一井，最終獲得了巨大的成功，這就是我們中國第一個頁巖氣商業發現，當時的產量是20萬方，到今天應該說我們已經建成了一個100億方產能的頁巖氣氣田，提交了6009億方的頁巖氣的儲量，這個規模是巨大的，產量也是好的，2017年我們52億方頁巖氣的天然氣進入中國石化所建設的川氣東送管道，供給長江兩岸的經濟發達地區，直到浙江和上海一些經濟發達地區，做出了重要的貢獻。

也就是說從2006年我們開始立項評價，到2012年底我們發現這個氣田，大概是用了七年的時間。

應該說，（中國）頁巖氣的勘探得到了世界的公認，我們的技術、我們的人才、實驗設備也都相應地有了很好的發展，可以說我們也進入了第一方隊。

但是這不等于我們的頁巖氣的勘探開發就萬事大吉了，我們當前可以說還面臨著巨大的挑戰。

下一階段，頁巖氣的勘探的潛力，一個是向深里走，埋藏在4000米以下的這個層位，應該說還有很大的潛力，這一塊需要新的理論和技術。首先，隨著地層的加深，地球物理的反射越來越長，我們能不能找到這種甜點，就是一個很大的挑戰，所以需要新的地球物理技術。

找到了甜點，我們這個鉆井能不能打得準，在埋深4000到5000米的深度上，也就是說10米到30米的一個有效的這樣一個烴源巖，我們要準確地打1500到3000米，甚至到4000米這樣一個水平層段，這對鉆井的要求是非常高的，要打得準，同時還得壓得開，這對我們壓裂的機械的制造又提出了新的挑戰。現在3千馬力的壓裂車能不能適用這樣深度的壓裂，還不清楚，是一個很大的挑戰。那么這個領域的攻克預計會對頁巖氣的儲量和產量帶來一個新的增長。

除了這樣一個領域以外，我們還有另外一個很大的遠景區，就是那種地層壓力偏低、單井產量低的地區，比如說在鄂西渝東、在我們北方的鄂爾多斯盆地，地層都是負壓的，頁巖氣主要是吸附氣田，單井產量偏低，大概3萬方左右。如果要實現這一批的商業開發，那必須降低成本。

我們算了一筆經濟賬，單個鉆井到壓裂完井的整個成本要控制在3000萬左右。目前的鉆井成本是5000萬，我們還有很大的一個降本的空間。所以從2018年初開始，在我們業界，我就倡導未來石油行業的科技應該向低成本技術發展，也是從實踐當中感到我們的油氣勘探開發，包括頁巖氣，特別這種低豐度的頁巖氣的開發，沒有低成本技術，我們很難前行。

如果說這兩方面，我們都獲得了成功，再加上一些空白區域的新的發現，預計到2030年前后，我們的頁巖氣產量會在800億到1000億方。到那個時候，會占到我們全國產量的20%左右，應該說對中國的天然氣的發展是一個巨大的貢獻。

說到頁巖油，情況就比較復雜。大概是在2010年，中石油也好，中石化也好，我們就開始關注頁巖油，帶來了第一次的中國頁巖油的勘探高潮。先是過去打過的井，來看看頁巖里頭有沒有油出來，發現很多油氣顯示（指在鉆井、掘進過程中遇到的各種含油氣跡象），也有相當一批油井出油了，有的甚至還高產，但是穩定不住，產一段時間就停止了。接下來就進行了頁巖油勘探的部署，獲得了不錯的產量，但是不容易穩定住，也沒有獲得很好的商業突破。

究其原因，最主要的是（我們中國）和美國的頁巖油有著很大的不同。我們東部地區主要是陸相盆地，形成的時間短，埋藏相對不夠深，油的成熟度低，原油的黏度高，地下的流動性不好。所以用現在美國成熟的頁巖油的開發技術，來對付中國的頁巖油，我們沒有獲得成功。

這就是技術的關鍵，這也是我們當前從事頁巖油勘探的科學家和工程師們共同面臨的巨大挑戰，怎么針對中國的這一套低成熟度、高黏度、低流動性的頁巖油，去建立我們新的勘探開發技術，去研究新的油氣的分布規律、流動機理，這是我們當前面臨的巨大挑戰。

頁巖油現在可以說沒有形成大規模的商業開發的陣地和地區，但是我們也看到了希望。

如果按照目前的一些攻關，理論研究、技術攻關能夠得以實現的話，我們大概樂觀地估計一下，在2020年前后，我們頁巖油會實現商業突破。實際上，中國石油的新疆油氣分公司在準噶爾盆地的吉木薩爾凹陷已經獲得了重大突破。到2018年底，他們的頁巖油的產能建設會超過20萬噸，一個頁巖油的新區建設已經開始顯現。中國石化在江漢油田也獲得了幾口有商業價值的頁巖油油井，那么到2020年，也有望建成一個3到5萬噸的頁巖油的試驗區或者叫示范區。再樂觀地估計一下，經過十年的奮斗和努力，到2030年，我們想，中國的頁巖油的產量有望實現500萬噸到1000萬噸這樣一個產量。所以，對此我們還是抱有信心。

一旦這個場面到來，中國就會迎來下一輪或者叫新一輪的頁巖革命，那就是頁巖油的商業突破和一個比較快速的發展。

（三）學地質的人要懂一些科學哲學，同時要有樂觀的精神

記者：像油氣勘探這樣專業的科學研究，要怎么樣做科普以便讓大眾了解？

金之鈞：科普的工作非常重要，不光我們油氣勘探，任何一個學科、一個行業、一個領域都需要做科普，都需要和大眾溝通。

比如我們在勘探當中所涉及到的環保問題，有人以為地震放炮、鉆井，會占用一定的土地，對環境會帶來或多或少的影響。但是當你了解了以后，就感到沒那么可怕了。

鉆井占用土地，鉆井完了之后我們會還原，會種一些植被，和原來可以說是沒有什么差別。地震的放炮由過去放的大藥量型，現在也慢慢變得用可控震源，隨著技術的進步，對環境帶來的負面影響會越來越小。我們也是生活在地球上的人，我們也知道應該自覺地去保護環境。但是你不溝通，大眾就容易造成誤解，不支持你搞勘探，不支持你搞開發，那你油氣就取不出來。

但是做科普并不容易，需要精力和時間。應該說科普是一個“苦差事”，沒有水平的人是肯定做不了的，有水平的人也不見得都想做。（做科普）還需要去做一些原創性的研究，在現在的科技評價體系當中，科普的評價是遠遠被低估的。

我個人以為科普和翻譯家差不多，他要讀懂原文，在這樣的基礎上還要能用大眾接受的語言所描述。

記者：您給很多年輕的科研人員提過一個建議，讓他們多讀點哲學，在您看來科學和哲學是什么樣的關系？

金之鈞：這也是我愿意探討的話題，也是個沒完沒了的話題。我認為哲學是每個人都需要學的一門學問，它是研究人的思維方式、生命的意義，回答這樣一些重大問題的。對我來講，我認為科學哲學對我更重要，對一個學地質的人員更重要。

為什么這么講呢？因為在地下（勘探），我們是很難直接看到地下去的，如果太空還有望遠鏡，還可以望望遠的話，我們地下基本上是沒有這種工作條件，經常要猜，根據已有的資料、多解性的資料去推測。

比如說塔里木56萬平方公里，我們一口井的巖心取上來，我告訴大家，直徑10公分。10公分的巖心，要判斷56萬平方公里，這種可能性。這個巖心并且是非均質的，這一層取著，那一層還取不著，取不著的你不知道什么樣。另外在整個的漫長的地質歷史的演化過程當中，有巖層記錄的是少數，占整個歷史過程當中三分之一，甚至還不到，三分之二的是沒有巖心記錄的，看啥？這是鉆井這一塊，10公分的巖心供你觀察，要研究56萬平方公里，舉個例子。

那地下的地震反射成像，它也具有多解性，這個波這么解釋也行，那么解釋也行。地球化學的資料也有多解性。因此，搞地質、特別是搞綜合研究，（作為）一個決策者，必須建立一個正確的思維方式。要有一個正確的思維方式，就要懂一些科學思維，就要學一點邏輯學，就要學一點科學哲學。也許是我這個行業，地下的風險性、不確定性大所帶來的一個特殊要求。

記者：對于油氣勘探或者說研究地質這塊兒來說，最重要的品質是什么？

金之鈞：講到做一個地學人員最優秀的品質是什么，品質可以是多方面的，我個人認為最主要的是樂觀的精神。

如果說一個搞油氣的，在西方，美國有一個知名的石油地質學家叫Pratt（華萊士·E·普拉特），他說過一句話，被后來AAPG年會上一個大橫幅標出來，說油氣首先是在地質家的腦袋里頭，什么意思呢？就是你地質家腦袋里頭得有油氣。你腦袋里頭有油氣也未必找得到，但是腦袋里沒有油氣你就永遠找不到油氣。要地質家的腦袋里有油氣，就得要樂觀，不能悲觀。

另外我們打井，全世界的野貓子井的成功率不到30%，換句話說，定十口井，八口或者七口井是空的，成功的喜悅是短暫的，是少數的，承受的打擊是大量的，是持久的，你得經受住這種打擊。在這種打擊的情況下，你還能堅持自信，你還能對這個盆地有信心，這是非常不容易的。

除了樂觀精神以外，我覺得一個搞勘探的人必須具有堅韌不拔的毅力。有的油氣發現，是一個很持久的過程，不是一蹴而就的，也不是一口井下去就發現的，既有過去的例子也有現在的，既有國內的也有國外的，這種例子比比皆是。

另外，還得有擔當的精神，作為一個管理者來講要敢于擔當，作為一個技術工作者來講也要敢于擔當，哪個井位定空了，失敗了，被人罵，自己名聲不好。但是你想想，只有兩口井成功，八口井都要失敗，沒有擔當精神是不能定準位的。

（還）要有一定的冒險精神，在科學基礎上的冒險，得有擔當精神，沒有這種精神也是不行的。

所以我感到這些素質都是非常重要的一些基本素質。