岩石コアは金よりも価値があるのでしょうか? 「石油とガスの発見」への扉を開く「黄金の鍵」が、何の根拠もなくそう呼ばれているわけではありません。

コアは分厚い地質学の歴史の教科書のようなもので、何億年にもわたる地層の進化の歴史を記録し、層ごとに堆積する物語を語っています。これは石油地質学者にとって、地下資源の謎を解明し、地下の石油・ガス探査への扉を開く黄金の鍵となっている。地下の地質状態を検出するための新しい技術や方法が次々と登場していますが、間接的な検出方法によってコアの役割が置き換えられることはありません。小さな岩石の核は時間と空間を超えた物語を語り、地下数千メートルの地層の謎を解明するのに役立ちます。これは油田の科学研究にとって最も貴重な基礎データです。一部の専門家は、「コアの価値は同量の金の価値と同等か、それを超える」と述べている。

コア買収

小さな空間に世界が映し出され、細部まで奥深い。まず、地下数千メートルから岩石コアがどのように採取されるかを理解しましょう。

コアを掘削することは、病気を診断するために医師が病理切片を作成するのと似ており、さまざまな病気に応じてスライスするさまざまな場所が選択されます。コアとは、地質調査や油田開発研究のニーズに基づいて、環状コアドリルビットやその他のコアリングツールを使用して地層から採取された円筒形の岩石サンプル、または坑井コアリング装置を使用して坑井壁から採取された岩石ブロックです。一般的なコアリング技術には、従来のコアリング、密閉式コアリング、圧力維持式コアリング、水平密閉式コアリング、深井戸動的コアリング技術などがあります。得られるコアのサイズは 5 cm から 20 cm までさまざまです。これらのコアは、さまざまな実験機器の助けを借りて、色鮮やかな微視的世界へとあなたを導きます。

コアの秘密

この小さな岩石の核にはどんな不思議な情報が含まれているのでしょうか?

（１）岩石コアは地層の形成年代と昔の環境を教えてくれます。樹木の年輪から樹齢を特定するのと同じように、岩石コアを特定することで、数十億年前の貝虫、貝形虫、花粉などの象徴的な生物化石を入手し、生物・環境・気候の進化の全プロセスを再構築することができます。これまでに、20以上のカテゴリと445属に属する合計1,263種の古生物学的化石が発見されており、地層の地質年代を決定するために使用できます。さらに、コアの色や産状から、地層が形成された当時の環境を知ることもできます。たとえば、赤いコアは酸化環境を表し、緑は還元環境を表します。水平方向の層理は弱い流体力学的環境を表し、波状層理または交差層理は強い流体力学的環境を表す堆積環境を表します。これは石油とガスの探査と開発にとって重要な基盤となります。

（２）岩石コアは石油やガスがどのように生成されるかを教えてくれます。石油は主に、数百万年、数千万年、あるいは数億年をかけて高温高圧下で進化した古代の海や湖に生息する大量の藻類やその他の有機物から生成されます。コア内の石油生成ケロジェンの量、種類、品質、成熟度を分析することで、地下地層の石油とガスの生成可能性を明らかにすることができます。クロマトグラフィー、クロマトグラフィー質量分析、赤外分光法、顕微鏡による同定などの分析方法を使用することで、石油とガスの生成特性、それらが由来する地層、主要な移動経路を明らかにすることができ、石油とガスの貯留層の発見と資源量の計算に重要な基礎を提供します。

（３）岩石コアは石油やガスがどこに貯蔵されているかを教えてくれます。石油とガスは一般的に、人間の髪の毛の数十から数百本ほどの太さの岩石の孔に蓄えられています。コア内のスケルトン粒子間およびスケルトン粒子内部の細孔構造を研究することで、石油とガスの貯蔵空間と流路のサイズ、形状、接続特性を理解することができます。光学、電子、レーザー共焦点顕微鏡観察およびCTスキャンを使用することで、コア分析はミリメートルレベルからナノメートルレベルまで、2次元から3次元までの正確な特性評価を実現し、油田の探査と開発にとって重要な科学的指針となっています。

（4）岩石コアは石油やガスが地下でどのように流れるかを教えてくれます。石油とガスは、岩石の中心部にある数ナノメートルから数百ミクロンの範囲の細孔空間に蓄えられています。圧力差の作用により、毛穴や喉に沿って浸透します。これは地上の川の水の流れほど明白ではなく、肉眼で観察することは困難です。コアマイクロオイル置換、油水相対浸透率測定、濡れ性評価、核磁気共鳴スキャンなどの分析技術を使用することで、石油とガスの発生状態と浸透特性を正確に把握・評価し、効率的な石油とガスの開発のための信頼できるパラメータを提供することができます。

コアの役割

「小さなスペースでも、細部から全体像を見ることができます。」石油労働者たちは何世代にもわたって、岩石コアを研究することから巨大盆地を征服する旅を始めました。一つ一つの岩石コアは我が国の石油産業の発展を目の当たりにしており、我が国の石油産業の発展の歴史に多大な貢献をしてきました。例えば、大慶油田の探査と発見は、同油田の効率的な開発と核心に密接に関係しています。松集3号井から徐神1号井、そして古野有坪1号井に至るまで、コアは石油とガスの発見と開発においてかけがえのない重要な役割を果たしてきました。

（１）岩石コアは我が国の石油産業への扉を開きました。 20 世紀初頭、外国の学者は一般的に中国には石油が乏しいと考えていました。 1941年、海外留学していた李嗣光は多くの苦難を経て祖国に帰国した。 「中国の石油貧困論」に対して、彼はあえて疑問を持ち、懸命に研究し、祖国の地を自分の足で測り、陸上石油生産の構想を先導した。 1958年、党中央委員会は石油探査戦略を東方に移すことを決定し、松遼盆地を石油探査の主戦場に指定した。全国各地の石油探査チームが松遼盆地に集まり、その地域の予備探査を開始した。 1959年4月、大同鎮の高台子隆起部に最初の試掘井である松集第3井が掘削されました。深さ1,050メートルの連続した6つのセクションから採取されたコアで油浸と油含有量が観察されました。この重要なコアベースの発見は、松遼盆地に石油資源が豊富であることを裏付けています。 9月26日、油井から黒い石油の竜が噴出し、太陽の下で金色の光を放ち、大慶油田の発見を記念し、中国の石油産業の歴史に新たな一章を開いた。同時に、石油の陸上生産理論を豊かにし、発展させ、中国は石油に乏しいという西側の専門家の結論を覆した。松吉三井の貴重な油田コアも国家一級文化財に指定されており、現在は大慶油田コア博物館に保存されています。

（２）コアは油田の理解と開発において重要な役割を果たしている。大慶油田開発の初期段階では、データと経験の不足により、地下貯留層は安定した均質な湖相堆積物であると考えられていました。このため、大カット距離アレイ注水開発が採用されました。注水後、すぐに浸水が発生しました。科学研究者らは、この矛盾の根本原因を解明するため、何万メートルものコアサンプルを分析・比較し、ついに光明を見いだし、地下の巨大な陸生河川デルタ貯留層の謎を解明した。また、「階層的採掘、分類調整、安定生産への継承」という開発モデルを構築し、油田に技術支援を提供し、27年連続で年間生産量5000万トンを維持し、世界的な奇跡を起こした。

注水開発後も、埋蔵量の約60％がまだ地中に閉じ込められています。回収率をさらに向上させるために、数千回のコア置換実験と理論計算を経て、ポリマー粘弾性油回収理論と低酸価原油と界面活性剤のマッチング関係理論を開拓し、化学駆動技術を開拓しました。室内研究からパイロットテスト、拡大テスト、産業化推進まで、回収率は水駆動の40％からポリマー駆動の50％、複合駆動の60％へと継続的に上回り、不可能から可能へと回収率を大幅に向上させることができました。

（３）コアはシェールオイルの探査・開発の進展に重要な役割を果たしてきた。シェールオイルについては多くの人が知っています。米国はシェールオイルとシェールガス革命に頼ってエネルギー自給を達成した。海外で開発に成功した海洋シェールオイルとは異なり、我が国のシェールオイルは主に陸上シェールオイルです。分布が不安定、成熟度が低い、浸透性が悪く、採掘コストが高いなどの理由から、シェル、BPなどの国際企業が古龍シェールオイルの予備評価研究を実施してきた。彼らが出した答えは、商業開発価値のある同様のシェールオイルは世界的に発見されておらず、探査と開発のリスクが非常に高いというものでした。シェールオイルの探査に関しては、大慶の石油労働者はシェール層で石油を発見するという夢を決して諦めていない。基本的な探査理論に基づき、頁岩が広く分布する湖盆地の中心部にGuye 1井を大胆に探査・展開しました。彼らは449メートルにわたって継続的にコアのサンプルを採取しました。研究により、頁岩は貯蔵能力に優れ、孔や亀裂には常に豊富な石油が含まれていることがわかっています。シェールオイルの生産能力を検証するため、油分が豊富な区画に古葉油坪1号井を掘削し、1日当たりの石油・ガス換算産出量は40.9トンに達し、陸上シェールオイルの「生成」から「生産」への移行において画期的な突破口を開き、「松木三井井」と同等の意義を持つ。 5万本のコアの実験分析と研究を通じて、貯留層特性の悪さ、油分の悪さ、流動性の悪さ、圧縮性の悪さといった従来の認識を打ち破り、「一次源貯留層の原位置蓄積」理論を革新的に提唱しました。松遼盆地北部のシェールオイル資源量は推定100億トンを超え、垂直方向には多層、平面的には盆地全体に及ぶ大規模な石油賦存状況を示している。これは百年の歴史を持つ油田建設の重要な戦略的継続となり、「大慶の下で大慶を見つける」という夢を実現しました。

岩石コアは、新たなエネルギーの開発と利用において再びその重要性を示しています。多数の総合的なコア研究により、松遼盆地には豊富な石油・ガス資源に加え、地下深くに地熱エネルギーなどの膨大な量のグリーン新エネルギーも埋蔵されていることがわかっています。我が国初の白亜紀大陸科学掘削井である宋柯1号坑と宋柯2号坑のコア研究により、地下4,000～5,000メートルに埋もれた1億7,000万年前の巨大な高温乾燥岩層が発見されました。ここの温度は200℃以上あり、「地中ボイラー」と呼ばれています。それは私の国で陸上にある最大の温泉盆地です。その総資源量は標準石炭換算で1兆1千億トンに相当し、これは我が国の過去30年間の標準石炭消費量に相当します。巨大熱エネルギーは貴重なグリーンでクリーンなエネルギーであり、将来、油田における多種多様な資源の協調的低炭素開発の主戦場となる。

結論

時間がゆっくりと流れ、石が静かに語りかけます。科学探査の「黄金の鍵」として、コアは地球の進化を目撃し、地球の歴史のあらゆる息吹を記録してきました。地層の奥深くにある秘密を探る「望遠鏡」として、その独自の価値と重要性を持つコアは、石油労働者が資源を探索し開発するための科学的な「物差し」を提供します。コアは石油やガスを見つけるための「宝の地図」として、地下の石油とガス資源の宝庫への扉を開きました。中核は我が国の石油産業の発展と成長も目撃してきました。私たちは、この古代の「石」を大切にして、地球深部の謎を探り続けていきましょう。核となる岩は、きっと私たちをより困難で、より広く、より深い領域へと導き、私たちの継続的な闘いの中で新たな栄光を生み出してくれるでしょう。

著者: 温静、石磊、張紅、呉嘉義 (大慶油田有限公司探査開発研究所)