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科学研究是充满风险的事业  

2014-01-18 08:50:25|  分类: 《天下》2013年第 |  标签: |举报 |字号 订阅

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科学研究是充满风险的事业

——访王先彬研究员

王先彬,生于1942年,四川雅安人,中国科学院兰州油气资源研究中心研究员。1963年毕业于中国科学技术大学同位素地球化学专业。1983年-1985年德国马普化学研究所留学。长期从事石油天然气地质地球化学和气体地球化学研究,涉及:天然气地球化学、稀有气体同位素地球化学、非生物成因天然气、火山地热区温泉气体地球化学、深部气体地球化学和环境地球化学。共出版专著8部(含独著1部),发表论文200余篇,主要有《非生物成因天然气探索》、《论天然气形成机制与相关地球科学问题》、《深层油气形成机制研究概述》等。曾获国家自然科学奖1项,中国科学院自然科学奖3项,中国科学院科技进步奖5项,甘肃省科技进步奖1项。

 

 

王先彬先生,曾担任中科院兰州地质所的所长,既有学者的睿智,也有行政领导的通脱。他是国内最早从事天然气无机成因学说的学者之一,至今仍活跃在这个领域的科研前沿,您从网上检索“无机成因天然气”,跳出的论文一定有他的作品。但他本人对科学研究的不确定性有充分的认识,强调任何问题都不能绝对化。他自己有奉献科学的精神,一辈子都在搞天然气无机成因的研究,但对学生充满爱护,尊重学生的现实选择。这种仁厚之心记者也深切体会到了。采访中,王先生拿出了几块岩石标本,耐心地给我们讲解蛇纹石化是怎么一回事,标本是他事先准备好的,显然是已考虑到我们可能缺乏这方面的知识,有标本能帮助我们快速理解问题。王先生还给了我们一份他学术讲座的PPT文件,里面有他从世界各地拍摄的视频资料,非常珍贵,先生戏称:家底儿都给你们了。先生关于天然气无机成因的论文很多,网上不难找到,但如此系统且图文并茂的文件难得一见,这里要向先生再次表达谢意。

 

记者(以下简称记):非常感谢您能接受我们的采访,我们刚采访了张景廉先生,张先生向我们推荐您,说您很早就在做有关无机成气的研究,一直坚持到现在。我们想请您深入谈一下有关“石油无机成因论”的一些观点。

王先彬研究员(以下简称王):关于石油的非生物成因问题,已经争论了一百多年了。到目前为止,可以这么说,人类所发掘的油气多跟有机成因论有关。从人类开发利用能源资源的发展史来看,人类最原始的能源资源是木柴,这是人类的第一个能源时代。随着科学技术发展和蒸汽机的出现,需要有更大的能量供给,于是人类就开始使用煤,这是人类的第二个能源时代。随着内燃机的出现,需要液体燃料,人类又开始使用石油,从而进入了第三个能源时代。当然,一直到现在,人类的能源结构始终不是单一的。边远贫穷的农村、山区里边照样烧木柴。

按照现在的说法,以目前的石油勘探技术、理论、观念,在本世纪后期,常规石油就走到顶了,没了。但这个“没了”,也不是个绝对的概念。为什么呢?因为有些地方按照原来的勘探技术还没有去找,随着勘探程度的增加,又有可能会发掘新的石油资源。但不管怎样,似乎现在大家都认可,常规石油已经快走到尽头了。那么下面怎么办?石油完了以后,怎么办?在这种背景下,既然常规有机成因说快走到头了,那么无机成因说的观点自然会引起人们的强烈关注。

要我来看,人对能源的问题,不是没有出路的。随着的科学技术发展、观念的转变,人类必然会找到未来所需要的能源资源。但是这个转变,是个漫长而艰辛的过程。上世纪二、三十年代,西方学者认为中国是贫油的。为什么贫油?因为国外大量的石油出在中、新生代海相碳酸盐岩地层中,但中国以古生代为主的海相地层,时代老、有机质含量低、热演化程度高,难以形成巨型油藏。我国老一辈科学家们,从玉门开始,经过长期艰苦卓绝的努力,提出了“陆相生油理论”。指出,不仅海相地层可以生油,陆相地层也可以生油。大庆油田的发现,更表明陆相地层不仅能形成油田,还能形成大油田。经几代人不懈努力奋斗,提出和发展的“中国陆相生油理论”,指引了中国石油工业勘探开发的前进方向。陆相石油理论打破了“中国贫油”的谬论,支撑了中国石油工业五十多年的飞跃发展。

回过头来,我们再看看中国古生代海相油气问题。如果说,中国海相地层难以形成大油田,哪么能否形成大气田呢?

中国海相碳酸盐岩的油气资源前景,一直是人们普遍关注的热点和难点问题。它直接影响着我国油气勘探的战略部署和勘探投入。迄今我国油气资源开发主要集中在埋藏较浅的陆相地层中。后备资源严重不足。世界范围内,诸多大油气田均产于中、新生代的海相碳酸盐岩中。但问题在于中、新生代时期,中国大陆经受了强烈的构造运动,形成了极为复杂的地质格局,对油气的形成、演化和分布产生了巨大的影响。

天然气的特殊物理化学性质、多种成因类型和来源,使得它与石油既有一定的联系,但其生、运、聚、保又与石油存在巨大的差异。从天然气的特殊性质的角度,研究海相碳酸盐岩的成气机制(而不是成油机制)和运移、聚集特征,或许会使我们对我国碳酸盐岩有新的认识。中国高演化的海相碳酸盐岩地区,应以寻找天然气为主要勘探方向。普光和塔河大气田的发现,为此提供了强有力的证据。由于观念、理念的转变,我们的天然气产量提高了,占的比重越来越大,大家都在用啊!

我们再来谈谈非常规油气资源。应该说“常规”和“非常规”是一个相对的概念。按现行理论、勘探开发技术和工艺,可大规模生产的就是常规。非常规油气则是指,尚缺乏坚实的理论基础,或缺乏成熟的勘探技术和工艺途径,尚不能大规模生产,但又显示了巨大资源前景的油气资源。比如,深层天然气、煤层气、致密岩气、水溶气、天然气水合物,以及非生物成因天然气等。当前,被世人称之为“页岩气革命”的页岩气勘探开发问题,也引起广泛的关注和兴趣。页岩气开采的确使美国能源结构发生了巨变。但是,能否在世界其他地区复制,尚存在很大疑问。中国页岩气赋存的地质条件与美国大相径庭。现行资源潜力调查和评价精准度改善,开发工艺技术水平效率的提高,以及减少大量水资源消耗、相应的环境安全和开采成本等,均是需冷静思考和认真研究、解决的关键科学技术问题。

人们常谈到氢气是清洁、高效、无污染的能源(氢气燃烧释放大量能量,仅产生水)。就此而言,氢气可作为能源。但在自然界能否形成独立的能源资源,却又是另一回事。自然界氢气含量极低,不可能聚集成为资源。如果认为自然界存在巨量的水就是氢气资源,这在概念上是非常错误的。因为从水制氢必须消耗大量的其它能源,比如,太阳能、核能、电能、天然气等能源。因此,确切地说氢气不是能源资源,而仅仅是能量载体。现今,氢气用做能源必然以消耗其它能源为代价,人类进入氢能源时代尚为时过早。“氢燃料电池”出现固然可减小城市大气污染,但不能减少制氢所消耗的能源和可能污物排放问题。世界上从来就没有免费午餐。

记:那您觉得氢动力汽车有可能成为一代产品吗?

王:氢动力是可以的,问题是怎么制氢。城市里面开出几辆氢动力汽车很时髦,看起来也挺好的。但这种情况下,你就得消耗别的地方的能源资源,消耗别的地方的环境质量,来得到你所谓的城市发展、清洁。

记:我觉得您有很强的怀疑精神,您的学问做得有点老子说的“恍兮惚兮”的感觉,不确定性非常大。

王:人类认知自然过程本来就是从无知到有知,由不确定趋向于较确定。

记:从科学原理、科学实验上讲,您对石油无机成油论是持赞成态度呢还是否定态度?

王:早在20世纪70年代初期,我就开始关注、思考“非生物成因烷烃理论”,相继开展了有关非生物成因天然气的野外考察、实验室分析测试和理论研究,积累了较丰富的基础资料,至今已40多年了。

记:对非生物成因油气这一重大科学问题,您是如何开展科学研究工作的呢?

王:根据对“原始非生物成因烷烃理论”的基本认识和理解,以及由此而拓展的相关地球科学问题开展了大量的研究工作。比如,太阳系形成演化和地球原始(前生命)有机质的特征、丰度和演化;地球深部甲烷等烃类的热力学稳定性;地幔流体(气体)的化学组成和氧化-还原特征;地球内部高温、高压和不同氧逸度条件下C-H-O流体体系的组成与演化;地幔脱气作用与地壳烷烃的赋存状态、运移和聚集特征等诸多科学问题。

记:您这项研究至少可以证明有一部分天然气是无机成因的?

王:是的。世界众多地区的观察结果(包括我们的结果)表明,非生物成因烷烃气体广泛存在于众多地质环境中,但能否形成有商业价值的天然气藏,是广泛关注和引发争论的焦点。我们同大庆油田的郭占谦教授自上世纪90年代开始,并持续至今的合作研究成果,表明非生物成因烷烃能够聚集形成商业天然气藏。可以说,中国松辽盆地非生物成因天然气藏的发现和确证,为研究和寻找非生物成因天然气资源,提供了一个典型实例。

记:天然气的无机成因说我看学术界好像基本上达成共识了。

王:非生物成因石油和天然气能否成为油气资源,这是世界学术界和油气勘探部门争论逾百年的科学难题。要达成“共识”,尚为时过早,也许会永远如此。不过虽争论不休,但也不断取得了诸多重要进展,对此理论的关注已波及诸多学科领域。

记:您觉得什么原因导致在勘探开发这个实践中,对非生物成因油气学说重视不够?

王:事实上对有机成因论的不断深入研究亦重视不够。如,我们前面所谈及的非常规天然气(深层天然气、煤层气、致密岩气、水溶气、天然气水合物等)。

记:您在中科院兰州地质所工作,这个所原来的主要研究方向是什么?

王:早年主要研究陆相生油理论及其在勘探实践中的应用,上个世纪60年代至今主要研究天然气成因理论及其在勘探实践中的应用。

记:那你们跟油田联系应该非常紧密了?

王:是的。通过与油田合作,承担他们的科研和勘探任务,我们与诸多油田建立了长期密切的合作关系。

记:我看过您的简历,您当过这个所的所长,在您当所长期间,在您力所能及的范围之内,对改变科学研究方向、目的和风气能起多大作用?

王:可以说是无能为力。因为涉及传统观念和理论的强有力约束,也涉及科研任务、科研经费、甚至科研人员升职、工资、就业等社会环境因素的制约。

就非生物成因气研究而言,探索性太强、争论太大,让学生介入的风险自然就很大,因此,我基本不让他们参与其中。仅让他们知道我在干什么,或参与野外考察采样,做些实验分析等。

我的学生进来后,我首先要考虑的是他们自身的兴趣和爱好,特别是毕业后的就业问题。在这种背景下,帮助他们选择和确定研究方向和选题,通常是给他们半年左右的时间查阅国内外文献,根据选题写出综合评述报告和研究方案。要求他们不要罗列文献,而是要有自己的观点,凝练出学位论文要解决的科学问题。这样一来他们对自己如何完成学位论文已心中有数,他们所了解和掌握的相关知识已远胜于我。在完成学位论文中,他们既有兴趣又有信心,我也乐得轻松、省事。

记:那您的学生当中有人接受您的无机成因气的理论吗?

王:当然有,而且也取得了优秀的研究成果。比如,太阳星云条件和地球深部高温高压条件下的费-托反应研究、地幔气体地球化学研究和火山地热区温泉气体地球化学研究等。这些成果为研究非生物气提供了有力的地球化学证据,也为拓展气体地球化学研究领域做了有益的贡献。多数是他们不反对,但不一定赞成,毕竟我是老师嘛。因为风险太大,可能干了一辈子白干了,没有人认可你。

记:这个太功利了吧。

王:谈不上“功利”问题,既无功也无利,有的仅仅是风险。年轻人干了半天就业找不到去处,找不到课题,他要生存。评职称没有文章,人家不给他发,那他怎么办?这是个现实问题。那你说我敢让他们干吗,对不对?但我干我的,我从70年代年开始,几十年就一直这么干的,我可无后顾之忧。Ω

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