李德生口述 龔劍明整理
( 1中國石油勘探開發(fā)研究院;2中國科學(xué)院學(xué)部工作局 )
陜北自古以來,沿延河一帶,油田甚多,石油產(chǎn)自上三疊統(tǒng)延長組致密砂巖中。公元1080年,北宋鄜延路經(jīng)略安撫使就開始在延長、延川一帶鉆鑿一些石油淺井,沈括在《夢溪筆談》中記載:“鄜延境內(nèi)有石油,舊說‘高奴縣出脂水’,即此也。生于水際,沙石與泉水相雜,惘惘而出,土人以雉尾甃之,用采入缶中。頗似淳漆,然之如麻,但煙甚濃,所沾幄幕皆黑。余疑其煙可用,試掃其煤以為墨,黑光如漆,松墨不及也,遂大為之,其識文為‘延川石液’者是也。此物后必大行于世,自余始為之。蓋石油至多,生于地中無窮,不若松木有時而竭。今齊、魯間松林盡矣,漸至太行、京西、江南,松山大半皆童矣。造煤人蓋知石煙之利也。石炭煙亦大,墨人衣。余戲為《延州詩》云:‘二郎山下雪紛紛,旋卓穹廬學(xué)塞人。化盡素衣冬未老,石煙多似洛陽塵?!边@段文字真實記載了北宋時期就開始利用石油制作石墨的過程。
1905年3月,清政府外務(wù)部批準(zhǔn)陜西省自辦延長油礦,并指定候補(bǔ)知縣洪寅為“總辦”。洪寅取油樣送到漢口化驗,證明油質(zhì)“勝于東洋,能敵美產(chǎn)”,于是,聘請日本技師阿部正治郎到陜北勘察石油資源。同年10月,陜西巡撫曹鴻勛會同陜甘總督升允向清政府上書《試辦延長石油籌修車路以興利源而資轉(zhuǎn)運(yùn)》的奏折,11月8日,光緒皇帝朱批:“商部知道。欽此?!敝链?,中國陸上第一個石油廠——延長石油廠正式成立。為保證從日本采購的鉆機(jī)和煉油設(shè)備能順利到達(dá)延長,數(shù)萬民眾歷經(jīng)千難萬險,費(fèi)時一年,于1906年底,終于修通了金鎖關(guān)至延長縣共258.5km的馬車道[1-3]。延長油礦的建立,是清末民族工業(yè)依靠本地資源,借助外國先進(jìn)工業(yè)技術(shù)自主辦廠的一次有益嘗試。
1907年4月,清政府雇用日本技師佐藤彌市郎在延長縣西門外勘定井位并安裝櫓臺機(jī)器,在主要油苗附近用頓鉆機(jī)開鉆延1井,6月5日開鉆,9月6日鉆至井深68.89m處見旺油,開采出上三疊統(tǒng)延長組油層,初期日產(chǎn)原油150~200kg,9月10日鉆到81m處完井,日產(chǎn)原油1~1.5t,延長石油官廠正式成立[4-6]。10年后日產(chǎn)油量逐漸減少,直到1934年油井遂告涸竭??偣伯a(chǎn)油時間為28年,累計產(chǎn)油2550t。延1井的出油,結(jié)束了中國大陸不產(chǎn)石油的歷史,當(dāng)時用小煉油釜提煉,產(chǎn)燈油和蠟燭產(chǎn)品,享譽(yù)陜西全省。1985年國務(wù)院副總理康世恩為延1井題名“中國陸上第一口油井”并立碑紀(jì)念,1996年延1井被列入全國第四批重點(diǎn)文物保護(hù)單位。
1914年至1916年期間,袁世凱北洋政府將所有地方油礦都收歸國有,并設(shè)立了“籌辦全國煤油礦事宜處”,將陜北石油開采權(quán)租讓給美國美孚公司(Mobil Co.),并簽訂《中美合辦油礦條約》,美孚公司在延長縣設(shè)立“中美油礦事務(wù)所”,聯(lián)合開辦延長油礦。美孚公司派出馬棟臣(F.G.Clapp)、王國棟(M.L.Fuller)等6名地質(zhì)工作人員和5名測量技師,中國方面也派了9名技術(shù)人員,雙方人員分成兩隊從北京經(jīng)山西進(jìn)入陜西,在陜北境內(nèi)10×104km2地區(qū)開展地質(zhì)普查,在延長、延安、永坪、甘泉、宜君等地進(jìn)行細(xì)測地形,并繪制100km2以上1∶12000的構(gòu)造圖,共鉆井7口,投資白銀800余萬兩[7-8]。
美國地質(zhì)家回國后撰文稱:“我們發(fā)現(xiàn)了63個油苗,鉆了7口探井,井深自610m至844.3m。沒有一口井的產(chǎn)量可認(rèn)為具有工業(yè)價值,勘探中沒有獲得成功的原因是地表砂巖的巨大厚度,1000m以上的白砂層造成石油散失,不能聚集成藏。若有頁巖為覆蓋層,含油遠(yuǎn)景會好一些?!薄瓣兾髋璧匾丫哂行∫?guī)模石油生產(chǎn),但不可能進(jìn)行大規(guī)模的石油開發(fā)工作?!?926年,在《美國石油地質(zhì)家協(xié)會會志》第十卷中題為《中國東北部的含油遠(yuǎn)景》文章闡述了上述判斷的原因:“在兩個國家中都發(fā)現(xiàn)了古生代的石灰?guī)r,但中國比美國的石灰?guī)r變質(zhì)程度高,美國的厚層頁巖富含有機(jī)質(zhì),形成了大量的石油;而中國東北部該層缺失,而石炭—二疊紀(jì)地層的厚度小,很少超過160m,所以中國東北部沒有厚的生油層,它不可能像美國東部和中陸區(qū)的油田那樣產(chǎn)生大量的石油?!彼?,“從整體來看,石炭紀(jì)以后的地層,主要是陸相成因,絕大部分地層缺少能夠生成大量石油的富含有機(jī)質(zhì)的頁巖。適當(dāng)?shù)纳w層很少,因為以砂巖為主的地層,易于造成石油的散失而不利于石油的富集。在中國東北部的主要盆地中,也沒有像美國東部和中陸區(qū)等主要產(chǎn)油區(qū)大量存在的一些明顯背斜、穹隆和階地?!?920年,美國地質(zhì)調(diào)查所將中國石油儲量估計為19100×104t,僅為美國儲量的2%。美孚公司散布的“中國貧油論”陰影曾長期籠罩著中國石油界。
雖然美孚公司對中國的石油儲量做出了悲觀的判斷,但中國人自己并沒有放棄,延長石油廠的職工在缺資金和設(shè)備的條件下,每年鉆探一兩口油井,維持年產(chǎn)石油100~200t的產(chǎn)量,以解決當(dāng)?shù)剀娒竦男枨蟆?923—1933年期間,根據(jù)當(dāng)時農(nóng)商部所屬地質(zhì)調(diào)查所安排,王竹泉、潘鐘祥、謝家榮、楊公兆和胡伯素等人先后5次赴陜北進(jìn)行石油地質(zhì)調(diào)查。王竹泉等人根據(jù)調(diào)查中新發(fā)現(xiàn)的化石,改正了美國地質(zhì)技師馬棟臣、王國棟在陜北石油地質(zhì)調(diào)查中的錯誤:①原定為石炭系的陜西系,由植物化石證明其為侏羅系;②原定為二疊系的安定石灰?guī)r,因發(fā)現(xiàn)有魚化石,而知其為侏羅系上統(tǒng),并在永坪挖溝觀察巖層傾向,詳勘其附近之地質(zhì)構(gòu)造,推翻了美孚公司對陜北地層的錯誤論斷,在永坪西南等地發(fā)現(xiàn)新構(gòu)造。同時,對延長等油田的儲油層進(jìn)行劃分,定為延長、永坪、膚施3個主要儲油層段;得出了永坪油田前景較好以及在延長油田可多鉆淺井,進(jìn)行小規(guī)模開采的結(jié)論[8]。王竹泉和潘鐘祥幾次調(diào)查陜北油田,寫成《陜北油田地質(zhì)》一文,真實記錄了當(dāng)時的地質(zhì)調(diào)查情況。
1934年國民黨政府設(shè)立陜北油礦勘探處,處長為孫越崎,勘探處下設(shè)延長、永坪兩個事務(wù)處。先后在延長、永坪打淺井7口,這些井的井位,大都是根據(jù)王竹泉、潘鐘祥等所提供的地質(zhì)資料確定的。其中延長101井在101m處見旺油,初日產(chǎn)原油1.5t;永坪201井深104m,初日產(chǎn)原油3t。當(dāng)時只有鉆機(jī)5部,鉆井隊伍100余人,油井整體產(chǎn)油規(guī)模不大,但永坪地下出油這一事實為潘鐘祥提出陸相生油說奠定了實踐基礎(chǔ)。潘鐘祥后來在美國學(xué)習(xí)期間,曾撰文提出“石油也能夠來自淡水沉積”,就是根據(jù)他多次赴陜北進(jìn)行調(diào)查的成果而得出的結(jié)論[5]。
1935年4月28日,劉志丹率領(lǐng)中國工農(nóng)紅軍解放延長縣,繼而解放永坪,接管陜北油礦勘探處本部及延長區(qū)和延長石油廠。同年10月,中央紅軍北上先遣隊到達(dá)陜北,中華蘇維埃共和國中央政府西北辦事處國民經(jīng)濟(jì)部部長毛澤民決定恢復(fù)延長石油廠的生產(chǎn),延長石油廠先后隸屬于陜甘寧邊區(qū)政府建設(shè)廳和中央軍委軍工局,礦冶專家嚴(yán)爽被任命為延長石油廠廠長,高登榜為特派員,迅速組織恢復(fù)延長和永坪兩地的生產(chǎn),將永坪采出的原油用毛驢托運(yùn)到延長煉制,煉出了煤油、擦槍油、蠟燭、石墨等產(chǎn)品,供應(yīng)中共中央機(jī)關(guān)和紅軍各部隊[8]。
地質(zhì)學(xué)家持續(xù)的勘探,加上陜北人民的支持,使得延長石油廠得以持續(xù)發(fā)展,終于在美國認(rèn)為貧油的地方成功開采出了石油,并在20世紀(jì)30年代就誕生了陸相生油的理論,徹底打破了“中國貧油論”陰影,極大地鼓舞了石油勘探者。
“七七事變”后,國共兩黨第二次合作,抗日民族統(tǒng)一戰(zhàn)線逐步形成,延長石油廠開始了新的發(fā)展。1938年2月,上海的產(chǎn)業(yè)工人陳振夏、胡華欽、王凱等受中共中央組織部副部長李富春派遣,到延長石油廠進(jìn)行調(diào)查。陳振夏是搞機(jī)械出生的,青年時代當(dāng)過工人、船員、輪機(jī)長,“五卅”運(yùn)動期間,被推為上海中華電氣制作所罷工委員會委員長。上海淪陷后,陳振夏輾轉(zhuǎn)奔赴向往已久的革命圣地延安,他到延長石油廠后立即收集內(nèi)戰(zhàn)期間疏散的設(shè)備器材,著手恢復(fù)生產(chǎn)。1939年,延安自然研究院建立,同時成立陜甘寧邊區(qū)地質(zhì)礦冶學(xué)會,武衡、莫漢(范慕漢)、汪鵬(汪家寶)、佟城等人均屬于地質(zhì)方面成員。1940年,陜甘寧邊區(qū)地質(zhì)礦冶學(xué)會的汪鵬和佟城等到延長進(jìn)行石油地質(zhì)勘探。當(dāng)時延長石油廠共有職工50余人,只有永坪201井日產(chǎn)原油125kg至150kg。幾年下來一直在“吃老本”,僅利用原有的油井采油,產(chǎn)量日漸萎縮。陳振夏清醒地意識到,不開新井是沒有出路的,總有一天會徹底枯竭,經(jīng)與技術(shù)人員、老工人考察合計,新井的位置選擇在西山洞。
打井需要工程材料,怎么辦?井架的用料是鋼材,邊區(qū)鋼材奇缺哪里來?窮則思變,陳振夏以木代鋼,利用簡陋的土法施工,除井架角柱用鋼管外,其余都以堅硬木材替代,鉆機(jī)底座、傳動裝置的承力立柱和橫梁,用的也是硬木。1940年3月,延19井開工。由于設(shè)備落后,速度很慢,一晝夜只能打1m左右。陳振夏立下雄心壯志,一定要打出石油!經(jīng)歷了兩個季度的日日夜夜,石油終于涌了出來!延19井每天流出的原油高達(dá)1.6t,油礦自清末以來打過多口井,從未有過這么高的產(chǎn)量,依靠簡陋工具開采的油井實屬名副其實的“旺井”!
太平洋戰(zhàn)爭爆發(fā)期間,陸路運(yùn)輸線被封鎖,作為重要戰(zhàn)略物資和工業(yè)“血液”的石油進(jìn)口受限,極度匱乏,直接影響著全國人民抗戰(zhàn)救國的進(jìn)程,石油工人發(fā)出“一滴汽油一滴血”的警語,為支援抗戰(zhàn)嘗試自主鉆探石油。
1941年12月,中央軍委軍工局任命陳振夏擔(dān)任延長石油廠廠長,中共中央軍委后勤部派第二軍工局第一科科長兼工程師汪鵬到延長石油廠主持技術(shù)工作,汪鵬畢業(yè)于清華大學(xué)地質(zhì)系,他到廠后認(rèn)真整理分析資料,仔細(xì)研究延長周圍20多口老井的井位和生產(chǎn)情況,開展區(qū)域石油地質(zhì)調(diào)查。他騎著馬,帶著皮尺和羅盤,依靠一個地質(zhì)榔頭和一張1∶50000的地質(zhì)圖,在西起安塞、東至黃河長達(dá)150km的延河河谷,進(jìn)行地面地質(zhì)調(diào)查和大面積的測量工作。汪鵬通過地質(zhì)測量,認(rèn)識到延長一帶是一個向西傾斜的單斜構(gòu)造,傾角非常平緩,一般不超過2°~3°。在這個平緩單斜構(gòu)造上,過去已鉆了不少井。由于過去鉆井開采工藝技術(shù)落后,油井管理不善,油層和水層受到一定程度的破壞,因此,油井出油甚微。
汪鵬在勘查范圍內(nèi),終于在延長西南七里村一帶找到了一個新的儲油構(gòu)造,這個構(gòu)造位于七里村河溝兩側(cè),為一鼻狀構(gòu)造,其巖層的傾角一般為5°~6°,有的達(dá)7°~8°,是一個沒有鉆井過的“處女地”。汪鵬估計這一構(gòu)造的地下油、水關(guān)系還保持著相對平衡狀態(tài),有產(chǎn)旺油的可能,最后提出了在七里村打井的建議,并在七里村鼻狀構(gòu)造上選定了七1井、七2井、七3井和七4井共4個井位。在廣大群眾的支持下,延長石油廠克服重重困難在七里村構(gòu)造開展鉆探工作,最先鉆探的是七1井,位于鼻狀構(gòu)造北翼的延河邊油苗附近,至秋季先后在井深35.35m和79.46m鉆遇油層,日產(chǎn)原油1~2t,至此七里村油田被發(fā)現(xiàn)和開采。隨后發(fā)現(xiàn)的七2井、七3井也相繼鉆成產(chǎn)油,但七4井卻產(chǎn)油不多。汪鵬認(rèn)為,延長旺井出油與地質(zhì)裂縫有關(guān)。
由于延長統(tǒng)砂巖巖性致密,多數(shù)小產(chǎn)量油井急需增產(chǎn)措施。為了增加石油產(chǎn)量,延長石油廠職工積極鉆研,大膽探索,不斷革新生產(chǎn)技術(shù)。針對七1井和延3井,通過加深油井獲得增產(chǎn)。封堵水層用的套管,是八路軍繳獲的日軍山炮筒,在堵水過程中,經(jīng)過多次試驗,創(chuàng)造了“空中套井法”并成功封堵。
1943年,在七1井加深至86.3m(延長組第14—15砂層)時獲得高產(chǎn)油流并發(fā)生強(qiáng)烈井噴,噴出的油柱高達(dá)數(shù)丈,連噴9天,強(qiáng)行完井投產(chǎn),最初日產(chǎn)原油96.3t,一個月后日產(chǎn)原油仍達(dá)15.9t,這是延長的第一口高產(chǎn)井。鉆獲這樣高產(chǎn)量的油井,在延長油田開發(fā)史上尚屬首次,這次石油勘探初期嘗試技術(shù)革新帶來的效益,轟動了陜甘寧邊區(qū)。隨后又加深延3井,獲得自噴,日產(chǎn)原油11.6t。兩口高產(chǎn)油井的鉆獲,使1943年的原油產(chǎn)量達(dá)到1279t,創(chuàng)歷史最好水平,有力解決了當(dāng)時陜甘寧解放區(qū)汽油、煤油、蠟燭等軍民需要。煉油工人加強(qiáng)提煉,兩套煉油釜晝夜開工,改敞口小火脫水為加蓋大火脫水,由過去的3天煉1釜改為1天煉3釜,煉油量比過去提高了5.6倍。生產(chǎn)的產(chǎn)品滿足了陜甘寧邊區(qū)的運(yùn)輸、照明、印刷等需求,還用部分產(chǎn)品換取了布匹和其他物資,直接支援了抗日戰(zhàn)爭,也對粉碎國民黨政府對陜甘寧邊區(qū)的經(jīng)濟(jì)封鎖,發(fā)揮了積極作用。1944年5月22日,毛澤東同志為延長石油廠廠長陳振夏親筆題詞“埋頭苦干”,迄今仍為延長石油職工的企業(yè)精神。
汪鵬后來調(diào)回軍工局,佟誠任延長石油廠七里村分廠副主任。佟誠于1945年5—9月間對延河及小拐溝長約10km、煙霧溝超過10km的地區(qū)進(jìn)行了測繪,寫出了《延長石油地質(zhì)概論》《對于延長附近舊井位置的評論》和《確定井口位置的說明》, 為延長油田的進(jìn)一步開發(fā)提供了寶貴的資料[5]。佟誠所定的七11井、七12井、七14井和延20井、延21井、延22井等井位,除延20井有數(shù)層稠油難以生產(chǎn)外,其余各井均產(chǎn)旺油或有較好的油流。
1947年3月,國民黨軍隊占領(lǐng)延安,延長石油廠停產(chǎn)。同年9月,延安徹底解放,延長石油廠又回到人民手中。1948年延長石油廠恢復(fù)生產(chǎn),當(dāng)年生產(chǎn)原油158t,汽油產(chǎn)率提高到21%。1949年,延長石油廠在七里村打井4口,一些老井得到加深和改造,實現(xiàn)年產(chǎn)原油820t,年產(chǎn)汽油176t,有力地支持了人民解放軍向西北進(jìn)軍[8]。由此,自1907年鉆成第一口油井,至1948年中華人民共和國成立前的42年間,石油勘探與開采活動主要集中在陜北“三延”地區(qū),共鉆井52口,累計進(jìn)尺為12994m,共計算地質(zhì)儲量169×104t,累計產(chǎn)油6155t[5]。
1949年中華人民共和國成立后,出于對老區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)注,燃料工業(yè)部石油管理總局調(diào)集了全國的地質(zhì)、地球物理、鉆井、采油工程技術(shù)人員,多工種全方位支援延長油礦和陜北地區(qū)的石油勘探開發(fā)工作。1950年6月,燃料工業(yè)部在西安成立了西北石油管理局,康世恩擔(dān)任局長,并組建了陜北石油勘探大隊,由副局長張俊兼任大隊長。他說:“我要一批干部,從上海抽,從四川抽,從玉門抽,加強(qiáng)陜北的石油勘探。陜北的老百姓養(yǎng)活紅軍十年,我們要回報,首先把陜北的石油工業(yè)發(fā)展起來?!庇谑?,從全國各地抽調(diào)人員組建陜北石油勘探大隊,石油勘探大隊下轄6個地質(zhì)隊、1個重力隊、1個輕便地震隊、3個鉆井隊(延長、棗園、四郎廟各1個鉆井隊)。其中,第二地質(zhì)隊的隊長由李德生擔(dān)任,該隊共有5名隊員:沈乃菁,他年歲較大;包茨,后來擔(dān)任四川石油管理局的總工程師;宋四山,后來擔(dān)任長慶油田研究院的院長(圖1);還有王方和測量師陸繩祖。第二地質(zhì)隊的工作范圍在“三延”地區(qū)(延長縣、延安縣、延川縣),主要工作內(nèi)容是按照1∶50000比例尺對每個地質(zhì)露頭開展石油地質(zhì)詳查并制作地質(zhì)圖(圖1)。
當(dāng)李德生和地質(zhì)隊員到達(dá)現(xiàn)場踏勘時,既感到能為革命老區(qū)工作而興奮,又因為全區(qū)覆蓋著200多米厚的第四紀(jì)黃土而擔(dān)心難有勘探收獲。地質(zhì)隊經(jīng)過觀察和分析,雖然陜北地區(qū)覆蓋了很厚的黃土,但河流切割的地方都有露頭,出露侏羅系和三疊系,發(fā)現(xiàn)地層勘測只能沿著延河、清澗川、洛河及兩側(cè)的溝谷一條一條地進(jìn)行。當(dāng)時的交通運(yùn)輸工具是適應(yīng)當(dāng)?shù)靥攸c(diǎn)的五六頭小毛驢,用來馱帳篷、廚具、測量儀器等設(shè)備。地質(zhì)隊的儀器比較簡單,就是測量用的標(biāo)桿和木樁。調(diào)查完全靠步行,中午吃點(diǎn)干糧喝點(diǎn)河水,晚上借老鄉(xiāng)的窯洞住宿,在煤油燈下整理當(dāng)天的資料和繪制圖件。工作方法是依靠當(dāng)時蘇聯(lián)專家建議的指導(dǎo)和推廣,逐個地質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行勘測,每1km左右定一個“地質(zhì)點(diǎn)”,每天可完成20~30個地質(zhì)點(diǎn)。在走過延長2000多條山溝后,通過對延長張家灘頁巖、董家河天然裂縫、安溝油苗油砂露頭處進(jìn)行地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查,分析了延長石油的發(fā)展趨勢,撰寫了《陜北三延地區(qū)石油地質(zhì)詳查報告》和《陜北地區(qū)南—北地層對比報告》,總結(jié)了超特低滲透“裂縫油田”規(guī)律(圖2)。
1953年元月,康世恩被任命為北京石油管理總局局長,西北石油管理局和陜北石油勘探大隊被撤銷。李德生調(diào)任到組建的延長油礦擔(dān)任主任地質(zhì)師兼地質(zhì)室主任,主管采油地質(zhì)工作。地質(zhì)室主要技術(shù)人員有曹潤伍、劉啟發(fā)、王學(xué)飛、胡克?、張文昭、宋四山和朱明恭等(圖3、圖4)。由于延長統(tǒng)砂巖巖性致密,多數(shù)小產(chǎn)量油井急需增產(chǎn)措施。同年3月,蘇聯(lián)專家克里洛夫斯基到延長油礦,總結(jié)并贊成爆炸增產(chǎn)技術(shù)。于是延長油礦決定對所有老井實施大規(guī)模爆炸增產(chǎn)計劃,由副礦長劉樹人負(fù)責(zé),組織采油工程師秦同洛、朱兆明、黃先馴等加上轉(zhuǎn)業(yè)軍人辛同哲等技師配合執(zhí)行。油礦向軍工部購進(jìn)一批黃色炸藥和雷管,用鐵皮包裹制造成長1m、直徑3in的圓形彈殼幾百個,在專用的倉庫內(nèi)由辛同哲等技師和軍工制成炸彈。油層爆炸增產(chǎn)試驗首先選擇七3井、七11井、七13井、七17井等4口井開展,均取得較好效果,單井產(chǎn)量增加1~4倍,成為當(dāng)時油井的主要增產(chǎn)手段。3月至11月共爆炸油井73口,共128井次,使用炸藥13t,增產(chǎn)原油545t,占1953年產(chǎn)油量1367t的40%。在當(dāng)時惡劣條件下,爆炸增產(chǎn)探索體現(xiàn)了延長油礦職工“一不怕苦,二不怕死”和“埋頭苦干”的企業(yè)精神。
圖3 1953年李德生被任命為延長油礦主任地質(zhì)師兼地質(zhì)室主任。圖為部分職工在七里村聚會(左3朱琪昌,左4李德生,左5徐明,右3曹潤伍)
圖4 1953年地質(zhì)室組織野外地質(zhì)隊,準(zhǔn)備出發(fā)研究延長組儲層特征和旺油井規(guī)律
由于早期經(jīng)驗不足,爆炸增產(chǎn)組織實施經(jīng)常遇到意想不到的事故和挑戰(zhàn)。比如1953年3月14日,七6井就發(fā)生了意外爆炸事故:當(dāng)時負(fù)責(zé)爆炸的黃先馴工程師把12根1m左右的炸彈逐一沉到井底,但由于電路故障,炸彈引爆后并沒有爆炸。按照規(guī)程,只能把炸彈留在井底,檢查修復(fù)電路后,重新下入一顆炸彈到井下引爆全部留在井底的炸藥,但黃先馴工程師沒有和大家商量,徑自把未爆炸的炸彈往上提,本意是想提至套管鞋處卡斷鋼絲繩,使炸彈自然落入井底產(chǎn)生撞擊后引爆,但由于套管固井質(zhì)量較差,炸彈爆炸后,將7根6in套管炸飛出井筒,最遠(yuǎn)的一根飛至50多米外,甚至將值班房房頂砸出一個大窟窿。每根套管長10m,直徑為6in,重量達(dá)幾十千克,套管中的炸彈長1m,直徑為3in,這些套管和炸彈威力極大。當(dāng)時在井場工作的還有辛同哲、秦同洛、戴行錚、韓大匡和李德生,地面尚有10多個未下井的炸彈,炸飛的套管散落在井場四周,幸未傷人,也未擊中未下井的炸彈,有根套管飛向旁邊堆放的炸藥處,幸好被一個絞車擋了一下,否則后果不堪設(shè)想。后來,礦長柏映群召開會議分析事故,會上黃先馴工程師作了檢討,組織上對這起事故的責(zé)任人給予了相應(yīng)處分。
經(jīng)過這件事情以后,蘇聯(lián)專家克里洛夫斯基與中方地質(zhì)、工程專家討論改進(jìn)措施,針對套管固定不牢的問題,爆炸增產(chǎn)措施做了種種改進(jìn)。比如下完炸彈后,如何解決鋼絲繩與炸彈脫鉤的問題?決定放棄“空井爆炸方案”,改為“注水泥塞爆炸方案”。采取措施有:炸彈沉入井底油層部位后,在其上方注入10~20m厚的水泥漿,凝固后形成一段水泥塞,既保護(hù)了井筒和套管,又增強(qiáng)了爆炸壓力波橫向影響油層,在油層內(nèi)形成了更多的裂縫,提高了爆炸增產(chǎn)效果。此后又在水泥漿中加入重晶石增加穩(wěn)固性,使炸藥產(chǎn)生更大的威力。引進(jìn)了水力壓裂,可達(dá)1000atm,增加壓裂車,使用沙子填充裂縫,在支撐裂縫上取得創(chuàng)新。后來又試驗了在儲油層內(nèi)采用坑道采油和火燒油層的增產(chǎn)措施,但因油層的滲透率太低,含水飽和度高,火燒油層難以形成設(shè)計要求的燃燒面,因而基本被否定。延長油礦爆炸增產(chǎn)措施一直延續(xù)到1975年才停止,當(dāng)年延長油礦聯(lián)系長慶油田壓裂車隊協(xié)助進(jìn)行油層加砂壓裂試驗,并在延長、永坪、青化砭、甘谷驛?4個油田24口井進(jìn)行油層加砂壓裂試驗,獲得很理想的增產(chǎn)效果。1982年延長油礦得到石油工業(yè)部進(jìn)口的一套700型壓裂機(jī)組,從此,隨著壓裂車等新技術(shù)引進(jìn),生產(chǎn)井壓裂加砂增產(chǎn)替代了油井爆炸,成為延長油礦的主要增產(chǎn)措施。
1953年11月13日,北京石油管理總局局長康世恩率領(lǐng)以蘇聯(lián)特拉飛莫克院士為首的專家組來到延長油礦考察,專家組還包括蘇聯(lián)地質(zhì)專家索科洛夫、西馬科夫、薩依多夫、庫卡平和采油專家拉福魯什科,以及總局副總地質(zhì)師陳賁、總工程師姜輔志、副局長沈晨、地質(zhì)處長劉南及俄語翻譯劉永山、李國玉、劉太明等一行。經(jīng)過兩天的實地考察和交流,11月16日,專家組在專家招待所會議室聽取了李德生所作的延長油田地質(zhì)匯報,匯報內(nèi)容包括油田開發(fā)簡史、油田地質(zhì)構(gòu)造、地層剖面、儲層物理性質(zhì)、油井采油規(guī)律、地下水活動和油井爆炸增產(chǎn)措施等,李德生展示了有關(guān)地質(zhì)圖件,并回答了各位專家提出的問題。專家組逐一察看了窯洞內(nèi)巖心庫保存的延長組第6層至第25層砂巖,包括含油砂巖層之間的頁巖夾層及生油層張家灘頁巖等,每層標(biāo)明厚度、孔隙度、滲透率等數(shù)據(jù)。特拉飛莫克院士代表專家組在總結(jié)會上肯定了延長油礦所取得的進(jìn)展,并作出了初步結(jié)論:①延長油田是裂縫型油田。由于有很多裂縫,儲藏了旺油井的產(chǎn)油量。如打井遇到裂縫便出旺油,如未遇裂縫便不產(chǎn)旺油,如裂縫不大出油有限,垂直和水平方向都有裂縫。②第15層是彈性水驅(qū)油層,油和水流向井口是由于本身的膨脹力,但這種力量是很小的,只能在開采初期有一定作用,以后便變?yōu)橹亓︱?qū)動,從比較高處流向低處。由于滲透率、孔隙度低,第21層驅(qū)動形式不明顯,好像是水驅(qū)但水層來源很小。③延長油田用體積法可以計算出總地質(zhì)儲量,但與可采儲量出入很大??刹蓛α客耆c裂縫有關(guān),其計算要利用采油曲線,用統(tǒng)計對比法求得。1954年元月,李德生編寫完成《延長油礦1953年地質(zhì)年報——陜西延長油田上三疊統(tǒng)淺油層的儲油和出油條件》,該報告對延長油礦1954年以前所進(jìn)行的勘探開發(fā)工作進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié),并結(jié)合蘇聯(lián)專家建議,提出了今后工作的方向和方法[9]。
1954年9月,李德生接到北京石油管理總局調(diào)令,離開延長油礦到玉門礦務(wù)局工作,離開延長油礦時,他對生活多年的黃土山區(qū)和工作相處融洽的員工依依不舍。當(dāng)年歲末,當(dāng)李德生得知1954年延長油礦原油產(chǎn)量達(dá)到3526t,為1953年產(chǎn)量的2.6倍這一振奮人心的消息時,他為自己曾經(jīng)奮斗的延長油礦無比欣慰。此后,李德生利用延長油田勘探積累的經(jīng)驗指導(dǎo)玉門油田的勘探開發(fā)工作,同時一直關(guān)注延長油礦的技術(shù)革新。
1955年,延長油礦成立了永坪煉油工段,從延長調(diào)整過來3臺蒸餾釜,年處理能力3000t,當(dāng)年10月1日投產(chǎn)。1958年,延長油礦擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,急需鉆機(jī),為了解決生產(chǎn)燃眉之急,延長油礦廣大職工仿照美國星牌鉆機(jī),用木料自制成功了“延安牌”鉆機(jī)。該鉆機(jī)主要部件全是木頭,可鉆深井140~150m。1958年延長油礦主要是用“延安牌”鉆機(jī)打井,1959年后逐步被“鋤型”鉆機(jī)所代替。
1965年,延長油礦委托石油工業(yè)部北京設(shè)計院設(shè)計管式常壓蒸餾—熱裂化裝置,規(guī)模為年加工原油1.5×104t,并于1966年12月建成投產(chǎn),隨后兩次對該裝置更新改造,更換了主要設(shè)備,更新了操作和檢修環(huán)境,使常壓蒸餾年加工能力提高到3×104t,熱裂化年加工能力提高到2×104t,該套裝置運(yùn)行長達(dá)19年,大大提高了延長油礦的石油加工效率。
1971年,延長油礦在延長油田進(jìn)行小藥量炸點(diǎn),開展擠水壓裂試驗,效果顯著,使原來爆炸無效區(qū)及無效油層都成了高產(chǎn)區(qū),重新認(rèn)識和加強(qiáng)了油層壓裂試驗工作。1973年又創(chuàng)造了自拔反扣管子的新工藝,提高了壓裂效益。1974年,延長油礦又成功試驗了清水加砂壓裂。
1978年,李德生調(diào)回北京任石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院總地質(zhì)師,1991年當(dāng)選中國科學(xué)院院士后,仍不忘延長石油故里,20多年來,他曾6次回到延長看望老戰(zhàn)友,探討延長石油的發(fā)展前景。這期間,延長油礦也于1986年11月更名為延長油礦管理局,但延長人仍習(xí)慣稱之為延長油礦。借改革開放的東風(fēng),延長油礦加快了石油勘探開發(fā)技術(shù)革新。
1991年,延長油礦在在子長油礦成立注水試驗隊,進(jìn)行單井注水試驗。1998年在川口采油廠進(jìn)行先導(dǎo)性試驗,經(jīng)過幾年研究和試驗,確定了適合延長油田的注入水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),完善了精細(xì)水質(zhì)處理工藝,引進(jìn)了污水處理與回注工藝,并簡化了地面注水工藝流程,形成了適用于陜北特低滲透油田的注水工藝流程。在加深對油藏認(rèn)識和動態(tài)研究的基礎(chǔ)上,積累了一定的特低滲透油藏注水開發(fā)經(jīng)驗,使油層能量逐步升高,隨后全面推廣。
1996年,延安油礦煉油廠又開發(fā)生產(chǎn)出了90號汽油,15×104t/a常壓蒸餾裝置建成投產(chǎn);1997年,7×104t/a催化裂化裝置建成投產(chǎn),形成原油一次加工150×104t/a常壓裝置和二次重油加工80×104t/a催化裝置,以及150×104t/a汽油重整和20×104t/a柴油加氫的配套裝置,生產(chǎn)的產(chǎn)品不僅有柴油、汽油、煤油,還擴(kuò)展到聚丙烯、苯、甲苯、二甲苯、異丁基苯等。
1998年,中國石油工業(yè)開始大重組,為了順應(yīng)新形勢,陜西省委、省政府決定將原來屬于延安市的延長油礦管理局、延煉實業(yè)集團(tuán)公司和原來屬于榆林地區(qū)的榆林煉油廠合并,組建為省政府直屬的國有獨(dú)資企業(yè),為陜北石油持續(xù)、科學(xué)開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。1999年2月4日,陜西省延長石油工業(yè)集團(tuán)公司在延安掛牌運(yùn)營。
2000年11月11日,位于延安市川口鄉(xiāng)編橋村南的延長油礦第一口水平井開鉆,11月30日完井,井深945m,垂深515.013m,水平位移為514.65m,該井是由勝利石油管理局鉆井公司負(fù)責(zé)鉆井施工,中原油田勘探局鉆井綜合工程處固井公司負(fù)責(zé)固井施工,延長石油工業(yè)集團(tuán)公司工程處壓裂隊負(fù)責(zé)壓裂施工。延水平一井的順利投產(chǎn),獲得了鉆井、完井、射孔、壓裂、管柱配置、測井等第一手資料,為水平井的鉆探積累了寶貴經(jīng)驗。
2005年9月14日,陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司(簡稱延長石油集團(tuán))成功組建。自2007年以來,延長石油集團(tuán)確立了“一業(yè)主導(dǎo)、多元支撐”“油氣并重、油化并舉,油氣煤鹽綜合發(fā)展”的產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略,當(dāng)年原油產(chǎn)量、煉油加工量和油品銷售均突破1000×104t大關(guān),成為中國新興的千萬噸級大油田。延長石油集團(tuán)通過不斷探索,在常規(guī)的“貧氣區(qū)”發(fā)現(xiàn)了儲量超千億立方米的大型致密砂巖氣田即延安大氣田,目前已實現(xiàn)了規(guī)模開發(fā)。與此同時,率先在盆地南部的三疊系延長組取得了陸相頁巖氣勘探的突破[10]。
中國石油地質(zhì)學(xué)者在20世紀(jì)40年代初提出陸相生油理論,60年代提出大慶長垣二級構(gòu)造帶整體含油的理論和實踐,70年代提出渤海灣盆地復(fù)式油氣區(qū)帶滾動勘探斷塊油田的理論與實踐,80年代提出古潛山、古隆起和碳酸鹽巖縫洞型油氣藏的勘探開發(fā)理論與實踐,90年代提出前陸盆地逆掩斷層相關(guān)褶皺的理論與實踐。進(jìn)入21世紀(jì)以來,石油地質(zhì)學(xué)者對鄂爾多斯、四川、松遼、渤海灣、塔里木、準(zhǔn)噶爾等多旋回疊合盆地重新認(rèn)識,加入了頁巖油、頁巖氣等新元素,建立了“立體勘探”的新模式和新實踐。經(jīng)過多年對中國含油氣盆地構(gòu)造學(xué)的普遍性和特殊性的研究,認(rèn)為中國大陸及陸架盆地處于西伯利亞板塊、太平洋板塊和印度洋板塊的交匯處,由多塊體、多山系和多盆地拼合而成。形成多旋回、多期次海相和陸相都很豐富的油氣生成和聚集過程[11-15]。
鄂爾多斯盆地為多旋回疊合含油氣盆地,地跨陜西、甘肅、寧夏、山西、內(nèi)蒙古五省區(qū),面積為32×104km2。盆地基底為太古宙—古元古代變質(zhì)巖系,中、新元古代為裂陷槽海相盆地,沉積淺海碎屑巖—碳酸鹽巖;早古生代為克拉通盆地,為陸表海碳酸鹽臺地型沉積層;晚古生代—中三疊世為克拉通坳陷盆地,沉積物為濱海碳酸鹽巖過渡為陸相碎屑巖沉積層;晚三疊世—白堊紀(jì)為大型陸相坳陷盆地,沉積物為內(nèi)陸湖泊、河流砂體沉積物;新生代盆地整體上升,主體為大型平緩西傾大斜坡,沉積物為三趾馬紅土和其上巨厚的風(fēng)成黃土。鄂爾多斯盆地南、北緣有斷陷,西緣有褶皺帶。鄂爾多斯盆地油氣資源具有分布面積廣、儲層致密、滲透率極低等特點(diǎn)[16-17]。
1905年成立的延長油礦經(jīng)歷百年石油勘探開發(fā),逐步認(rèn)識了地質(zhì)規(guī)律和勘探開發(fā)致密低滲透砂巖油藏的鉆采工藝技術(shù)。最初預(yù)計七里村油井的產(chǎn)量不會太高,但是沒想到在幾代石油人的努力拼搏下,還能在磨刀石上開采百余年,這真是一個奇跡!比起大油田,雖然延長油田原油產(chǎn)量甚微,但卻在中國石油工業(yè)的發(fā)展中有著非常重要的歷史地位。延長油田是中國油田開發(fā)的試驗田,為新中國的石油開采積累了寶貴的經(jīng)驗。長期以來,幾代石油職工埋頭苦干、開拓創(chuàng)新,逐步探索出一套符合地質(zhì)規(guī)律的鉆采工藝技術(shù);壓裂、酸化、鉆叢式井、水平井等技術(shù)快速發(fā)展。令人倍感欣慰的是,如今陸相生油理論和水力壓裂技術(shù)完美結(jié)合,2016年延長油田年產(chǎn)油量達(dá)到1127×104t(共有6萬口油井)、天然氣20×108m3(共有氣井200多口);長慶油田年產(chǎn)油量達(dá)到2392×104t(共有10萬口油井)、天然氣365×108m3(共有9000多口氣井)。對于非常規(guī)致密油氣層,除石油地質(zhì)理論創(chuàng)新外,還依賴技術(shù)上的創(chuàng)新,比如水力壓裂和水平鉆井、陸鉆及分離等技術(shù)。在延長油田邁入第二個“百年”之際,延長石油從常規(guī)油氣勘探正式進(jìn)入非常規(guī)油氣勘探領(lǐng)域。目前,延長石油集團(tuán)在鄂爾多斯盆地累計探明石油地質(zhì)儲量26×108t,連續(xù)10年千萬噸以上增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn);探明天然氣地質(zhì)儲量6650×108m3,建成產(chǎn)能32×108m3;落實頁巖氣地質(zhì)儲量1600×108m3,建成產(chǎn)能5×108m3[18]。
延長油礦誕生了中國陸相生油理論,先導(dǎo)了中國石油勘探開采工作,見證了中國石油工業(yè)從無到有、從小到大的發(fā)展歷程,傳承了中國石油職工“埋頭苦干”艱苦創(chuàng)業(yè)的企業(yè)精神。延長油礦的發(fā)展離不開中國特色社會主義的經(jīng)濟(jì)大協(xié)作帶來的有力支援,如鋼鐵工業(yè)、制造工業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展以及石油國企兄弟單位的支持?;貞浹娱L石油這段最初勘探開發(fā)歷史,李德生有兩個深刻體會:
一是制造業(yè)要發(fā)展。歷史上制造業(yè)的局促限定了中國石油工業(yè)的發(fā)展,早期簡陋的勘探開發(fā)設(shè)備讓無數(shù)石油界前輩付出了沉重的代價,如今有了一大批自主開發(fā)的大型勘探開發(fā)設(shè)備,壓裂車的自主研制、壓裂改造的可溶橋塞等前沿技術(shù)有待我們?nèi)?chuàng)新、去引領(lǐng)。
二是理論和技術(shù)要創(chuàng)新。美國專家拋出的“中國貧油論”沒有壓垮我們,中國石油人反而開辟出陸相生油理論,最終創(chuàng)造了“長慶奇跡”,奠定了陸相生油理論的國際地位;從常規(guī)油氣到非常規(guī)油氣的勘探開發(fā),技術(shù)上又是一個“新長征”,相信中國石油工作者一定會作出新的歷史貢獻(xiàn)。
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