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为地下碳库精准“画像”

    发布时间:2026-03-16

——记东北石油大学.非常规油气研究院副教授田善思

郑 心  张利霞

  

  在松辽盆地广袤的黑土地之下,亿万年前沉积的有机质正悄然沉睡。它们并非尘封的遗迹,而是蕴藏着国家能源安全关键密钥的“烃源岩”。作为非常规油气生成的母体,烃源岩的品质、演化程度与生烃潜力,直接决定着页岩油、致密油等战略资源的可采规模。可以说,能源的未来,就藏在这些毫米级的页岩孔隙之中。

  当前,我国原油的对外依存度仍然很高,因此加快非常规油气勘探开发已成为保障能源自主可控的必由之路。在这场关乎国运的能源突围战里,没有硝烟,却有无数科研工作者在分子尺度上攻坚克难。东北石油大学非常规油气研究院副教授田善思,便是深耕其中的一员。十余年坚守油气地球化学领域,他携手团队通过高精度地球化学分析与分子标志物追踪技术,精细刻画松辽盆地青山口组等主力烃源岩的生烃史与排烃效率。“我们的工作就像在给地球做CT一般,去了解地下‘油藏工厂’的‘生命指征’,以扎实的数据支撑‘陆相页岩油革命’的工程部署。”他适时补充道。如今,田善思团队已实现对陆相页岩生烃—赋存—可动性的全链条表征,其关于松辽盆地青一段页岩油甜点预测的关键参数体系,更被纳入行业技术指南。在他看来,每一次对烃源岩样品的精细解析,都是在为国家能源安全添一块基石——微观世界的光,终将照亮宏观战略的前路。


求学问道,锚定科研坐标

  千百年来,辽阔的黑土地都如同一本边角起皱的大书,既承载着豪情满怀的东北文明发展,也浸润着我国工农业发展的血汗。所以这片土地对任何一位国人而言,都蕴含着难以割舍的独特情感,而对于田善思则更为显然,因为这里是他科学志业的原点。高考后便走入东北石油大学的他或许不曾想到,自己日后将以分子尺度的精密工具,重新解读这片土地的秘藏能源。

  人生中,或许再难有一段时光比与书香结伴的日子更为闪亮,田善思的记忆中也是这样。每每谈及几年硕士求学岁月,他总是难掩对为他打下学术根基的薛海涛教授的感谢。这位深耕烃源岩地球化学30余载,尤以陆相页岩生烃动力学见长的前辈,在他初出茅庐时的不吝指教,不仅帮助他系统掌握了有机碳、热解、气相色谱、生物标志化合物及碳同位素分析等核心技术,也使他初步建立起“有机质—生烃—排烃”的逻辑链条。“我还记得薛老师常说,‘岩石不会说谎,但需要用正确的语言去倾听’。”此谆谆教诲在日后的岁月中、在田善思的心里,逐渐转化为对数据本真性的敬畏,这也为他奠定了日后面对科研工作的严谨底色。

  博士阶段,田善思则考入中国石油大学(华东),师从卢双舫教授——我国陆相页岩油理论体系的重要奠基人。卢教授提出的“源储共生、甜点控产”模型,突破了传统海相页岩油评价范式,为我国非常规油气勘探提供了原创性理论支撑。站在巨人的肩膀上,田善思则选择重点聚焦页岩油赋存状态与可动性机制,参与国家科技重大专项“陆相页岩油富集规律与甜点评价”,足迹遍及松辽、鄂尔多斯、准噶尔三大盆地,累计分析岩心样品逾千块,构建起国内首个覆盖低熟—高熟全演化序列的页岩油地球化学数据库。这段经历不仅拓展了他的多尺度研究视野,更在他心中刻下一句箴言:“中国页岩油,必须走自己的路。”

  而这份信念与雄心,最终被东北石油大学非常规油气研究院教授柳波所赏识,田善思也顺势接到了母校抛来的橄榄枝。这一次,他毫不犹豫地学成归校,并将研究重心转向微观孔隙结构与流体行为的耦合表征。由于柳教授长期致力于页岩纳米孔隙成像与力学响应研究,其团队在聚焦离子束-扫描电镜(FIB-SEM)与原位力学测试方面积累深厚。因此,在这一基础上,田善思得以将宏观地球化学参数与微观物理结构贯通,逐步形成“多模态融合、智能驱动”的技术路径。而学校党委书记付晓飞始终强调的“科研要面向国家急需、服务油田现场”的战略导向,则成为其后续成果转化的关键推力。

  支撑田善思在科研道路上高歌且行的行程中,也不乏家人的牵挂与陪伴。妻子曾芳,作为东北石油大学人工智能学院的骨干教师,主攻智能感知领域,常以自动化视角反哺地质问题。二人在拓展事业版图过程中的携手同行,让田善思无论何时回忆起来都心生暖意。“我们常常交流讨论问题,她会说,你研究的是岩石的‘内在逻辑’,我负责让它‘开口说话’。”也就是在二人如此的跨学科对话中,悄然孕育出了一套改变表征节奏的智能系统。


破壁创新,深耕“10分钟革命”

  2025年,田善思作为核心完成人,凭借“基于孔隙结构智能表征的页岩油赋存状态评价方法”项目,荣获中国发明协会发明创业奖项目奖一等奖。这一荣誉,非一日之功,而是团队近十年在“识别难、评价慢、指导弱”行业困局中持续突围的结晶。

  长期以来,我国陆相页岩油开发面临两大瓶颈:其一为储层孔隙尺度跨越微米至纳米,结构高度非均质,传统单一手段难以完整刻画;其二则是页岩油以溶胀态、吸附态、游离态多元共存,赋存状态不清导致压裂设计盲目,成本居高不下。正如大庆油田冯子辉总工程师所言:“我们不是缺资源,而是缺看清资源的眼睛。”

  对此,田善思团队创新性提出了“全尺度智能表征”新范式。他们集成扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、低场核磁共振(LF-NMR)等多源数据,构建了孔隙智能识别模型;又引入卷积神经网络(CNN)训练AI自动识别含油孔隙特征;并耦合分子动力学模拟,反演不同成熟度条件下油分子在黏土矿物表面的吸附能与扩散系数;最终开发出具有完全自主知识产权的“页岩油赋存状态智能分析系统”,使单样分析时间由30分钟压缩至3分钟,综合识别准确率达97%。相关软件已获国家计算机软件著作权登记。

  然而,真正的突破不在实验室,而在压裂现场。因此,近期田善思团队计划将技术前移至“岩穴”——即井场岩心快速处理单元。得益于与师弟董振涛的长期合作,加上曾芳自动化团队的协同攻关,他们将共同推出“5+1+3+1”智能化工作流,即5分钟完成现场薄片制备与预处理;1分钟通过激光荧光快速判别含油性分布;3分钟同步获取孔隙形貌、矿物组成、脆性指数及力学参数;1分钟生成地质工程一体化评价报告。全流程仅需10分钟,彻底终结了“采样—送检—等待—决策”长达月余的传统周期。如今,软件部分已基本完成,硬件部分正在搭建,预期达到工程师在井场上即可获知此段页岩的甜点位置、可压裂性指数与预期产能,实现“边钻边评、即评即压”的目标。初步估计,采用此技术指导的井段,有望实现在维持同等初期日产水平的条件下,减少压裂液用量,缩短有效裂缝长度,即“以少胜多、降本增效”。

  这一成果与后续延伸,恰与国家能源战略同频共振。《“十四五”现代能源体系规划》明确提出:“加快陆相页岩油商业化开发,推动智能化、绿色化技术集成应用。”而据国家能源局统计,在“十四五”收官冲刺之际,大庆古龙页岩油年产量突破100万吨,提前完成大庆古龙陆相页岩油国家级示范区年产量任务目标,这之中智能化甜点预测技术贡献显著。田善思团队的工作,正是这场“中国式页岩油革命”中不可或缺的微观引擎。

  回望来路,田善思深切感知到:薛海涛教授授其“数据之诚”,卢双舫教授启其“理论之维”,柳波教授赋其“技术之锐”,付晓飞书记导其“落地之向”;冯子辉、王永超等油田专家提供真实战场;而曾芳,则是他跨学科征途上最默契的同行者。因此展望未来时,他才有底气将志向树立得更为高远:“我大胆地希望能够协同团队建立起完整的中国陆相页岩油地质理论体系——从低熟未熟到高熟过熟。全演化序列的生烃机制、赋存规律与可动边界,都必须说清楚、算得准。”这不仅是学术抱负,更是时代使命。地下无光,科学有炬。田善思与他的团队,将继续以分子为笔、岩心为纸,在沉默的地层深处,镌刻属于中国能源自主的科技荣光——路虽远,行则必至。
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