我,李德生,原籍江苏苏州,1922年10月出生于上海,在苏州上过私塾,在上海读完小学和初级中学。抗战爆发日军侵占上海后,我离开了上海,后毕业于丽水地区浙江联合高中。我在四川重庆通过了国立中央大学的入学考试。1941年我进入这所大学时,地质系主任朱森与我面谈。他说:“要成为一名好的地质学家,首先他必须永远是一个学生。”这是我终生从事石油地质工作的起点。我跟李学清教授学习矿物学和岩石学,跟俞建章教授学习普通地质学和古生物学,跟姚文光教授学习构造学,跟张更教授学习经济地质学,跟丁肃教授学习地貌学,跟李四光教授学习地质力学。每个夏天我们由肖楠森助教带领进行野外实习。
1945年7月我从中央大学毕业后,甘肃油矿局玉门油田接受了我和我的同学张传淦、田在艺参加工作。从重庆到玉门的旅途很艰辛,历时两个月。玉门油田位于祁连山北坡,海拔2400米,我的上级翁文波是地球物理学家,担任地质室副主任并带领一支重力队,装备着美国引进的零长式重力仪。1945年,我们在河西走廊进行比例尺1:50000的重力、磁力测图。为得到祁连山重力降的数值和地壳均衡补偿校正值,我们三次进入并穿越祁连山脉分水岭。回到酒泉地区后,翁文波和我合作写了一篇论文,题为《南山第四纪冰川的初步研究》,发表于中国地质学会志,这是我参加工作后的第一篇学术论文。
1946年,我调去参加孙健初领导的一个地质调查项目,他是著名石油地质学家,1939年他发现老君庙油田。我们完成了祁连山前背斜带1:50000的详测图后,分为两个组,一组由王尚文带队,完成青草湾穹窿构造1:10000地质、构造图。我参加的是另一组由孟昭彝带队,我们完成大红圈半穹窿构造的1:1000地质、构造图。抗日战争胜利后,中国石油公司设在上海,翁文波教授担任勘探室主任,我于1946年8月从玉门来到上海参加了勘探室工作。
1946年至1948年,中国石油公司派了两支重力队和一支地下地质队到台湾。翁文波、赵仁寿、丛范滋、王纲道、孟尔盛和我曾先后负责重力队。我们绘制了比例尺为1:50000的重力、磁力图,面积覆盖台湾西部平原8700平方公里。测绘了21个新构造重力图,制图比例尺为1:10000。其目的在于寻找石油勘探的地下构造,研究台湾冲积平原下的潜伏构造。1948年我们回到上海,我完成了英文的“台湾重力勘探的总结报告”,发表于《台湾石油地质》第一期。
旧中国的石油工业基础薄弱,抗日战争期间,日军侵占了我国半壁江山。我国西南和西北地区的军、民用油和交通运输,仅靠玉门、延长和独山子等油田和四川圣灯山、石油沟等气田生产的少量油气维持。抗战胜利后,我国的石油市场几乎全被“洋油”所垄断。我国的石油工业是在非常艰苦的条件下创建起来的。我国的石油地质科学是在冲破“中国贫油论”中发展起来的。
1949年中华人民共和国成立后,中国石油公司上海总公司迁往北京。我被派往陕西省西安市陕北石油勘探大队任地质师,1950年至1952年我带领一支野外队来到鄂尔多斯盆地-第四纪黄土覆盖的地区。我们的交通工具是毛驴,住所在黄土窑中。和我一起的同事有沈乃菁、谢庆辉、包茨、张文昭、葛泰生、宋四山等。我们一起沿山谷冲沟绘制了比例尺1:50000的地质图。这一区域的构造为一系列平缓西倾的三叠系-侏罗系-白垩系单斜层。沿河谷有很多油砂露头。原油缓缓从三叠系致密砂岩露头的裂缝及交错层中流出。延长油矿是1907年发现的,开发时间很长。1953年至1954年,我在延长油矿任主任地质师。延河西岸有浅的三叠纪储层砂岩露头。我和同事胡克杰、曹润伍、朱明恭等进行了储层特征研究。我们观察了地面露头的岩性、裂缝类型及三叠纪延长砂岩的储层物理变化,结合延长油田井下岩心、物性数据并与露头模拟作了对比。我们建议采用顿钻钻井以避免由钻井液侵入裂缝带而造成储层损害,并用水力压裂方法增产。我写了一篇论文,题为《陕西省延长油田三叠系浅油层的储层特性及生产研究》,这篇文章受到石油管理总局副总地质师陈贲和苏联专家特拉菲莫克院士的肯定。20世纪50年代,延长油田的年产量仅为1万吨。但以后的40年中产量持续稳定增长。到了90年代,该油田年产量达50万吨以上。
1954年,我又调回到玉门油田,作为玉门石油管理局的总地质师,我领导勘探及开发地质工作。管理局局长杨拯民和副局长焦力人大力支持我的工作。我的勘探组助手为王平、李兴国、吕志良和金伟光等。我们沿河西走廊盆地、阿拉善地台盆地、柴达木盆地及吐鲁番盆地进行了野外踏勘,对这些盆地的区域地质及油气远景进行评价。我的另一开发组助手有杨通佑、陆勇、杨寿山、李道品和邵大贞等,负责计算玉门油田每年的探明储量和可采储量,并为石油沟、白杨河和鸭儿峡等新油田设计开发方案。我写的《甘肃省石油地质》一书于1960年由中国石油工业出版社出版。
1945年,玉门油田原油年产量仅3万吨。1954年,增至32.2万吨。到1958-1959年,最高产量达到每年1百多万吨。此后产量有所降低,每年50万吨左右,保持了30年。到1995年底,累积产量达2500万吨。
1958年,我在四川盆地川中地区南充市川中石油矿务局担任总地质师工作。我和同事李克勤等认为下侏罗统自流井群湖相黑页岩为生油岩;自流井群的凉高山致密砂岩和大安寨介壳致密石灰岩为储油层。1965年,我在四川威远红村负责地质工作时,对储层裂缝系统进行了定量分析,从而为震旦系白云岩气藏,二叠系石灰岩气藏和侏罗系介壳灰岩油藏建立了地质模型。这一研究工作受到当时石油部副部长张文彬和研究所领导史训知的支持。我的同事黄第藩、梁狄刚等在范店乡104米长的铁路隧道内描绘了震旦系白云岩大小特性各异的3万多个溶洞和1230条裂缝,李绍光、柏令春等在1181米长的中梁山煤矿坑道内对二叠系碳酸盐缝缝洞洞进行了研究,共描述了宽度大小不等36338条裂缝和14452个溶洞。我们对吉祥地区大安寨灰岩五口井的岩心进行了研究,制成比例为1:1的素描图和照片。对164个水平缝合线进行了观察,得到大量数据。这些观察研究工作,使我们在储层特征研究方面为今后进一步作定量分析打下了基础。
1959年至1963年,我参加了松辽盆地的勘探和大庆油田的开发。松辽盆地位于中国东北部黑龙江省、面积为26万平方公里,那里下白垩统为陆源的湖相沉积,为油气形成提供了优越条件。
1959年,位于大庆长垣高台子穹隆构造上的松基3井测试获得原油日产量20吨后,我参加了石油工业部部长余秋里和石油科学研究院院长张俊率领的工作组。我们来到黑龙江省安达县大同镇,我很高兴在那里有机会与松辽石油勘探局总地质师余伯良、地质师张文昭和杨继良等一起工作。我与地质司调度处处长邓礼让一起到野外,根据由地质部地震队完成的大庆长垣背斜带1:100000反射地震构造图,我们测定了萨1井预探井的井位。此后我又去定杏1井预探井和喇1井预探井的位置。萨1井完钻后测试得原油每天200吨,杏1井和喇1井测试得每天100-200吨原油产量。后来在详探过程中,评价并按坐标线统一编号,萨1井改称萨66井,杏1井改称杏66井,喇1井改称喇72井。大庆长垣背斜带长140公里,宽20-30公里,由7个穹窿构造组成。由北至南分别为喇嘛甸、萨尔图、杏树岗、太平屯、高台子、葡萄花和敖包塔。喇嘛甸、萨尔图、杏树岗构造的油水接触面在海拔1050米处。根据已探明的920平方公里含油面积,发现了巨大的大庆油田。从我们的实践,证实陆相沉积不仅可以形成石油,而且陆相的生储盖组合也可聚集形成特大型油气田。为此1982年国家科委授予发现大庆油田的地球科学工作者国家自然科学一等奖,我与地质部、石油部和中国科学院的同行们分享了这份荣誉。
1960年,余秋里部长和康世恩副部长决定在大庆萨尔图油田中部开发一块面积为41平方公里的生产实验区。我被任命为地层对比研究大队长,与吴崇筠、钟其权、裘怿楠、蒋学明、唐开宁、陈子琪和王幼梅等一起研究大庆油田的储层特性。根据下白垩统湖相沉积三角洲和三角洲前缘相的变化,运用“三级划分和正旋回对比”的方法,萨尔图、葡萄花储层可划分为5个含油组、14个砂岩组和45个砂层。每个砂层由北向南逐渐变薄插入生油岩体内,因此有利于油气的迁移和聚集。1960年,开发生产实验区产原油近100万吨,并提供了大量详细的地下地质数据及油藏工程参数。
1961年,大庆油田开发方案研究组在北京和大庆同时开展工作,负责人有秦同洛、童宪章、谭文彬和我。我们邀请了来自各大学和研究所的85位有关专家一起工作。1962年,我们编写完成了“萨尔图油田146平方公里开发方案报告”。我们采用早期线状注水方法保持油藏压力和生产井的持续自喷。这一方案得到石油工业部和国家计划委员会批准实施。1964年,在设计开发面积内年产原油量达到500多万吨。
根据开发方案中取得的实践经验,接着又将探明面积逐步投入开发。至1976年,萨尔图第1-12区,杏树岗第13-19区和喇嘛甸第20个开发区已全面投入开发。自1976年起,大庆油田达到5000万吨以上高峰期产油量,扭转了我国石油工业的落后状态,使我国石油产量不仅自给有余,还略有出口。1985年,“大庆油田高产稳产的注水开发技术”成果获得国家科学技术进步特等奖,我是主要完成者之一。
1964年3月,我作为地质师参加了渤海湾盆地济阳坳陷胜利油田的勘探工作。我担任胜利油田地质研究所地层对比室主任。济阳坳陷面积25000平方公里。被凸起和断层分隔为十多个下第三系箕状凹陷。凹陷北面都以同生断层为界,向南为斜坡。每个箕状凹陷都是一个独立的含油单元,油藏类型各不相同,含油层位各异。丰富的油气资源都聚集在比较复杂的圈闭之中。我和同事赵良才、张启明、代世昭、张晋仁、许景禄等一起从事地层对比研究。我们根据微体古生物化石和测井曲线确立对比标志,又根据岩心分析数据确定了济阳坳陷第三系的沉积层序;同时,通过井与井的地层对比。标定了油田内复杂的正断层系统。1964年底,探井坨9和坨11,从渐新统沙河街组二段砂岩储层进行测试,每口井日产油量达1000吨,发现了胜坨大油田。
1973年,我被分配到渤海湾盆地黄骅坳陷的大港油田地质研究所,在那里我进行了井与井间由地面至井底全层的二维地层对比工作。
1975年,在渤海湾盆地发现了任丘古潜山大油田,我又调到任丘油田研究院工作。同年,辽河石油管理局在下辽河坳陷发现了西斜坡大油田,河南石油管理局在东濮凹陷亦发现了中原大油田
渤海湾盆地面积达20万平方公里,若干大型隆起将其分割为6个大坳陷,即辽河、黄骅、冀中、济阳、临清和渤中。渤海湾盆地综合研究大队于1973年至1978在大港和任丘油田开展研究工作,我被任命为大队的地质顾问。大队的主要目的是研究全盆地的地层、构造、地球化学、地球物理及钻井数据。我们各自带来不同的观点,汇聚到一起形成很多新的概念。我和阎敦实、翟光明、刘兴才、袁秉衡、胡见义、唐智、谯汉生、常承永、王捷、梁生正。李秉铨、陈义贤等对渤海湾盆地的勘探目标定期进行讨论。逐步形成了复式油气聚集(区)带的理论,并运用到勘探实践中去。
这个盆地内数以百计的构造带,被正断层切割为许多断层,形成了6种油田模式:中央背斜型复式油气聚集带(如大港油田、中原油田);低潜山型复式油气聚集带(如任丘油田、东胜堡油田);高/凸起型复式油气聚集带(如孤岛油田和孤东油田);同生断层和滚动背斜型复式油气聚集带(如胜蛇油田和高家堡油田)斜坡型复式油气聚集带(如辽河西斜坡油田、八面河油田);盆地凹槽内岩性型复式油气聚集带(如渤南油田和牛庄油田)。这些构造带分布于渤海湾盆地箕状凹陷或地堑凹陷内的特定位置。目前,盆地内已有153个油田投入生产。自1986年起,渤海湾盆地的原油年产量已达6千万吨。自1978年起,我国石油年产量达到1亿吨以上,使我国成为世界上石油生产大国之一。为此,1985年“渤海湾盆地复式油气聚集(区)带的理论和实验-以济阳等坳陷复杂断块油田的勘探开发为例”成果,也获得国家科学技术进步特等奖,我是主要完成者之一。
自1978年以来,我写了10多篇有关渤海湾盆地地质特征和油气分布规律的论文,其中重要的两篇为:《渤海湾含油气盆地的地质和构造特征》,发表在石油学报第1卷第1期,于1980年出版;《渤海湾盆地复合油气田的开发前景》1985年6月在东京日本石油公司石油地质研讨会上演讲,后来发表在石油学报第7卷第1期,于1986年出版。
根据对裂缝性碳酸盐岩储层的新认识,1965年我在泸州石油地质研讨会上讲演“四川油气田碳酸盐岩储集层地质学研究”。
1978年,我调回到北京,在石油工业部下属的石油勘探开发科学研究院任总地质师。
20世纪80年代,我国的海洋大陆架公开招标,与外国公司合作进行石油勘探。中国海洋石油总公司聘请我为该公司的顾问地质师。我研究了海上渤海盆地、东海盆地、珠江口盆地、北部湾盆地和莺歌海盆地。1980年,我作为副总理康世恩和石油部部长宋振明带领的中国代表团的成员之一访问了英国、荷兰和挪威,参观了北海油气田、英国石油公司森伯里研究中心及荷兰皇家壳牌石油公司的勘探开发研究院。1983年4月,我应道奇教授的邀请,在美国得克萨斯州达拉斯市召开的美国石油地质家协会(AAPG)年会上与他共同担任分组主席。这次会议上我宣读的论文是《中国大陆架含油气盆地的地质发展史》,后发表于AAPG学报,于1984年出版。
我参加了1983年在伦敦及1987年在休斯敦召开的第11届及第12世界石油会议。由美国联邦地质调查局马思特博士负责的石油储量分级和石油资源评价小组在会上作专题报告,我对此很感兴趣,他们的工作对我们未来的储量计算工作非常有用。1984年,我在胜利油田举行的东部勘探会议上作了一个报告,建议对我国油气储量分类系统进行改革,使接近于世界石油大会的储量规范,我的报告受到唐克部长的肯定。一个新的全国储量委员会油气专业委员会组建起来了,我担任副主任,我和储量办公室的专家杨通佑、范尚炯、关增淼、陈元千等一道从事全国各油、气田的储量审核和编写《石油储量规范》及《天然气储量规范》工作。该规范于1987年经全国储委批准,1988年作为国家标准发布。
基于地球物理勘探和石油深井钻探资料,特别自中、新生代以来的盆地演化历史,我把中国油气盆地划分为三个类型。
(1)中国东部盆地属于拉张型,这些盆地属张性类型(或张扭型),这一应力的产生是由于向西俯冲的太平洋板块引起地幔对流和隆升,这些盆地都是形成于古老基底上的断陷-坳陷型盆地,包括松辽、渤海湾、苏北-南黄海、南阳-泌阳、江汉、北部湾、莺歌海、珠江口及东海等盆地。
(2)中盆地可划为过渡型,这些盆地受横贯欧亚的特提斯构造及环太平洋构造运动的双重影响,具有张性和压性、剪切机理,包括鄂尔多斯、四川和楚雄等盆地。
(3)中国西部的盆地为压性类型(或压扭型)它们受向北碰撞的印度板块的影响,在碰撞挤压带之间形成大型复合盆地,如准噶尔、塔里木、柴达木、羌塘等;前陆盆地,如乌苏、库车、叶城、酒泉、民乐等;山间盆地,如吐鲁番和伊犁等。
这一研究成果在1981年湖南长沙召开的第二届中国石油学会年会上宣读,论文发表于石油学报第3卷,于1982年出版。《中国含油气盆地的构造类型》英文版,1991年由石油工业出版社出版。我给我的研究生讲授这门课。1982年到现在,我已带了石油地质专业的5名硕士生和7名博士生。我告诉我的学生们,作为石油地质工作者必须有好的记忆力,重视实践和具有想象力,还要具有勤奋才实和乐观的品质。
石油地质学是一门应用科学,是在大量实践基础上发展起来的经济地质学中的一个分支学科。世界上每年要花费巨大的资金,从事石油与天然气的勘查、钻探和开采活动。油气矿藏都隐伏在地下,其形成和聚集的时间延续极长,沉积的类型和构造变动复杂,范围和体积又很大。不像其他可以进行严格的重复性试验的科学那样,在相同的条件下可以再现。所以,石油地质家的每一建议和结论,都要经过石油生产活动的严格检验,这种实践和认识的过程,一直在向前发展。支撑石油地质学的各专业分支发展得愈多、愈快,石油地质学所采用的综合方法和推理研究日益显示其重要性。要成为一名合格的石油地质工作者,必须具有地层地史学、构造地质学。沉积岩石学、地球物理学、地球化学、水文地质学、油层物理学、油藏工程学和开发地质学等理论素养。要不失时机地参加现场的生产实践活动,对国内外各种盆地模式,各种油、气圈闭类型和各种储集类型都有一定的理解。更重视第一性资料,加以去粗取精、去伪存真。要博闻强记、勤奋工作。随着国家对油气能源的需求与大规模开展的石油勘探、开发实践活动,我们的专业技术水平和业务素质亦必须不断地提高。
1991年,我当选为中国科学院院士。我希望自己能在石油地质岗位上多干几年,多培养些年轻科学家。
1994年,美国石油地质家协会授予我1994年石油地质学杰出成就奖章。约1000多位来自亚洲、欧洲、非洲、美洲的地球科学家,参加这次于马来西亚吉隆坡市召开的、美国石油地质学会国际会议的颁奖仪式,奖章的奖辞为“奖给李德生,为他对石油地质科学所作的杰出成就及他半个世纪来对中国石油勘探、开发及地质研究方面作出的贡献”。这一奖励不仅是给我个人的,也是给我的国家带来的荣誉。(李德生)