深地奥秘,令人心驰神往。2023 年4月,我们基于量纲分析提出有机质生烃深度下限的理论假说(预测最大约 16337 米)。2025年2月,中国石油“深地塔科1井”在地下10851~10910 米发现优质烃源岩和油气显示。巧合?抑或是必然?
作为独立研究团队,我们并未有幸参与到这项大国工程的具体工作中,而是基于石油地质基本原理与基础物理分析工具提出了简明的理论模型。提出时也并未预设其会与未来某项具体的钻探工程产生关联。尽管理论假说的价值在于揭示潜在规律,而真正让规律照进现实的,是中国石油攻关团队在超深钻井中完成的工程奇迹。
导 读
地球深处的能源宝藏,一直是人类探索的终极目标之一。传统认知中,万米以下的地层被视为油气生成的“禁区”,但中国科学家与工程师已于近期联手改写了这一历史!2025年2月,中国石油“深地塔科1井”在塔里木盆地成功钻探至10910米,首次在陆地万米深处发现油气显示。尤为引人注目的是——这场由中国石油团队牵头完成的工程实践突破与中国科学院力学研究所团队2023年基于量纲分析的预测结果呈现出了令人欣喜的“跨时空呼应”!工程实践与基础理论产生的这一次“科学共振”,彰显了基础研究对解释跨学科、跨领域科学问题的潜在价值。这种独立探索的共鸣值得倍加珍惜:理论研究者用公式拓展认知边界,现场工作者用实践突破勘探禁区。两类角色虽路径不同甚至互不相识,却共同锚定深部能源的科学命题。这场理论与现实的跨时空呼应将使理论工作者更加确信基础研究的意义——即使独行,亦能为未知领域增添一缕逻辑的微光。
图1 量纲分析对世界首次在地下 10851 至 10910 米深度发现石油的“无心预言”。(A) 全球首次万米深地石油发现示意图. Q、N、E、K、J、T、P、C、D、S、O 和Є分别代表第四系、新近系、古近系、白垩系、侏罗系、三叠系、二叠系、石炭系、泥盆系、志留系、奥陶系和寒武系地层;(B) 基于量纲分析预测的有机质生烃下限深度分布直方图。
万米深地钻探:一场振奋人心的“破冰之旅”
在塔克拉玛干沙漠腹地,“深地塔科1井”犹如一把“地质手术刀”,揭开了地球万米深处的奥秘。中国石油团队凭借自主研发的先进工程技术及装备完成钻探,在10851-10910米区间发现优质古烃源岩和明确油气显示,这是全球首次证实在陆地万米之下仍然存在油气,直接挑战了“油气生成深度有限”的传统理论(图1A)。
量纲分析:从分子规律到地质预言的“特殊桥梁”
干酪根作为油气的“母质”,其生烃过程受分子结构、温度、压力等多重因素影响。传统研究中缺乏简洁、有效且物理意义较为明确的深度下限预测思路,而我们团队另辟蹊径:通过分析干酪根分子的“实时解离能”与“摩尔质量”这两个核心内因,结合地温、大地热流、应力等外部条件,利用量纲分析的快速匹配法,首次推导出生烃下限深度的估算方程。该理论并未指向特定地域或工程,却在两年后与塔里木盆地的勘探发现形成“共振”——方程显示,当干酪根的“实时生烃解离能与其实时分子摩尔质量的比值”达到特定阈值,生烃下限深度可突破万米,最高或达16337米(图1B)。这种理论预言与现实发现的良好呼应,恰是基础研究前瞻性的生动体现:无需预设应用场景,科学规律的普适性自会在合适的时机显现价值。 即使是看似抽象的基础理论,也可能在工程实践中传来意外的回声!
改写全球勘探地图:约14.6%的盆地潜力待挖掘
基于理论模型,我们绘制了全球首张干酪根生烃深度下限直方图,发现全球约14.6%的含油气盆地具备万米以下油气勘探潜力。“深地塔科1井”的万米油气发现证实,塔里木盆地恰好属于理论预测中14.6%的潜力盆地,也为全球其他相似盆地的勘探提供了新的思路——即使没有预先的目标对接,基础理论的推导也能为工程实践提供关键指引。曾经被忽视的深地领域,或将因这种看似无心的科学关联,成为未来能源供给的重要新方向。
从“巧合”到“深耕”:开启深地科学新征程
针对井中钻取的5.4亿年前的宝贵岩心样品,亟待通过提取干酪根、构建超高分子模型、模拟生烃反应等步骤,精准计算不同区域的生烃下限,为塔里木盆地乃至全球深地勘探划定“黄金靶区”。这场理论与实践的跨时空呼应,不仅验证了量纲分析方法在复杂地质问题中的适用性,更推动了对跨领域深度协作的构想:理论研究者将基于新数据优化模型,工程团队则可依托更精准的理论指导提升勘探效率。深地探索的征程,正从“偶然的相遇”迈向“有科学依据的深耕”。
总结与展望
“深地塔科1井”的突破,是中国深地能源战略的里程碑,更标志着“基础研究-工程实践”双轮驱动模式的胜利。当量纲分析这一基础工具在未预设场景中绽放出“理论之花”,我们看到:科学探索的价值,既在于解决当下的问题,更在于为未知的突破埋下理论的“种子”。全球14.6%的潜力盆地,正等待着理论与实践的再次呼应。油气存在于科学家的脑海中,更存在于工程师的钻头上。这场深地探索的接力赛,已得到了一次科学呼应的助力,也必将在更多“不谋而合”中抵达新的深度。
责任编辑
余琮煜 成都理工大学
顾晓滨 中国科学院青海盐湖研究所