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一场与亿万年前的石头的“时空对话”

海油发展微讯  · 公众号  ·  · 2024-07-08 21:34

正文


历经亿万年岁月洗礼

被意外保存下来的生命遗迹

为我们探秘油气宝藏提供了有利证据

然而

如何从一抹烟灰般的碎屑中

拼凑山川间的巍巍胜迹

回溯沧海桑田的海陆变迁

还要仰赖时光长河中捡拾碎片的行路人

——那些从 学习“冷门”专业

到多年甘坐“冷板凳”的

古生物科研团队



在天津滨海高新区城区边缘

有栋名为 “中海油实验中心” 的新楼

它看似普通,却内有乾坤


地层古生物分析鉴定评价人员曹洁

每天都要穿过都市的喧嚣与繁华

迎着田野吹来的泥土气息

抵达这个属于海油人的“文物基地”

与亿万年前的石头进行“时空对话”

为下一个油气田的发现破解地层珍贵的密码


见证:地层深处的记忆印记


从锦州14-6构造2井送来的岩屑,经酸碱反应后,溶解掉镁、钙、硅等物质,留下了含化石的有机质,再经过一次精细的筛选,只剩下试管里约10克左右、每一粒都如针尖大小的富含古植物化石的物质。



魏文艳将它们小心摊在载玻片上,然后置于生物显微镜下, 一看就是一两个小时,抑或一两天 ——她要把里面的光面球藻、榆树粉、破隙杉粉等几十种孢粉一个一个找到并数出来,统计各自占比,形成诸如“本井位本井段以见到粗肋孢属、枫香粉属、伏平粉属、榆粉属为主要标志,与渤海湾盆地新近系明下段孢粉化石组合特征相似,其层位为明下段”之类的鉴定报告。


魏文艳2008年就进入中国海油工作了, 在她的眼中,这一抹 烟灰般的碎屑,是山川间的巍巍胜迹,是构造板块的俯冲碰撞,是沧海桑田的海陆变迁,是一眼万年的大地传奇。


她能通过区分孢粉、藻类等等微小遗迹, 再现地层古地理、古环境与古气候等当时的沉积背景,描绘整套地层经历的沉积环境的变迁,确定地层年代、进行地层划分对比 ……从而为地层是否具备生成油气的条件提供最直接的证据。


化石与石油、天然气有着极其密切的联系。


一些远古时代的花粉、藻类、介形类等生物体,在漫长的地质年代中没有消失,而是变成微体古生物化石保存下来。



“一颗化石,一世纪;一块薄片,一油田。” 通过研究岩石薄片和古生物化石,可以划分地层年代,确定油气分布层位。这一方法的误差在万年左右,却往往比电子测量设备还要精准,是我国早期石油勘探开发、地质研究的标准手段。


早在1973年至1974年,渤海油田就已有介形类、孢粉、岩矿鉴定等小部分基础研究项目。1975年至1979年,国产和少量进口的显微镜,开始用于渤海岩矿、介形类、孢粉等的鉴定。自1980年起,渤海油田生物地质学和岩石矿物学的实验研究工作,开始全部使用进口高精度的生物显微镜、实体显微镜和偏光显微镜、阴极发光显微镜等,引进扫描电子显微镜、荧光显微镜和X射线衍射仪等用于岩矿、沉积学研究方面,并对尚属落后的某些实验技术进行持续更新补充完善, 大大提高了油气勘探科研工作的质量


今天,中国海油古生物研究团队有很大一部分集中在工程技术公司中海油实验中心,而渤海分中心的古生物团队又是其中人数最多、实验检测范围最广的一支。


这也是 目前国内油气行业中最庞大的古生物团队。 随着陆地油田地层认识成熟度越来越高,古生物实验人员日益减少。


聆听:古老的“石头”会唱歌


57岁的古生物专家赵都菁,有一个特别的爱好——喜欢将从白洋淀的睡莲池挖来微观动物,用小瓶子养着,里面有介形虫、蜗牛、水虾、水草和水藻……与他每天打交道的化石息息相关。



“有一个美丽的传说,精美的石头会唱歌……”这是上世纪80年代中期红遍大江南北的一首歌,陪伴了 赵都菁 在象牙塔里的时光,也是1991年地层古生物专业硕士毕业的他志之所趋—— 用一生的求索,让石头唱好“我为祖国献石油”。


他研究的石头不是地表的大型化石,也不是孢粉类,而是来自千米地下、距今最远6亿年的肉眼看不见的微体动物化石,诸如介形类、腹足类化石。



介形虫,直径仅为0.5毫米到2毫米大小,从近5亿年前一直生存至今。这种小“精灵”特别“宅”——它们固定生存在一个区域,安土重迁:深海的绝不到浅海处,在浅海生活的也不到深海去“串门”。这一习性,让它们的化石成为古水动力的测深仪和判断地层的“指南石”。秦皇岛27-3油田等亿吨级大油田发现的背后,就有它们的影子。



赵都菁的 显微镜下,这些芝麻粒大的化石,像一个个小豆子,外行看来千篇一律,但在 赵都菁 眼中却形态各异、姿态万千。成百上千的属种,充满迷惑性的微小差异,他能铁口直断。而差之毫厘谬以千里,稍有差池,定下的层位就会“窜”出很远,石油史上就曾有一“错”影响勘探好几年的前车之鉴。



作为团队中古生物领域的带头人,自2010年由辽河油田转战渤海油田以来 赵都菁 紧密结合油气勘探,在微体化石研究方面开展多学科联合科研攻关,使古生物研究成为渤海研究储层的有效方法之一,综合地质 研究打开了新天地,为油气勘探提供了大量实用技术支持。


有一段时间,为了将坚硬岩石里面的化石剥离出来, 赵都菁 反复碎样、浸泡、清洗……却始终无果。一天,他灵感忽现:可不可以通过岩石热胀冷缩的 内力”,让化石自己出来呢?于是,他借助马弗炉将岩石加热到800摄氏度,然后迅速放到冷水里。岩石外部遇冷急剧降温收缩,内部短时间内膨胀,便把收缩的外部岩石撑破了,完整的介形类化石瞬间“长”了出来。 这一化石处理方法,后来被写入行业标准



让“后浪”奔涌,是 赵都菁 心头始终卸不去的大石。12年前入职的姚雅琴,幸运地成为他的第一位徒弟。上班第一天,“屁股还没挨着板凳,师傅给我拿过来两本书。书一看就是几十年前的,又黄又旧,上面全是他的笔记。”


窗外银杏绿了又黄,黄了又绿,姚雅琴也渐渐成了“老师傅”。


“学鉴定,不能急躁。坐得住,静下心,仔细观察。”2017年入职的杨娇娇,刚到古生物实验鉴定间时,姚雅琴一边递给她那本又老又黄的化石鉴定书,一边说。



“师傅,这个化石是破的,也有点变形,怎么定合适啊?”“师爷爷,您帮我看看这颗化石,它的刺比书上描述的靠近腹部,我能定单刺华花介吗?”……


问答之间,化石鉴定像一门古老的手艺,代代相传。 渤海油田也通过创新古生物分析方法,创新生物地层研究新方法,推动生物地层研究新发现等,不断得以破解古生物遗迹的“无字天书”


变革:博古亦要通今


2014年参加工作的曹洁,已是二胎妈妈,依然对古生物“此情不改”。最忙的时候,她曾带着孩子高高兴兴去加班,“我在这边忙鉴定,孩子在那边写作业,感觉时光静好莫过于此。”


不过,她也有惆怅的时候。与十年前相比,渤海油田探井成倍增长,手工挑样让她头大如斗。


“我需要先把约100克的样品用水泡上,然后洗掉泥浆、烘干、过筛。随后,把样品一列一列放在玻璃板上,小心摊开,眼睛看着放大10倍的显微镜视域,左手缓慢地轻轻推动玻璃板,右手用挑样笔细细拨动镜下岩屑,但凡发现化石的踪迹,便用小毛笔小心翼翼地挑出留存。发现化石是枯燥挑样环节中最令人开心的时刻,但挑完5包,一天就过去了。”


仿佛听到她的心声,古生物团队 智能挑样 前期研究已经启动。 这是古生物领域一项从0到1的创新性变革。


“古生物研究不能固步自封。”姚雅琴说, 博古还须通今,主动转型,瞄准科技前沿,勇闯创新“无人区”,才能实现可持续发展。


近年来,古生物团队 引入 国内首套应用于微体化石的3D超景深自动叠加显微系统 ,极大地解放了人力; 建成 中国海油首套古生物及岩石薄片智能鉴定系统 ,构建 渤海油田76000余张孢粉、介形、岩石薄片数字图像样本库 ,可自动采集、智能鉴定,实现实验生产方式全新变革……



我们将岩矿碳氧同位素监测技术应用到检测化石古环境中。用激光在化石的壳上打出一个30微米到50微米的小洞,然后测碳氧的比值,就能知道它当时发生了什么、当年沉积的环境是什么,后来又经历了什么。”


古生物要经历降解、沉积、成岩等变化才能形成化石。而在地层中,相应地质时期可能没有该生物,或者未保存下来,就形成了没有化石的“哑”地层。特别是面对潜山发育大量火山岩这样的“哑”地层,地质研究如何进行?这是摆在渤海油田面前的一道难题。


为此,古生物团队 整理渤海40余年化石资料、数十万条数据体,构建整个海域三维立体化石展布


“化石始终是地层‘一锤定音’的证据,有了海量数据,细分化石组合,研究动物群落,勾勒古生物生存范围,不但可以预测层位,还能反演湖盆出现、发展、萎缩等过程。”


另一方面,他们创新岩石元素应用方法。“元素就像人体DNA,不同地体、沉积环境有其特定的元素序列。”为了用好这一沉积环境研究的王牌武器,姚雅琴带领班组筹建了 中国海油第一个颗粒锆石铀铅同位素测年实验项目



“我们通过激光剥蚀选定的30微米大小的锆石,测得其元素含量,通过铀铅同位素衰变体系反算锆石形成时的时间,精确测定岩石和矿物的年龄,解决地层没有古生物难以定年、难以寻找物源等问题。”


现在的杨娇娇,已是古生物团队锆石测年项目的得力干将。她左手锆石,右手化石,不管地层“哑”不“哑”,总能给出层位方案。


“我们还在陆续引进国际上最新科研成果。”姚雅琴的眼睛亮晶晶的,“我们研究古生物这么多年,攒了那么多数据,这是一个巨大的宝库。我们正筹划把这些数据和井位一一对应起来,一旦达成,就等于在地下有了眼睛, 将极大提升地层监测的主动性,减少勘探工作量,提升钻井成功率,节约钻井成本 。”


从曹洁每天穿越都市喧嚣,到赵都菁与化石无声交流,再到姚雅琴、杨娇娇等创新突破,每一步都凝聚着他们对油气藏探索的热情和智慧。







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