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    1 前言

    近年由于常规天然气资源量和产量的下降,特别是在北美洲,非常规天然气得到了高度的重视。一些估计表明,全球非常规天然气资源量(不含水合物)超过30000万亿立方英尺,大约有50%的资源来自页岩气。Julander能源公司的首席执行官Fred Julander认为页岩气(SG)是“自发现石油以来最重要的能源进展”。

    水平钻井技术的进步、水力压裂、相对高的天然气价格(相比2009年之前)和近来在巴内特页岩(Barnett Shale)和美国其他几个页岩气藏的商业成功都使页岩气在美国成为了热门能源,而且页岩气的勘探开发已开始蔓延到加拿大和世界其他几个地区。

    由于页岩气远景的复杂性和广泛性,针对页岩气的应用不能采用普遍用于常规气和煤层气的应用技术,而需专门设计开发工具和方法。多名学者包括Gray等人(2007)和Harding(2008)认为基于确定性解决方案的决议不适用于页岩气开发,因其没有考虑与复杂成藏有关的风险和不确定性,且经常导致过于乐观的结果。

    到目前为止,尽管在北美和欧洲的勘查活动活跃以及近期商品价格下降,页岩气远景分析工作也只完成了极少的部分。商品价格的下降使最高质量远景区的开发至关重要,这些区域的开发不仅最符合公司的利益,并且赋予公司与国外的低成本常规气田(即卡塔尔和沙特阿拉伯相关的天然气)竞争的最佳潜力。Williams-Kovacs和Clarkson(2011)提供了与非常规的远景分析有关的现有工作的回顾,并提供了一种专为页岩气应用而设计的综合的六阶段远景分析及开发评价方法(PADEM)。本文中,作者还展示了一个专门开发用以筛查页岩气远景区并且选择最适合详细分析远景的工具。本文以Williams-Kovacs和Clarkson的工作为基础,致力于远景评价并选择进行更深入分析的远景区的试点位置。

    当前工作的目标是:①开发一种协助页岩气勘探开发阶段的方法和配套的分析工具;②演示已开发技术在加拿大西部致密砂岩/页岩远景区的应用。这项工作的主要贡献是开发与示范一种针对页岩气远景区的严格分析方法。当考虑共存关系时,基于先导试验井输入变量的不确定性,该方法能生成其预测的分布。以前所有的工作一直专注于全域开发方案,然而无法利用勘探开发早期阶段可获取的少量数据快速形成这种全域开发方案。

    2 工具开发

    在这项工作中,开发了一种用于分析页岩气远景的工具。该工具选择使用(以Williams-Kovacs和Clarkson提出的方法(2011)为例的)预筛选的方法。本文将重点放在该工具的开发和应用,分析某一远景区的不同区域,以确定它们是否是适合的试点项目,并描述了图1所示的PADEM工作流程的勘探阶段。勘探阶段的目的是对从更多的详细资料中筛选的远景进行调查,以增加对油藏流动性和碳氢化合物生成能力的了解。在这项工作中,我们对个别类型油井采用概率范围经济学(probabilistic scoping economics)作为勘探标准,以确定该远景区是否适合实行试点项目。表1中完整提供了Williams-Kovacs和Clarkson(2011)详细讨论整体勘探开发方法的总结。

    表1  勘探开发方法概况

    发展阶段

    概述

    靶区筛选

    评估所有潜在的远景区,并选择能提供最好的商业成功机会的远景区

    勘探

    对远景区进行更详细地调查,提高对油藏流体特性和相应碳氢化合物生产能力认识。确定有代表性的试点项目适合的地区

    试采

    继续提高对远景区的认识,集中验证试采区单井的供给能力,评估完井方法

    商业示范

    在项目提交全部资金预算之前,完成开发部分(30%)针对错误的试验结果的测试

    全域开发

    完成全域开发计划,开始制定退出战略

    新的远景/退出

    完成项目详细回顾,评估区域及具体化开发过程中新的远景相关区域。调整和实施退出战略以及任何所需的补充措施

    在这项应用中解析模型比数值模拟更适用,其原因在于应用程序自设置和初始化的时间很短,整合的蒙特卡罗模拟法简单易行,并且在勘探早期阶段不容易获得形成精准的数值模拟所需的详细数据。尽管数值模拟技术已得到改进,但解析方法在工业和文献中依然被大量使用。下文给出了开发工具的关键部分的概要。

    2.1 属性图

    勘查方法最关键的组成部分可能是关键储层、地质力学、岩石物理和地球化学特性的精确属性图的开发。从地质模型、产量不稳定分析(RTA)、压力不稳定分析(PTA)、岩石物理调查等组合中可以推导出这些属性图。这些属性图用于远景的可视化、区块选区以及单一区块的分析。天然气原始地质储量图(OGIP)、Km-h图、压裂脆性图等有助于选择代表性区块以及具备更大开发潜力的区块,甚至高度非均质性区块。区块作为一种评价不同区块远景生产特性的方法,基于地质和岩石物理的观察,比较简单易于操作。采用区块方法不需要针对每个勘探网区块开发一种标准井进行分析,然而通过应用蒙特卡罗法依然解释了其变化性和不确定性。Clarkson和McGovern(2005)采用区块方法评价了煤层气(CBM)远景。通过输入X-Y坐标值以及PetrelTM软件的储层属性Z值可以在Excel中创建储层属性图。随后,数据透视表程序被用于对数据排序,并利用二维绘图应用软件创建属性图。由于早期的岩石物理模型通常利用有限的数据集开发,单一区块在蒙特卡罗模拟中选择不确定的输入数据和参数范围可以解释模型参数的不确定性。这种解释不确定性的方法将在本文所示实例中进行演示。

    2.2 水力压裂模型

    该项工作中,水力压裂裂缝的半长采用Valko(2001)提出的在常规和致密气中应用的简单双翼压裂模型来预测。该模型采用基质渗透率、剪切模量(杨氏模量与泊松比的函数)以及其他储层参数作为输入数据,且如果建模的输入参数不确定,则都必须重新计算每次蒙特卡罗迭代。采用简单的关联(Acm=4xfh)可将裂缝半长转换为与压裂有关的面积。这个压裂模型可能无法代表部分更复杂的页岩气裂缝。为了更好的表示引入到大部分页岩气储层的复杂压裂网,Xu(2009,2010)等人建立了一个更具有代表性的水力压裂模型,该模型将被结合到本次工作中所演示的更新版本的方法中。该区的微地震观测表明,在本文预测的远景区横向双翼压裂的假设是合理的。

    作为所应用的速率预测模型中的关键组成部分必须估算裂缝半长,这一问题将在下面部分开展讨论。水力压裂裂缝半长在随机分析中作为不确定的输入量,其分布主要根据该地区的微地震事件或者其他方法来确定。

     

     

    图1  非常规天然气勘探阶段的勘探/开发方法工作流程

    2.3 速率预测

    Clarkson(2013)提供了关于页岩气井生产分析和速率预测综合全面的概述。在该工作中,我们将页岩气井理想化为一个矩形双孔介质系统,气体从基质岩块流入到裂缝且储层不随着裂缝延展(如图2的概念模型)。该模型忽略了包括体积压裂(SRV)在内的影响,其他作者认为大部分低渗页岩气井在合理的时间内不会发生体积压裂。此外,图2所示的概念模型假设了一个均质的完井——Amborse等(2011)和Nobakht等(2011a)讨论了非均质储层完井的预测。

    在本次工作中,该模型的解决方案首先由EI-Banbi(1998)提出来。人们普遍认为在页岩气藏中占主导地位的瞬时流动状态是从基质到裂缝的线性流。同时,也可能出现一个与水力压裂线性流动相关的线性流动周期,但是通常认为这个阶段持续时间很短,或者被水力压裂清理以及表皮效应所掩盖,而很少可用于分析。本项工作中,我们假设瞬时线性流(从基质到裂缝)之后是边界控制流,该流态与受表皮效应(见等式7)影响的线性流体模型存在早期偏差。压裂段之间的不渗透边界结构导致了边界控制流产生。由Wattenbarger等(1998)首先将早期线性到边界控制流体的假设引入到致密气的应用中,并且该假设被广泛应用于文献和页岩气行业的解析模型。

     

     

    图2  从线性流到边界流的解的概念模型

    2.3.1 瞬时线性流的速率预测

    EI-Banbi(1998)提出通过恒定速率和恒定流体压力来描述瞬时线性流的公式。本项工作中采用恒定流体压力的条件,这也是本文其他部分的重点——该边界条件最接近大部分产生达到最大水位降低值的页岩气井的流动条件。Samandarli等人(2011)采用不同的流体压力迭代方法,对页岩气生产进行分析建模,但是他们表明在大部分情况下采用恒定流体压力的假设就可以了。

    与常用于表征简单横向双翼压裂的裂缝半长(Xf)相比,相关储层面积(Acm)能更好的表示完井措施和增产措施效果以及生成复杂裂缝的能力。因此,在这一分析中,采用相关的储层(气藏)面积(Acm)取代裂缝半长(Xf)。许多业内专家相信由于页岩气藏超低的基质渗透率,复杂压裂对于页岩气的商业生产至关重要。

    无因次时间,tD,Acm,相关储层面积(Acm)依据公式1在恒定压力条件下定义。

                               (1)

    无因次速率,qD,Acm,由无因次时间定义:

                                           (2)

    基于储层特性的无因次速率表达式,如果可获得关于KmAcm估算值,通过公式(3)可确定气体流速。采用不稳定产量分析或者其他的模拟技术可估算KmAcmKm也可以通过实验室技术单独确定。

                                 (3)

    Ibrahim和Wattenbarger(2006)认为线性流的性能受水位下降程度的影响,同时提出水位下降量修正因子(fcp)。此次工作中采用的修正因子(fcp)由公式4给出。

                                (4)

    此处,

     

    Nobakht等人2011a和Nobakht等人(2011b)通过分析中采用校正时间(本次工作未采用)提出一种更严格的校正水位下降量的方法。

    将水位下降量修正因子应用到公式3得出公式5:

                           (5)

    除了水位下降量的修正,这些公式经过进一步修改可直接应用于页岩气井。与致密气井相比,大部分页岩气井在时间曲线的平方根中表现出的较大截距(在致密气井中曲线通常穿过原点),而在流量和时间双对数曲线上页岩气井则呈现出的一半斜率的偏差。多名作者最初认为是裂缝的有限导流能力造成了这种偏差,但是Bello(2009)和Bello和Wattenbarger(2009,2010)认为这种偏差可以通过采用表面效应来更好的解释。Bello(2009)、Bello和Wattenbarger(2009)在恒定流量和恒定流体压力条件下完成了大量的受表皮效应(skin effect)影响的线性流分析,且推导出了恒定流体压力条件下的解析解。在他们的分析中,将表皮效应作为一个常量。Bello(2009)和Bello和Wattenbarger(2009)证明恒定流量情况下表皮是附加量,而恒定流体压力情况下表皮的作用是非线性的。由Bello和Wattenbarger(2009)提出的解析式可以使用下面的近似代数方程:

                    (6)

    从方程(6)可以看出,当tD(t)值大时,包含表皮的项就会变小。

    Nobakht等人(2012)研究了巴内特、马塞勒斯和蒙特利的大量页岩气井(这些气井在相对恒定的流压下产量不断降低),同时得出结论:通常这些页岩气井更多表现出恒定流量的情况而不是恒定流压的情况。作者假设这种意想不到的表现可能是由于Bello(2009)以及Bello和Wattenbarger(2009)提出的表皮模型太过理想化,因此无法代表野外条件。通过假设恒定的表皮效应,模型不能说明由压裂清理、压力敏感地层、变化的压裂导流能力、变化的井底流压、压力相关的流体性质、变化的井筒流体梯度、液体加载等导致的表皮改变。作为这项工作的结果,作者提出了一个可应用于公式(2)的替代表皮修正项:

                       (7)

    包括水位最低量和表皮的影响,公式(1)、(5)、(7)能够利用预测的气体流量,作为时间的函数,在线性流区域可对KmAcm给出独立的估测。

    2.3.2 边界控制流的流量预测

    上面描述的方法适用于有效的储层边界相互接触,边界控制流形成之前。基于图2所示的几何图形,边界控制流紧随着瞬时线性流的末期出现。当外部SRV的影响较为显著时,这一观点较为保守。Clarkson和Beierle(2011)认为如果遇到了其他的瞬时流区,则应采用多重分区的方法,此外,如果多级压裂井需要进行非均质性储层的完井(heterogeneous completion),早期线性流之后不会立刻发生真实边界控制流,且需要更复杂“混合”预测技术。如同下面叙述的,我们选择采用更为保守预测程序,假设线性流之后紧随边界控制流。

    利用公式8计算达到线性流的拟稳态时间(或者是瞬时线性流的结束时间):

                           (8)

    正如图2中看到Ye是压裂到储层边界的距离,计算公式如下:

                           (9)

    多名作者已经提出了页岩气井拟稳态线性流的预测方法。包括Fraim和Wattenbarger(1987),Palacio和Blasingame(1993),Doublet等(1994),Agarwal等(1999)和Mattar和Anderson(2005)认为可采用物质平衡类模拟程序预测边界控制流。Clarkson和Pedersen(2010)将这种方法应用于致密油研究,同时本文也将采用这种方法。公式(10)给出采用物质平衡方法预测边界控制流的生产速度:

                  (10)

    此处qpssi-Linear是边界控制流初始的页岩气流体速度,Pri)pss是边界控制流初始的平均储层压力,且Pwfi)pss边界控制流体初始时井筒流体压力。通过物质平衡计算平均储层实际气体拟压力。对于含有大量吸附气的页岩气开采(application),一般使用Clarkson和McGovern(2005)提出的MBE方法。而在以游离气为主的情况下,则使用定容气藏的常规MBE方法。物质平衡计算需要地质储量和气体特性(比如天然气压缩因子),这两者都是由关键PVT输入量和状态公式(EOS)确定的。

    (a)

    收入总额

    (b)

    收入总额

    扣减

    使用费

    扣减

    使用费

    扣减

    运营成本

    扣减

    运营成本

    得出

    税前运营现金收入(OCIBT)

    扣减

    资金成本补助(CCA)

    扣减

    收入税

    扣减

    加拿大开发费用(CDE)

    得出

    税后运营现金收入(OCIAT)

    扣减

    加拿大勘查费用(CEE)

    扣减

    资本支出

    扣减

    加拿大油气物业费(COGPE)

    得出

    税后现金流(CFAT)

    得出

    生产应税所得

    贴现

    税后贴现现金流(DCFAT)

    生产税率

       

    得出

    应付税款

       

    扣减

    免税额度

       

    得出

    应付净所得税

    图3  现金流分析:(a)现金流;(b)收入税(加拿大税制)

    结合El-Banbi(1998)改进的瞬时线性流的无因次公式和边界控制流的物质平衡模拟方法,可以开发一种综合的预测方法:

    1)        获取Acm(或者Xf)和Km(来源于微地震和/或RTA模拟/已有生产数据或者其他估计)的独立估算值。

    2)        使用公式(1)和(7)作为时间函数计算tD,AcmqD,Acm

    3)        线性流部分的数据利用公式(5)作为时间函数计算qg

    4)        指定排放区(来源FMB模拟/已有的生产数据或者其他估算)。

    5)        使用公式(8)和(9)计算tPSS-LinearYe

    6)        确定

    7)        采用公式(10)通过废弃量(边界控制流)从tPSS-Linear预测产量。

    上面描述的解析模型是假设模型(最小变化)区块内的体积平均值参数是恒量,并从认为是不确定的参数的概率分布中选择一个值。每一次蒙特卡罗迭代将选择不同的值,导致不同的流量预测和不同的主要经济指标值。在许多参数高异质性水平的情况下,存在明显的不确定性,这种不确定性反映在关键输出参数的显著变化。

    2.4 经济模块

    将经济模块与速率预测集成来计算与生产相关的现金流。因为通常行业采用名义美元计算实际(通常的)现金流和名义(现行的)现金流,虽然采用实际的盈利指数计算项目的最低预期资本回收率,且通过不同的通货膨胀率来比较项目。采用图3中的业务流程计算现金流和收入税(加拿大税收制度)。

    该模块中的天然气价格的确定实行了价格操纵,而非价格预测。采用价格操纵表明了项目十分稳定(不论是单独而言还是相较于其他项目),并且不再需要预测极不稳定的天然气价格,该模块中也设置了以价格预测为基础引导经济的选项。

    方法中建立了多个实际盈利能力的指标,包括净现值(NPV)、内部收益率(IRR)和投资收益率(ROI),用来比较项目和公司设定的最低预期资本回收率,同时可给项目进行排序。

    2.5 蒙特卡罗模拟的一体化

    本次工作将蒙特卡罗模拟整合到方法开发中。采用@RISKTM(Palisade Corporation,2010)对关键PVT和储层属性(原始参数)进行概率分布和模拟操作。概率分布的输入变量根据不同项目的数据数量和质量而变化。Clarkson和McGovern(2005),Haskett和Brown(2005)和Harding(2008)认为对数正态分布最能代表PVT、储层和经济特性,因此本文使用了这种分布类型。这些概率分布拟合按P10(低)、P50(中)和P90(高)不同的值输入各个不确定变量。这些输入值可能来自勘探/远景数据、个人经验、模拟数据等。缩减所有输入变量的分布保证每个实现只选择合理的数值(缩减分布将选择少量接近无穷大的数值,从而影响输出变量)。

    上面讨论了@RISKTM输出变量定义的关键经济参数,以及气体速率和累积天然气产量。由于每个输出变量允许量化与项目相关的不确定性,可对其生成一个概率分布,以便做出与远景选取和开发有关的明智决策。

    通过在x轴上找到相应的最低预期资本回收率时的位置,向上垂直移动至曲线处,然后再水平投影到y轴,这样可以从累积概率分布计算出超过设定最低预期资本回收率的概率。用1减去y轴上求出的值,得出超过最低预期资本回收率的概率。这个方法在本文中将作为范例进行演示。

    在这一应用中(如在孔隙度和渗透率之间),采用了拉丁超立方体抽样,如果有必要的话,还可合并相关性(如孔隙度与渗透率)。典型的多相(气+水)页岩气/致密气应用的主要参数如表2.3所示。在某些情况下,参数的依赖关系可使用行业普遍接受的经验模型进行解释,而在其他情况下会使用来自现场数据或者估算得到的基于方向的相关性(如较高的正相关关系)。例如,与压力有关的渗透率(绝对的渗透率比值)使用Yilmaz等人(1991)的方法可与储层压力和岩石力学特性关联。相反,束缚水饱和度与孔隙度密切正相关。可能的参数关系如表2所示。

    蒙特卡罗模拟运用了一个类似于Clarkson和McGovern(2005)使用的煤层气气藏远景分析的方法。

    表2  基本参数、可能的相关性和参数关系

    基本参数

    可能的相关性

    关系

    有效厚度/英尺

    孔隙度/%

    粒径,有机质

    适用于某些情况下和正相关情况的实证模型

    初始含水饱和度/%

    孔隙度

    高度正相关

    束缚水饱和度/%

    孔隙度

    高度正相关

    基质渗透率/毫达西,初始状态

    孔隙度,有机物

    适用于某些情况下和正相关情况的实证模型

    基质渗透率/毫达西,初始比

    储层压力,力学性能

    野外/岩心数据经验曲线

    相对渗透率

    含水饱和度,束缚水饱和度

    野外/岩心数据经验曲线

    初始储层压力/磅/平方英寸

    深度,渗透率(超压)

    气压梯度

    储层温度/℉

    深度

    温度梯度

    天然气比重

    朗缪尔体积/标准立方英尺/吨

    容积密度

    来自岩心/岩屑的线性关系

    朗缪尔压力/磅/平方英寸

    体积密度/克/立方厘米

    流泄区/英亩

    含气量/标准立方英尺/吨

    TOC

    正相关

    井眼半径/英尺

    表面

    增产效果

    高度正相关

    压裂总半径/英尺

    剪切模量(+),渗透率(-),有效厚度(-),井眼半径/英尺

    变化—见括号中相关方向

    井底流压

    井眼长度

    高度正相关

    3 该方法应用于远景勘探

    本文中开发的方法广泛应用于SG远景将其分成区块进行分析的目的,以确定是否适合作为一个试点项目。由于SG试点和开发项目成本高,且其详细分析需要大量数据,页岩气远景勘探至关重要。

    对于远景勘探应用而言,其方法的选择以当前远景数据和模拟数据相结合为基础。理想情况下,对于关键PVT和储层参数情况良好的估计,作为空间坐标的函数可用于远景勘探。如果事实并非如此,可以对模拟气藏或者其他数据源进行估算以获取数据,同时分析该方法带来的不确定性。

    假定整个远景区PVT和其他储层特性不变,输入数据可用于生成主要储层特性图。关键生产指标图如OGIP和基质渗透率乘以可以开发的净投入(千米/小时),可用于区块的选择。区块的选择基于区域类似的关键生产指标的值。对页岩气储层而言,压裂的指标,如压裂指数或脆性也可能用于区块选择,同时许多作者表明建立复杂裂缝网的能力对于页岩气商业开采至关重要。

    选择区块后,开始进行蒙特卡罗模拟,按照P10、P50、P90的概率预测和可以开发累积产气的区块,且结合使用关键经济指标的分析来确定区块能否适合一个试点项目。其他因素比如公司的经验,企业和商业策略,可用的资源和基础设施等都将纳入评估,以便为公司以及股东们确定哪些区域可以作为最佳试点选项作出明智的决策。

    远景勘探方法工作流程见图4所示。

    4 采用两段页岩开发模型的样本示例

    为了进一步说明该方法的应用,对加拿大西部的某处致密砂岩/页岩(假定没有吸附气体)远景区的两段进行了分析。在之前的研究中,PetrelTM开发的远景地质模型采用可用的岩石物性、储层和生产数据。图5所示研究区域内4口井的三维孔隙度模型和孔隙度相关的钻/录/测井记录。在该区域,存在两处可获益的产气水平井段(井段3和井段4)。

     

    输入数据

    关键储层属性的填图属性

    PVT,其他储层和水力压裂属性

    生产数据

    经济投入

    区块选择

    根据OGIP或者其他关键属性确定区块

    蒙特卡罗模拟

    模拟输出

    P10、P50、P90的概率预测和累积产气量

    水力压裂运行情况

    经济参数

    可行的商业区块标志

    其他

     

     

    图4  远景勘探方法的工作流程

     

     

    图5  三维孔隙度模型和孔隙度相关的测井

    模型开发期间这个开发区拥有11口垂直井,2口倾斜井和4口水平井。最初钻完成垂直井,紧随其后的是开始于2008年的水平井。Clarkson和Beierle(2011)在该区选择一系列井进行不稳定产量试井(RTA)。模型开发中使用的水平井的总结显示在下面表3中,同时在图6中(在下面描述)该区域的天然气原始地质储量(OGIP)图上显示了井的近似轨迹。

    表3  研究区水平井概况

    井名

    井向

    进入层位

    完井方式

    1号井

    水平

    井段4

    尾管注水泥

    2号井

    水平

    井段3

    自膨胀封隔器

    3号井

    水平

    井段4

    自膨胀封隔器

    4号井

    水平

    井段4

    自膨胀封隔器

    所做的分析主要集中在大部分是水平井的井段4。为了简化分析,采用孔隙度下限为4%,通过Excel加权平均井段4层位,将PetrelTM多层模型转换成一个单层模型。这一平均化过程是为了完成对基质的孔隙度、初始含水饱和度和渗透率的处理。利用孔隙度下限值还可以计算总有效收益和毛净收益(有效收益假设包括所有孔隙度下限值以上的层)。图7a和图8a显示了OGIP和Km-h属性图。

    模型采用的网格大小如表4所示。在整个开发过程中假设为常量的PVT、储层和生产参数如表5所示。

    表4  网格属性

    网格属性

    数值

    网格尺寸

    135×129

    区块长度,X/英尺

    49.76

    区块长度,Y/英尺

    49.76

    网格区块面积/Ac

    0.057

    对于这种情况,人们认为井筒流动压力(pwf)为常量1750磅/平方英寸,接近开发区水平井最初的井筒流动压力。随着时间的推移井筒流动压力降低,后期模型中压力驱动力低于开发井,模拟气率并不乐观。这种情况下,在可获取日常生产和流动压力期间内,平均两个收益井的流动压力大约是1550磅/平方英寸,因此到开发后期之前,这种假设的影响并不很明显。在实际勘探中,该地区还没有投入生产,由于我们不需要将可用的生产数据与模型匹配,而是采用实际的流动压力估计值尝试得到一个准确的潜在生产能力估计值,所以这种假设的影响不是一个值得关注的问题。

    表5  PVT常数、储层和生产投入参数

    参数

    PVT参数

     

    气体比重

    0.648

    N2/%

    0.46

    CO2/%

    0.2

    H2S/%

    0.0

    温度/℉

    166.5

    Cw/磅/平方英寸-1

    2.9×10-6

    Cr/磅/平方英寸-1

    5.6×10-6

    VL/标准立方英尺/吨

    N/A

    PL/磅/平方英寸

    N/A

    储层参数

     

    Pi/磅/平方英寸

    3500

    排放面积/Ac

    80

    生产参数

     

    Pwf/磅/平方英寸

    1750

    rw/英尺

    0.3

    3个区块中假设关键属性的变化情况如表6所示。各属性的数值是每个区块的各个网格值的算术平均数。由于基质渗透率是蒙特卡罗输入量,且利用基质渗透率值可计算总压裂半径(虽然也可使用压裂分析模型在每次迭代时作为基质渗透率函数计算总压裂半径),故给出了一个基质渗透率值以显示区块之间总值的变化情况。

    表6  储层变量和水力压裂输入参数

    参数

    区块1

    区块2

    区块3

    储层参数

         

    有效厚度/英尺

    102

    74

    58

    孔隙度/%

    7.1

    6.5

    6.0

    Sw/%

    18

    15

    16

    Km/毫达西

    0.0084

    0.0079

    0.0077

    水力压裂参数

         

    剪切模量/磅/平方英寸

    2×106

    2×106

    2×106

    总压裂半径/英尺

    1432

    1477

    1489

     

     

    图6  研究区地质储量图呈现近似水平井轨迹

    4.1 区块选择

    利用从PetrelTM多层模型开发的单层模型,其单层等量地质储量如图7a所示。根据类似颜色为代表的区域具有类似地质特征和岩石物理性质,通过视觉观察可选择区块。虽然已知气藏具有高度的横向非均质性,可以看到关键的地质和岩石物理性质明显凸出部分。该图形显示了更复杂的异质性模式的情况,需要更多的区块并且可能有必要用区块代表具有相似属性的不连续块段。图7b显示基于天然气原始地质储量选择的区块远景区。在计算天然气原始地质储量时,虽然该远景区吸附气体量很容易被包含其中,但还是假设其可以忽略不计。

     

     

    图7  地质储量图:(a)地质储量;(b)选区

    从图7b可以看出选取的三个区块中,区块1具有最高的天然气原始地质储量(红色和橙色),区块2具有的地质储量(光和暗绿色)次之,区块3具有的地质储量(紫色和蓝色)最低。从这幅图中可以推断出区块1将有最理想的属性,因此可能具有最高的产量,而区块3产气物性最不理想,因此可能具有最不理想产气量。如同气藏地质储量图(图7)一样,如果绘制Km-h图我们也可以分辨出三个相似的区块。此次应用区块选区采用的天然气原始地质储量图和Km-h图作为代表资源的程度/密度和储层特性的两个要素,这是工业上常用的评估致密砂岩和页岩远景好坏的关键因素。区块选区的属性根据不同项目而变化,取决于驱动特定资源类型远景的关键要素。

    对于这种情况,假设简单的水平双翼压裂(如所使用的压裂模型所假定的)就足够了,因为微地震数据对同一区域的补充水平压裂井的解译说明复杂程度较低,如果不是水平情况,则进行压裂(图9)。采用水平和垂直观察井用以观察,同时采用双阵列处理会产生一个好的数据集。一般情况下,各个阶段仅出现一个水力压裂裂缝。水力压裂裂缝通常选择北东-南西方向,与加拿大西部沉积盆地(WCSB)部分最大水平应力方向一致。

     

     

    图8  Km-h图:(a)Km-h;(b)选区

    通过比较图6与图7b和8b可以看出在开发区所有水平井部分或全部在区块1范围内。因为这个原因,剩余的分析还将在区块1中开展。对区块1区域的水平井的预测情况而言稍微乐观,因为这些水平井水平延伸超出区块1区域进入地质储量和Km-h更低的区域(该区水平井采用恒定的流体压力与(Pwf)i相比将获得相反的影响)。

     

     

    图9  根据微地震数据解译的研究区内水平井水力压裂裂缝几何图形

    4.2 经济分析

    分析假设只有天然气价格是变量,而所有其他经济参数都保持常量。表7列出了其他主要经济参数的值(基于Magyar和Jordan的估算(2009))和表8介绍了主要的专利权使用费、税和贴现参数。

    在本文的分析中,净现值(NPV)作为重要的收益经济指标且最低资本回报率为0。

    分析远景的工作流程图如图4。

    表7  资本和运营成本参数

    参数

    土地成本

     

    租金/美元/亩

    2500

    代理费/美元/亩

    50

    单井成本

     

    钻井/百万美元

    1.5

    完井/模拟/百万美元

    2

    配套设施/管道/百万美元

    0.35

    储层表征

     

    地震/百万美元

    0

    测井/百万美元

    0

    提取岩心/百万美元

    0

    其他/百万美元

    0

    运营成本

     

    固定成本/美元/月

    5800

    可变成本/美元/千标准立方英尺

    1.25

    表8  使用费、税收和折现率

    经济参数

    费率

    使用费率

    20%

    税率

    30%

    实际贴现率

    15%

    名义贴现率

    18.45%

    通货膨胀率

    3%

    4.3 蒙特卡罗模拟

    在区块选择之后,本文进行了蒙特卡罗模拟研究。蒙特卡罗模拟中,基质渗透率(km)和页岩气价格不断变化,而所有其他的PVT、储层参数和经济参数保持不变。为了更好地进行说明,我们选择了将“不确定”的输入变量的数量显著限制在基本控制远景的油藏性能(储层渗透率)和经济情况(天然气价格)。基于P10、P50和P90值按照对数正态分布模拟参数。在大多数的勘探情况下,许多参数都是不确定的,可以通过这些参数的概率分布(见表2)来定义。对于需要使用概率分布进行定义的一些关键参数,可通过评估给定区块内重大变化的属性图来直接确定,或用更严格的统计技术,如采用区块内部数值计算变异系数(Cv)。由于基质渗透率是基质流动的主要控制要素,以及未来商品价格造成的天然气价格的高度不确定,针对这种情况,我们选择基于视觉观察的基质渗透率。

    基质渗透率按照P10、P50和P90的值计算如下。通常情况下,可以通过岩石物理模型中的参数值拟合分布来生成概率分布,但是因为我们处理的是远景的早期评估,因此我们采用了替代的方法,即最大限度提高模型获取的不确定性来解释其他早期参数估算无法获取的变化性。如果需要,对其他不确定参数也可以使用相似的方法。

    P10——区块1中比第十百分位值的基质渗透率低20%

    P50——区块1中的基质渗透率值居中间数

    P90——区块1中比基质渗透率的九十百分位值高20%

    表9中定义了2个输入变量的分布。将模型内部不确定参数合并关联(见表2)也很重要。虽然孔隙度和渗透率之间的相关性被加入到原始岩石物理模型(幂律相关),并且压裂半径与剪切系数(正相关)、基质渗透率(负相关),净收益(负相关)和压裂模型井眼半径(负相关)相关,但是出于演示的目的,本文对这一方法进行了简化,使蒙特卡罗模拟中的主要变量之间没有相关性。由于压裂半径取决于基质渗透率,压裂模型必须在每次迭代时重新计算。气体流量,累积产气量和净现值被定义为@RISKTM输出变量。

    本文进行了5000次蒙特卡罗迭代,以确保蒙特卡罗输入变量充分覆盖样本空间。要求覆盖足够的样品空间,是为了确保每个模拟输入相同参数运行时,能得出同样的结论。出于演示的目的,用上述方法获得的迭代数并不是最优化。但是,通过将无限大(非常大)的样本输出分布与减少样本数量的输出分布比较,同时寻找要求充分重复“已知”输出分布的最小值,可以获得优化的迭代数。当进行多个模拟时,优化处理可用于减少处理时间和容量。

    4.4 结果

    图10显示了区块1中单口气井的确定产气量和累积产气量预测。这个“确定性”的基质渗透率的值来自于表9所示输入分布的斯旺森平均值(SM),假设这个值代表区块收益的平均水平(静态平均Km=0.0095毫达西)。虽然Bickel等人(2011)指出了斯旺森平均值(SM)的缺点,但它仍然被广泛地用于工业,因此在这种情况下还将使用。此外,斯旺森平均值在输入分布的平均值的5%范围内(使用@RISKTM计算),因此认为在这个例子中的平均值是准确的。另外,可以使用另一个估计的平均值(即分布平均值、区块值的算术平均值等)。图10a显示的产气速率与时间半对数图以及累积气体的产生与时间的笛卡尔曲线,而图10b显示了产气速率和时间的对数分布图。

     

     

    图10  开发模型情况下的确定速率预测:(a)产气速率和时间、累积产气量和时间的半对数;(b)产气速率和时间的对数关系

    图11显示了产气速率与时间的半对数图,图11b显示一个产气速率与时间的对数图和图11c显示预测(约14年)最初5000天累积产气与时间的笛卡尔曲线。

    通过比较图10和图11,可以再次看到确定性预测与P50概率预测相比,具有更大的IP,持续的生产速度和累积产气量,表明确定性预测是比中位数情况稍微乐观,并且明显远超过P10的情况。这些结果再次支持使用概率分析取代非常规应用的确定性分析。

     

      

    图11  开发模型情况中概率速率预测:(a)产气速度和时间的半对数关系;(b)产气速率和时间的对数关系;(c)累积产气量和时间

    随后,P10、P50和P90产量预测与区块1内水平井可获取的生产数据进行对比,以测试开发方法的稳健性和准确性。在这个比较中,由于完井的复杂性,只有井3和井4可用,而井1表现不佳,且井2在此次分析区块外部。井3的产量被缩减了30天,以便使该井产量自然下降的初始时间与概率预测的一致(指修正井3)。生产的前430天的对比曲线如图12所示。

    如图12所示,两口井的生产数据(修正井3和井4)普遍落在P10和P90之间(使用@RISKTM生成的预测)。除了生产的前20天和第300天左右时的大约20天两个时间段(模型没有指出的操作问题导致的结果)外,约80%的数据点如预期处在P10和P90预测之间。初步预测产量可能更高,因为它不考虑压裂清理干扰、启动效应等,该模型增加了表皮效应来提高与IP的匹配程度。但是,在真正的勘探情况下表皮效应的大小无从得知,这是因为无法获取产气远景区域的数据且需要将其作为不确定的输入量以最大限度地提高模型的准确性。

     

     

    图12  3号井和4号井生产数据和概率速率预测的对比:(a)产气速率和时间的半对数关系;(b)产气速率和时间的对数关系;(c)累积产气量和时间

    虽然这不是一个令人满意的统计样本,只有一个关键属性(Km)被认为是不确定的,但结果令人鼓舞。图13显示了净现值的增加的累积概率分布,直方图和回归系数托那多图。图13a再次显示超过最低预期资本回收率概率计算的累积概率分布图。

    从图13a可以看出这个模拟平均净现值为53万美元,可能超过最低预期资本回收率的50%。然后,可将平均净现值和超过最低预期资本回收率的概率与相同远景的其他区块,以及与其他潜在远景的区块进行比较,从而确定哪些远景区域可提供最好的经济成功机会。这一分析显示了积极的NPV平均值和超过最低预期资本回收率的适度概率。基于这样的分析,可以得出结论:区块1的样品远景对于试点项目是极好的备选。这一分析支持了该地区的开发,但是这一测试中所采用的天然气价格网格假设对其结果影响极大。图13C中托那多图表明天然气价格对净现值带来的影响最大,基质渗透率给净现值带来的影响其次(区块1中最小的基质渗透率变化的结果)。这表明假设较高的气体价格(比如该区水平井钻探时期的气体价格)将提高远景的可取性。从图13b直方图可以看出模拟中大部分的净现值在300万美元和350万美元之间,众数等于-1.5万美元,相当于平均数53万美元左右。

     

     

    图13  开发模型应用NPV法得出的经济结果:(a)累积概率分布;(b)柱状图;(c)回归系数的龙卷风图

    此分析程序可在在开发区的其他2个区块内完成,以协助选择最适合公司的试点项目的位置。2号和3号区块的填图属性的直观观察(图7b和8b)表明,这些地区情况没有区块1理想,因此在本次分析所使用的气体价格假设中可能不适合作为试点项目。

    5 结论

    在本文中,开发了一种方法理论和基于excel的方法以协助页岩气和致密砂岩气藏的勘探。这个方法包含了来自不同来源的映射属性、一个用于估算水力压裂半径的简单的压裂模型、目前应用于页岩气井开采的速率预测技术、计算关键盈利能力指标的经济模块以及解释非常规资源中内在的风险和不确定性的蒙特卡罗模拟。本文所描述的方法和工具可被工业界用于评估远景区域内的各个区块和选择适合试点项目的地区。该方法较为严谨,以岩石物理、地质和现在产业应用的分析储层模型为基础,且通过重建现有实例的油藏动态来证明其准确性。由于不需要建立复杂的数值模型和详细的开发方案(所需数据是在开发早期通常无法获取),这种方法既简单又高效。

    感谢代金友副教授对本文提出的宝贵意见。本文受中国地质调查“地学情报综合研究与产品研发”(121201015000150002)项目支持。

    资料来源:Williams-Kovacs J. D., Clarkson C. R. A new tool for prospect evaluation in shale gas reservoirs. Journal of Natural Gas Science and Engineering,2014,18(5):90-103.

    一种用于页岩气藏远景评价的新方法

     
    我院按照中国地质调查局要求,依据GB/T19001-2000标准建立了质量管理体系,于2001年12月通过中国地质调查局(二方)认证,取得认证证书。又于2004年12月通过复评审核,取得新证。通过有效实施质量管理体系,地质调查成果质量有了明显的提高,并取得了经济效益和社会效益。

    贯标认证过程中的一些做法和体会

      一、 领导重视是贯标成功的关键
    领导对贯标工作的重视程度,决定贯标工作的成败。如果领导对贯标工作不重视或重视程度不够,势必会给贯标工作的开展带来困难。在这种情况下,即使从形式上通过了贯标认证,取得了证书,但由于认证工作是处在一种被动的状况下,其效果也就不言而喻了。

    我院领导充分认识到自身在贯标工作中的重要性和关键作用,从决定实施贯标的第一天起,就将贯标认证工作列入了主要工作日程,作为一项重要工作来抓。2000年6月正式成立了贯标工作领导小组,由院长担任组长。在贯标领导小组下又设立了贯标工作小组(质量管理体系文件编写小组),由总工程师担任组长。院长指定总工程师为管理者代表。成立了质量管理办公室。在贯标认证的过程中,院领导从人力、物力、资金等资源方面给予了大力支持。他们不仅是贯标工作的组织者、领导者,而且还是贯标工作的宣传者,在院召开的大小会议上进行宣传动员,强调贯标认证工作的重要性、必要性和紧迫性。院长亲自组织讨论拟定质量方针、审阅批准质量手册。管理者代表经常同工作小组的同志们一道学习、研究GB/T19000-2000系列标准,分析我院地质调查工作特点和地调成果特点及外部环境等因素,选择体系要素、分配质量职能,确定质量职责。实践证明,领导的重视和积极参与是我院得以顺利贯标认证的关键。

    二、 精心策划、认真编写《贯标认证实施计划》
    贯标工作小组成立后,首要工作是编制《贯标认证实施计划》,明确贯标认证工作各主要环节的工作内容和进度要求。使贯标认证工作有计划、按步骤进行。我们制定的“贯标实施计划”,包括教育培训、质量体系文件编写、质量体系试运行、内部质量体系审核、管理评审、提出认证申请、迎接认证审核等内容。明确规定责任部门、责任人及完成时间。

    三、 全员培训旨在提高对“贯标认证”的认识
    “贯标认证”不只是组织领导的事情,而是组织内全体员工共同的事情,每个员工都必须积极的参与。应通过对GB/T19000-2000系列标准和组织管理体系文件的学习、理解,来提高对“贯标认证”工作的认识。因此,在“贯标认证”工作过程中,我们始终把全员培训作为一项首要工作来抓,贯穿于整个“贯标认证”过程。我们采取分层施教的方法,视培训对象确定培训内容,对领导层和管理层我们重点进行了GB/T19000-2000系列标准基础知识及体系文件编写、质量体系内部审核等内容培训。首先派管理者代表和质管办主任参加了地调局组织的内审员培训,随后组织管理层负责人和专业技术骨干通过了河北省培训中心内审员培训。现在我院已有19人通过内审员培训。通过对上述人员的培训,不仅提高了领导层对“贯标认证”重要性、必要性的认识,更重要的是使他们对GB/T19000-2000系列标准的基本概念、内涵、原理等有了较全面的基本了解和认识。对一般工作人员采取多种培训形式(如请专家讲课、宣传等)进行GB/T19000-2000系列标准的基础知识培训教育通过培训,使广大员工基本掌握了GB/T19000-2000系列标准基本知识和要求,提高了对贯标工作重要性和必要性的认识,提高了质量意识,增强了参与意识和对“贯标认证”工作的积极性,为“贯标认证”的实施打下了坚实的基础。

    四、根据地调成果特点编写质量体系文件
    根据GB/T19001-2000标准要求,结合地质调查成果特点编制我院质量管理体系文件,即质量手册(包括质量方针、质量目标)、程序文件、作业指导书和质量记录。为了使质量体系文件编写工作不走弯路,我们曾先后收集到河南省地质调查院、中国明达化工矿产总公司编制的体系文件,经认真学习、分析研究,结合我院组织机构、地调项目特点、资源状况等因素构筑我院体系文件编写框架。我院体系文件编写工作是这样分工的:管理者代表起草质量手册,质管办主任起草程序文件(编写前必须同各部门共同策划程序文件的结构内容等),各专业主管起草作业指导书和质量记录。在体系文件编写前由质管办编制指导性文件。体系文件编写的顺序是:首先编制程序文件、在程序文件基本定稿时编制质量手册,最后编制作业指导书和质量记录。这样做能使质量手册和程序文件保持协调统一并减少重要的修改,缩短质量体系文件的编写时间。质量体系文件起草人完成初稿后提交编写小组,编写小组依据GB/T19001-2000标准要求进行审阅,提出修改意见后由起草人修改。初稿经修改后再次提交编写小组审阅定稿后发给各部门、项目组试运行。在试运行过程中发现问题及时进行修改。实际上体系文件的编写过程就是一个边编写、边运行、边修改完善的过程。在编写体系文件时,我们遵循“该说的一定要说到,说到的一定要做到的”的原则,使体系文件即要符合GB/T19001-2000标准要求,又要体现我院特色及地调成果特点,并具有适用性和可操作性。

    五、加强对试运行过程的监督指导
    建立实施质量管理体系最难点是在实施上。对一个组织来讲,“贯标认证”工作不仅仅是几个领导的事,也不是几个部门的事,而是凡与产品质量有关的人员和部门都得行动起来,进入贯标状态才行。这就要求从提高全员的质量意识入手,使组织的全体员工都能认识到“贯标认证”工作的重要意义,自觉的执行组织的质量方针,认真实施体系文件,以求保证产品的质量。要做到这一点是有一定难度的:其一难在使全体员工进入贯标状态,其二难在完全按照体系文件要求去做,其三难在坚持不搞过场、不搞一阵风,把实施质量管理体系变成正常的工作和生产秩序。我们充分认识到实施质量体系的难度,所以加强了对质量体系试运行阶段的监督指导,旨在为质量体系的有效运行开个好头,打下一个好的基础。在质量体系试运行期间我们先后聘请了三位专家(国家注册审核员)给我们做指导。共对处室进行指导三次,对项目组指导两次。专家指导的主要内容是讲解GB/T19000-2000系列标准、质量体系文件等相关内容,解决在质量体系实施过程中遇到的问题。经专家的言传身教,使广大员工受益匪浅。使其基本掌握了质量体系文件的主要内容和实施要点。同时也感觉到“贯标”并不象人们所想的那样玄妙,高不可攀,只要按照体系文件要求做好每一件事就可以。通过专家的指导使得我院质量体系试运行的有效性得到提高,达到了预期的目的。

    六、认真做好内审和管理评审
    内审和管理评审是不断改进完善质量管理体系的有效措施。为确保质量管理体系能持续、稳定、有效的运行,并在运行中不断完善、发展和提高。我院培训了19名内审员,组成了一支稳定的内审员队伍。
    2001年10月,由管理者代表主持进行了我院第一次质量体系内部审核工作。为使这次审核取得好的效果,我们聘请了四位专家(国家注册审核员)担任指导老师,严格按内审要求实施审核。通过审核发现七个方面共54项不合格。对发现的不合格,我们认真分析原因,制定纠正措施,举一反三,实施整改。
    2001年11月,由院长主持进行了我院第一次管理评审,院领导层及部门代表参加了管理评审会议,从深层次上对质量方针、质量目标的贯彻和对质量体系的适应性、充分性、有效性进行了评价。本次评审共收集各部门、项目组对质量体系提出的改进建议共30余条,通过评审形成从8个方面对质量体系进行改进的评审意见,其中包括对院总体目标的改进。

    七、质量体系认证的申请与实施
    质量体系认证的申请与实施是实施质量体系认证的重要环节,必须给予高度的重视。通过我院的“贯标认证”,认为应做好如下几方面工作:

    1.认真做好准备工作:包括深入学习消化质量体系认证有关的要求;分析评价体系文件的适用性、充分性和有效性;制定改进完善措施并实施

    2.申证认证:对照中国地质调查局地质调查项目“实施单位质量体系认证管理办法”要求检查组织的认证范围、认证条件和向地调局提交的申请材料(申请书、质量手册、法人资格证书、组织简介、地调局规定的其它材料)。

    3.迎接现场审核:准备好证实材料;各部门做好迎接检查的准备;认真听取评价结论;对开出的不合格要举一反三,认真分析原因,采取纠正措施,实施整改。

    4.加强对质量体系的巩固:质量体系通过认证后,除抓紧整改之外,还必须进一步完善,努力提高其有效性。我们认为应采取以下有效措施:①进一步完善体系文件;②加强组织的协调作用;③强化质量监督作用;④按时间间隔认真做好内审和管理评审体系运行过程中必须抓好“内审”和“管理评审”两个关键环节我院按质量体系文件规定开展了内部审核和管理评审工作,取得了较好的效果。这对推动我院质量体系有效运行并持续改进起到了至关重要的作用。现就如何提高质量体系内部审核和管理评审的有效性,谈几点认识。

    一、如何提高“内审”的有效性

    1、提高对内部审核的认识
    质量体系内部审核是组织对其自身的产品、过程、体系进行的审核。通过审核,综合评价质量活动及其结果。对审核中发现的不符合采取纠正和改进措施,以此推动体系持续改进。所以,组织的最高管理者和全体员工必须真正理解内部审核的内涵,充分认识到内部审核的目的是对体系业绩进行监测,为管理评审提供输入信息,是寻找持续改进体系机会的有效方法,其最终目的是满足顾客要求,保持组织业绩持续发展。

    2、精心策划年度内部审核
    组织对年度的内部审核工作应进行精心的策划,这是作好内部审核工作的关键环节。策划应充分考虑组织的特点,如组织机构、产品(地调成果)、过程和内审员等。通过切合实际的精心策划,形成年度内审方案或内审计划。在审核方案或审核计划中应明确:审核范围、审核依据、审核时机和频度、审核人员组成、审核资源保证、审核时间等。具体到每一次内部审核,应按年度计划安排和内审程序规定详细编制内审计划并实施审核。

    3、应用“PDCA”思想实施审核
    应用“PDCA”思想实施内部审核,其具体做法应该是:首先检查受审核部门对所涉及过程活动的策划,审核其是否满足要求(P);再检查受审核部门是否按策划输出要求实施过程活动(D);然后检查受审核部门是否对所实施的过程活动按要求进行了自我检查(C);最后检查确认受审核部门是否通过自我检查,对存在的问题采取纠正或纠正措施,并将行之有效的措施和方法纳入工作标准或管理标准,从而使质量管理体系得以改进(A)。采用“PDCA”审核方式,体现了GB/19001—2000标准持续改进的管理原则。

    4、突出对主要过程的审核
    在实施内部审核时,应以主要过程为主线,在确保不漏项的情况下,重点突出对主要过程的审核。在审核主要过程的同时,必然要查看相关文件和记录,此时可注意对文件和记录的管理是否符合规定要求,而不必再将文件和记录再单独出来占用更多的时间进行审核。这样做即节省时间,又能使审核员始终保持清晰的审核思路。再按部门进行审核时,要依据各部门涉及过程职责的重要程度,对重要部门进行重点审核。内部审核应确保对最高管理者实施审核的有效性。

    5、现场审核应坚持的原则
    实施审核首先要收集客观证据,然后将客观证据与审核准则相比较,评价证据满足审核准则的程度。因此,现场审核时,审核员应坚持如下原则: 1.坚持以“客观证据”为依据的原则;2.坚持紧扣审核准则的原则;3.坚持独立、公正的原则;4.坚持实事求是的原则。

    6、客观编写内部审核报告
    审核报告应在审核组成员认真讨论并与受审核部门沟通(不符合方面)后形成。审核报告中,审核结论很重要,审核组应依据审核证据,对照审核准则,对组织的质量体系运行的有效性作出客观的实事求是的评价,对成功的方面给予肯定,对存在问题的方面提出改进的方向。

    7、纠正措施的制定、实施和验证
    受审核部门对发现的不符合应制定纠正措施计划并予以实施和记录,并报告审核组。纠正措施不能就事论事,而应举一反三,针对不符合的产生原因开展调查,类似的不符合不应在同一部门重复出现。通常应当按照《纠正和预防措施控制程序》执行。

    二、如何提高”管理评审”的有效性

    GB/T19001—2000标准5.6.1条款中要求:“最高管理者应按策划的时间间隔评审质量管理体系,以确保其持续的适宜性、充分性和有效性。评审应包括评价质量管理体系改进的机会和变更的需要,包括质量方针和质量目标。”由此可知,管理评审是GB/T19001—2000标准对组织的最高管理者提出的一项重要质量活动,是组织的最高管理者实施质量管理和质量控制的重要手段。通过管理评审,最高管理者可以全面检查和评价组织的质量方针、质量目标及质量管理体系持续的适宜性、充分性和有效性,评价质量管理体系改进的机会和变更的需要,包括质量方针、质量目标是否需要修订等。组织如何开展管理评审活动才能做到扎实有效?我们认为应注重以下几个环节:

    1、提高对管理评审活动重要性的认识
    管理评审是GB/T19001—2000标准对最高管理者提出的一项重要质量活动。组织的最高管理者应认真学习标准,深刻理解条纹内涵,结合组织质量管理体系运行现状,分析、研究、策划管理评审活动。并将管理评审活动的重要性宣传贯彻到每个部门每位员工,发动组织的全体员工都来关注管理评审活动,使组织的管理评审活动充分体现领导作用和全员参与的质量管理原则。

    2、明确管理评审的目的
    管理评审的目的是评价质量管理体系持续的适宜性、充分性和有效性,评价体系改进的机会和变更的需要。
    适宜性:质量管理体系与所处客观环境的适应能力。即面对外部内部环境的变化,质量管理体系适宜于实现规定的质量方针、质量目标的能力。由于组织所处的客观环境的不断变化,如法律法规、市场、新技术的出现、质量概念及顾客的要求和期望的变化,客观上要求组织的质量管理体系也要作相应的变化,以达到持续的与客观环境变化情况及顾客要求的变化情况相适应,应适时调整原有的为实现质量方针和质量目标而构成的一组关联的或相互作用的质量管理体系过程。
    充分性:质量管理体系的要求、过程的展开和受控是否全面。质量管理体系可能存在诸多的未考虑的活动,如过程没有充分展开、职责权限或接口规定不够明确、资源配置不足、编制的文件不能保证确保其过程有效运行和控制所需要等。由于上述原因,造成过程未能受控或控制不够,这就是没有达到质量管理体系的充分性。
    有效性:质量管理体系完成策划的活动和达到策划的质量目标的结果的程度。为判定组织质量管理体系是否达到预定的目标,就必须把顾客反馈、过程绩效、产品的符合性等作为评审的输入,并与规定的质量方针和质量目标进行对比,以判定质量管理体系的有效性。
    质量管理体系改进的机会和变更的需要可能包括:由于外部环境的变化,可能导致质量方针、质量目标不适宜,而对质量方针和质量目标的修改,必然引起质量管理体系的变更;由于持续改进的需要或已识别过程未充分展开而发现现行质量管理体系某些过程需要改进;在质量方针和质量目标实现过程中,可能发现因质量方针和质量目标不切实际等原因而导致对质量方针和质量目标变更的需要。

    3、精心策划管理评审活动
    管理评审活动的策划包括:确定评审的目的、内容、重点、方法、时间安排及评审输入的要求等。最高管理者应主持管理评审策划(会议)。管理者代表依据策划结果编写管理评审计划,并发至参加管理评审的部门或人员。各部门或人员按计划要求准备评审输入信息,形成书面材料,并要求重点突出,注重事实。对找出的问题应有分析、有建议。体系归口管理部门应对各部门的工作,做到有布置,有检查,确保管理评审策划的有效性。

    4、认真开好管理评审会议
    按照管理评审计划的要求,体系归口管理部门将各部门汇交的评审输入信息资料进行整理、归纳,并向最高管理者和管理者代表汇报。根据组织质量管理体系运行现状及汇总的评审输入信息资料,最高管理者与管理者代表共同研究,确立会议的议题。会议阶段,最高管理者与管理者代表应各有侧重,最高管理者应着重讲明管理评审会议的目的和要求,组织好与会者的发言和讨论;管理者代表应依据组织质量管理体系运行现状,认真分析各部门的汇报材料,针对体系运行中存在的主要问题,引导与会人员深入讨论,取得共识,找出原因,明确改进的方向和方法。力求将评审会开成生动、活泼、民主的讨论会、总结会。对于需要专题研究的事项,最高管理者可责成管理者代表或分管领导组织有关部门或人员进行专项研究并形成报告。

    5、注重评审输入的充分性
    评审输入是为管理评审提供充分和准确的信息,是管理评审有效实施的前提条件。评审输入信息包括:①审核结果(内审、外审);②顾客反馈(包括对顾客满意程度的测量结果及顾客抱怨);③过程的业绩(即一个过程通过资源的投入和活动的展开将输入转化为输出,从而实现增值或间接增值,并达到预期结果的程度的情况。如果某一质量管理的过程完全实现了增值并达到了预期的结果,则这一过程的业绩就是令人满意的,反之,则为过程需要改进之处提供契机。);④产品的符合性(符合顾客、法律法规、组织自身要求);⑤预防和纠正措施的现状;⑥以往管理评审所确定的措施的实施情况及效果;⑦可能影响质量管理体系的各种变更(包括外界环境的变化而引起的质量管理体系的变更,例如出现了新技术、质量管理理论更新、相关法律法规变化等而导致的组织质量管理体系的变化。也包括组织自身的变化,例如组织机构、财务状况等的变更而导致组织质量管理体系的变化。);⑧由于各种原因而引起的有关组织产品、过程、和体系改进的建议。

    6、依据标准要求、结合组织实际、形成评审输出
    评审的输出是管理评审活动的结果,是最高管理者对组织的质量管理体系乃至经营方针做出战略决策的重要方面。所以,管理评审会议应依据组织质量管理体系运行中存在的问题,按GB/T19001标准5.6.3条款要求,形成三方面的决定和措施。
    (1)、质量管理体系及其过程有效性的改进方面的决定和措施。依据管理评审输入的信息,通过评审活动,评价管理体系的适宜性、充分性和有效性,其输出将导致对组织现有的质量管理体系及过程的有效性提出改进的要求,组织可提出有关上述改进的决定和措施。
    (2)、与顾客要求有关的产品的改进决定和措施。包括顾客要求、法律法规的要求。管理评审可能导致与上述要求有关的产品的改进,组织应针对这一改进制定措施或做出有关的决定。
    (3)、资源需求的决定和措施。组织应针对内外部环境的变化考虑自身资源的适宜性、充分性及改进所引起的资源需求。不但考虑当前的资源需求,还应考虑未来的资源需求。

    7、注重整改落实和措施实施验证
    管理评审的结果,可能会导致有关质量管理体系某些方面的更改或改进。例如质量管理体系文件的更改和补充、组织机构的调整和职能的完善、过程的改进和优化、资源的重新分配和补充等。对已确定的整改措施的实施,要明确责任部门(人)和监督检查部门(人),要充分发挥体系归口管理部门的组织、协调、监督、检查作用。应按PDCA循环的要求做好各阶段的实施工作,对实施的整改措施必须进行跟踪验证,并注重其有效性。对没有效果或效果不明显的方面,要重新制定措施,直至措施有效。
    8、管理评审应注意的问题
    (1)、最高管理者对本组织的质量管理体系运行情况关注不够,不十分清楚体系运行现状,对管理评审活动的重要性缺乏认识,不能亲自对管理评审活动进行策划,由此造成最高管理者对本组织的质量管理体系运行中存在的主要问题了解分析的不够或不够准确,致使对评审结果的决定和措施方面必然存在针对性不强、重点不突出等问题。
    (2)、评审流于形式。有些组织的管理评审,看上去有计划、有记录、有报告,环节资料齐全,但深入查阅却发现评审记录无实质性内容。评审记录除最高管理者的开场白和管理者代表的体系运行情况汇报外,其他与会人员的发言,三言两语,无实际内容。记录不能充分反映评审计划的内容,管理评审报告结论及做出的决定和措施在评审记录中没有体现。
    (3)、评审的重点不突出。管理评审避重就轻或抓不住主要问题。比如,管理评审报告中反映的组织质量管理体系运行中存在的问题大多是文件发放、登记记录不全、质量记录不规范、现场标识实施不好等。而对质量管理体系是否适宜、充分和有效及质量方针和质量目标的实现情况却很少讨论或没有讨论。
    (4)、对整改措施的实施不认真。管理评审报告提出的整改措施不能认真落实,实施整改的责任部门(人)、监督检查部门(人)、整改期限没有作明确规定,跟踪验证的证据不充分或没有证据。
    上述四方面问题的产生,既有思想认识的原因,也有实际操作的原因。但不管是何种原因,均应给予高度重视。

    总之,管理评审是GB/T19001—2000标准对最高管理者提出的一项重要质量活动,是最高管理者的职责之一。该项活动应由最高管理者亲自主持。管理评审的对象是组织的质量管理体系,评审过程中,应坚持从实际出发,视管理评审为对质量管理体系进行全面“会诊”并“对症下药”的有效评价手段,而不是泛泛讨论、议而不决、决而不行。通过评审,提出并确定各种改进的机会和变更的需要,从而保证质量管理体系持续的适宜性、充分性和有效性,进而确保质量方针和质量目标的实现。

    通过质量体系有效运行所产生的初步成效经过四年质量管理体系的运行,对我院质量管理工作产生了明显成效,主要体现在以下几方面。

    一.“强化了全体员工的质量意识
    建立质量管理体系的过程,是一个全员参与深化员工质量意识教育的过程。在质量体系运行过程中通过学习贯彻GB/T19001-2000标准和进行质量教育培训使全体员工在认识上有一个根本性的提高,在观念上有一个根本性的更新,在行动上有一个根本性的转变。每个员工都充分认识到,质量管理人人有责。每个人必须把好自身岗位工作的质量环节关,才能保证地调项目的成果质量,提高全院的质量管理水平。正是因为员工的观念、认识有了转变和提高,在质量体系运行和地调成果形成的全过程中都能遵循质量体系文件规定,使质量管理工作进入了良好的秩序和程序,使影响地调成果质量的诸因素处于受控状态。

    二.增强了全体员工的质量责任感
    在通过质量体系认证的同时,组织的员工即承担起了一种责任。因为“贯标”具有严肃性和有效性。从严肃性角度讲,“贯标”是一项庞大的系统工程,是实实在在的管理行为,决不能单为了取证而搞形式主义。质量手册一经发布,就成为组织的法律法规,员工必须规范执行。从有效性角度讲,组织的质量体系文件在满足标准的前提下,能做到的就写、写出来的一定要做,决不允许质量体系文件写的头头是道,但管理上的问题俯拾皆是,达不到预期效果。通过了认证并不是“贯标”所要达到的目的,不断满足顾客的需求才是“贯标”真正追求的目标。通过了质量体系认证的组织的员工,就是要承担这种不断满足顾客需求的责任。我院员工充分认识到“贯标”的严肃性、有效性和自身承担的责任,为了追求不断满足顾客须求这一永恒目标,在各自的岗位上以质量体系文件为工作行为准则,扎扎实实地做好每一件事。

    三.促进了规范化管理的进程
    河北省地质调查院在原河北省地质矿产勘查院的基础上吸收相关地勘单位区域地质、地球物理、地球化学、遥感地质、水文地质、工程地质、环境地质专业组建而成的。原河北省地质矿产勘查院的人员构成也是从全省各地勘单位选拔组成的。这些来自不同地勘单位的技术人员已经各自习惯于在原地勘单位形成的工作技术方法,进入地调院后一直没有完全统一起来,主要反映在各类原始编录的格式内容不一致方面。通过建立实施质量管理体系,实施地调项目的野外技术人员,按“地质调查项目过程控制程序”和各专业“作业指导书”规范作业,很好地解决了上述工作技术方法不一致问题,促进了对大地调项目规范化管理的进程。

    四.增强了组织的信誉
    通过了质量体系认证并保证使其有效运行,这不仅为中国地质调查局提供了质量保证,同时也为社会顾客提供了质量保证,增强了顾客对我院的信誉感。如2001年我院争取地质大调查项目资金1247万元,争取大调查项目以外的项目资金仅57万元;2002年分别达到1272万元和230万元;2005年分别达到1300万元和950万元。这即是通过向顾客提供质量保证,增强组织信誉的结果。

    五.持续提高了地调成果的质量

      2000年度,我院承担地调项目19个。总监控点(包括:设计、野外验收、最终成果验收)26个,由于组织初建,管理工作没有完全理顺等原因,致使有4个监控点出现了质量问题,成果不能通过验收。2001年度我院吸取了上年度的教训,加强了质量管理工作,特别是质量管理体系运行后,全体员工严格按体系文件要求规范自己的工作,地调项目各质量环节均得到控制。所以年度承担地调项目21个。总监控点27个,没有出现不合格,除一项及格外,其它均达良好级以上。2002年度我院共承担地调项目13个。总监控点21个,获良好4个,获优秀16个。2003—2005年地调成果质量稳定持续提高。这充分证实了质量体系运行的有效性。

    六.质量管理水平得到显著提升
    通过“贯标”,健全完善了文件化的质量管理体系,做到了信息有反馈、行为有规范、管理有程序、工作有标准。全体员工按工作标准做好岗位职责规定的事情,管理有条不紊。另外,员工质量意识的提高和对质量管理内含理解的加深也促进了质量管理水平的提高。如建立体系前对出现的质量问题多是就事论事。通过有效实施质量体系,通过对GB/T19001-2000标准和质量体系文件的学习贯彻,员工对质量管理的内涵有了较深刻的理解,对出现的不合格除进行纠正外,还要追溯其原因,制定纠正措施,防止不合格再发生。现在员工已经把关注点转移到寻找预防措施上,以求消灭不合格的发生。

    总之,通过四年的质量体系的有效运行,使我们深切地体会到,“贯标”是规范组织行为、增强组织自身约束机制、提高组织自身素质、提高地调成果质量的有效途径。同时也认识到,通过了质量体系认证只是“贯标”的开始,应用“PDCA”循环,实现质量体系的持续改进,不断满足顾客的需求才是组织追求的永恒目标。


    局质量管理体系建立与认证工作座谈会

     


    河北省地调院:有效运行质量管理体系 ...

    肖序常

    肖序常,1929年10月出生,贵州安顺人。中国著名的构造地质学家。

    1952年毕业于北京大学地质系。同年赴甘肃白银厂641地质队工作。

    20世纪50年代后期,肖序常师从黄汲清。在黄汲清的指导下,参与《中国大地构造图》及《中国大地构造基本特征》一书的编著。60年代,在铬铁矿全国大会战的背景下,肖序常参加国家急需矿产铬铁矿的科研项目。70年代,板块构造学说由李春昱等引进中国,肖序常师从李春昱研究板块构造。与此同时,作为中法合作青藏高原科学考察的中方队长,引领了青藏高原地质学研究。80年代开始,肖序常先后任中国地质科学院地质研究所副所长、所长等职,进行多项国际合作交流,并先后赴法国南特大学及美国斯坦福大学地学系做短期访问学者及学术交流,获得国际地学界认同,曾任国际岩石圈委员会喜玛拉雅地区委员会(CC-1)副主席。

    1991年,肖序常当选为中国科学院学部委员(院士)。

    目前肖序常仍坚持在科研一线工作,并承担着国家重大科研项目的组织领导和业务指导。挂在肖序常心上的是对中国西部等地区短缺矿产——铬铁矿前景的评价及油气能源成藏地质背景,以及生油机理的研究,而这也是广大地质工作者的共同关注的问题。

    肖序常到过最高的海拔高度是6400米,这是他颇为自豪的一次野外经历。肖序常强调地质工作野外实际调查的重要性,按他的话“中国地质学家‘得地独厚’,应珍惜中国广袤、结构复杂多样的大地这一最好的天然实验室”,他也总是说,“做地质的,不跑野外,怎么行呢?深入野外是做地质的基本功,虽然很苦,但是苦中有乐。”60多年来,肖序常足迹踏遍了我国东南西北,直到耄耋之年,仍赴青藏高原。

    回顾肖序常的学术生涯,毕业之初,新成立的中国百废待兴,需要地质队员作为业务尖兵,奔向偏僻的角落为国家找矿,这个过程中,他与这个国家一起完成了成长。最重要的是,他始终能够站在更前沿的角度,接受世界地质学的信息和反馈,也让一个时代的世界地质学通过他来看中国地质学的发展。他的学生评价他说,有时他就像是一座桥,连接此岸和彼岸。

    少年出贵州

    也许只有时间才能告诉你事物的本来样子。就像1929年出生的肖序常、1919年出生的大姐肖序容、1928年出生的三姐肖序仪三位老人坐在你面前,你会发现,他们的容貌、说话神态,甚至他们的老年病,几乎都有共性。时间在这三位老人面前画了一个圈。

    1929年10月,肖序常出生于贵州省贵阳市南明区。出世前的11天,父亲肖灿牺牲于北伐战争中的湖南战场。母亲黄伯芬带着肖序常及其大姐肖序容、二哥肖序刚、三姐肖序仪回到距离贵阳100公里左右的家乡安顺。

    肖家在安顺当地曾经是一个大家族,肖家的入黔始祖于明末时期由湖南到贵州作为将军镇守边关,当地现有“将军坟”,每年清明等重大节日,肖家子孙会前往拜祭。而曾经的“将军邸”为了配合旧城改造,正被拆除,那处三进院子有着70多个房间,是肖序常度过了童年以及少年时光的地方。曾经这个大家族也其乐融融,现在离散于各地。

    肖家没落始于肖序常的祖父辈,肖序常父亲的英年离场,对那个家来说更是雪上加霜。

    好在母亲黄伯芬出生的家族也是安顺当地的大家族。其父黄志丞也就是肖序常的外公,是清末的举人,正当赴京考进士之际,清政府崩溃,举人制度瓦解,遂留在家乡。其伯父黄尧丞,也是肖序常的大外公,民国初在北京当议员,后返回贵州参与讨袁(世凯)、讨曹(锟)运动,并成为黔江中学落户安顺的推动者之一,这所学校也是肖序常后来就读的学校。其家族中还有一位有影响的重要人物,即“四八”烈士黄齐生,同为“四八”烈士的王若飞为其侄儿,他们分别是肖序常的远房外公和远房舅舅。

    这样的家族背景,让母亲黄伯芬作为女性可以去读书,并且顺利地读完了师范专业。这样的背景也让肖序常的童年与少年时光受益颇深。新、旧时代交替的年月里,黄伯芬当老师抚养子女。黄伯芬信奉“万般皆下品,唯有读书高”,回首往事,关于母亲黄伯芬给予的教诲,肖序常说:“母亲说过,可以不做大官,但一定要做大事。”

    长肖序常9岁的哥哥肖序刚如父般的引导和影响,让肖序常时刻希望能考进“名牌的进步大学”,先在贵州大学地质系读了一年书以后,1950年随大哥肖序刚从贵州到北京,并转考入北京大学地质系。

    自那以后,肖序常很少再回家乡。一共两次回家乡,第一次距离当初的离开有50年的跨度,第二次是2003年。用97岁大姐肖序容的话说,“走的时候,他还是学生,再回家乡,就是个科学家了”。

    风雨飘摇的年代里,姐弟四人的人生自分别后,逐渐分叉,每个人在随后的岁月里逐渐成长为独立的枝干。几十年过后往回望,个人际遇也自成系统,别有况味。

    肖序仪说:“我的弟弟老老实实,除了去野外爬山找矿作研究,就是天天在办公室,白天在办公室,晚上还在办公室,看书,读外国书、看中国书,研究他的地质,这是他的一辈子。”

    走出家乡的肖序常像那个年代的很多人一样,与新中国一起成长。通过地质与这个世界对话,产生联结,完成作为个人与国家、时代以及地质学的人生交代与使命。尽力满足国家建设与发展刚性需求的同时,与世界地质学保持了同步,在中国当代地质学史上留下了痕迹,完善了中国地质学的理论,也滋养了后人。

    为国家找矿

    今天看来,20世纪的中国对矿产资源的需求出现过两次高潮:第一次是在30年代,抗战前国民政府为建立自己的工业体系开展了矿产资源勘查工作;第二次是新中国成立后,由于西方国家的封锁,为建立新中国的工业体系,开展了大规模的矿产资源勘查开发工作。新中国工业体系初创时期的20世纪50年代到70年代,是中国矿产资源工业的黄金时代。

    肖序常于这个黄金时代里走出了自己的黄金时代。

    1952年8月,从重工业部中分设出来的地质部正式成立。也是这一年的8月,从北京大学地质系毕业的肖序常到达地质部直属的641地质队工作(甘肃白银厂),正式参加野外勘查工作。某种意义来讲,这是他职业生涯中的处女地。

    肖序常满腔热情地投入到新中国的找矿勘探工作中去。

    那时的大西北一片荒芜,各方面条件都极为艰苦,蔬菜、肉食极为匮乏,经常食用干菜或者咸菜,新鲜菜、肉很少见到;缺乏饮用水,饮水要从40~50公里以外的黄河运来,有一辆敞篷的大解放车资助地质队,因为所处的地方是大型硫化矿床,所以,矿区水硫酸根含量很高,饮后容易让人产生腹泻,长期饮用,则致使头发脱落;住宿不但没有像样的宿舍,还十分拥挤,地质、物探和测量等人员挤在60~70平方米的旧老君庙里。

    宋叔和等老同志的家都在南京,入冬年关,肖序常就对他们说,我们留下来,你们回家过年吧。但是后来年轻的地质人中,最终也就肖序常一个人留下来了。肖序常就带着两个工人在那儿填图,因为第二年要上钻,而没有大比例尺地质图就不能打钻,肖序常说:“所以要赶着把1:2000和1:5000的地质图填出来。只有打钻,才能搞清这个地方究竟有多少矿。”而那时候填图,也没有现在这些现代化的工具,肖序常他们就看望远镜测量。

    因为肖序常的坚持,在短时间内完成了矿区大比例尺地质填图,所以第二年初在矿区建立了小型岩矿鉴定分析室,短短数月内进行了岩矿鉴定、分析测试和综合研究等基础性研究工作,为1953~1954年白银厂含铜黄铁矿型大型铜矿床的顺利勘探,乃至尔后的开发,提供了确切的、有用的实际资料。

    肖序常和两名工人,三个年轻人守在一起过春节。快过年了,肖序常对两位工人说:“我们去县城把头发剪一剪吧。”

    坐在车里走了好长时间,终于到了距离白银100多公里的兰州市,坐在理发店里。一批两批三批,排在他们后面的人都剪完头发走了,还没给他们剪。肖序常就问那个老板怎么回事?老板说:“你们忙什么?你们不是刚放出来的吗?”

    理发店老板认为肖序常等三人是劳改队的。这让肖序常和工友们很生气。生气以后,也带来思考,反思自己的形象到底是哪里出了问题。但是自然环境那么恶劣,怎样去注意自己的形象?

    1954年3月,肖序常被地质部调回北京,4月在地质部地矿司有色金属处任职。

    1952年中旬至1954年3月,甘肃白银厂工作期间,肖序常工作认真、努力,升任工区组、外围填图组组长;与第一任夫人周天厚建立了恋爱关系。后,两人于北京结婚,育有两女。

    如今,白银厂早已是“白银市”,是新中国唯一一座以有色金属命名的地级市,因为找到了丰富的矿产,也被称为“铜城”,对于肖序常来说,那是他地质人生启航的地方。

    后来,肖序常又去了新疆、内蒙古、西藏等地方,每次出发与奔赴,都是因为国家的需要。

    他在这样的宏观背景里,不温不火地走着自己的道路,完成个人成长与国家使命之间的平衡。

    师承黄李

    也因为在白银厂时的表现和能力,1957年,28岁的肖序常迎来人生另一个大的转折,跟随黄汲清当学术助手。直到黄汲清年龄大了,肖序常当了接班人,再然后,肖序常也培养自己的学生。传帮带就这样走了下来。

    当黄汲清的助手,用肖序常的话说,某种意义上是转行了,因为他曾经是找矿的,而黄汲清是做地质(大地构造)的,但黄汲清的严谨治学精神对其有着深刻的影响。

    在黄汲清的指导下,肖序常参与了《中国大地构造图》及《中国大地构造基本特征》一书的编著。书中系统、详细地划分了中国大地构造的构造单元并论述了各构造单元的特征及其演化,总结了中国大地构造演化的旋回性,以及印支运动与燕山运动在中国大地构造演化过程中的重要性。对区域地质调查、普查找矿及某些重大基础地质问题的研究,均具有重要的指导意义。

    60年代,肖序常参加国家急需矿产铬铁矿的科研项目。在项目实施过程中,他结合中国实际情况,编著了《含铬基性、超基性岩地质构造特征》一书,从大地构造分析出发,对世界(国外为主)主要含铬基性、超基性岩的地质构造特征作了总结,对不同地质时期、不同大地构造阶段含铬基性、超基性岩产出特征、铬铁矿成因规律、赋存状态及找矿标志作了较详细的论述,铬铁矿一直是国家急缺矿产,此书是查阅了大量世界重要铬铁矿特征,并结合中国地质实际情况完成的著作,为铬铁矿战略部署及普查找矿等提供了较重要的科学依据。

    经历过“文化大革命”的人,都知道那不是一个能够安心工作的年代。也许肖序常自认为的“出身不好”恰恰成了能够保护他的原因。因为“出身不好”,所以他为人处事谨慎、小心、温顺,淡名薄利,很少有纷争,由此有了好人缘,让他在“文革”期间并没有受到太多冲击。

    十年里,虽然没有非常固定的任务,但是也有“抓革命,促生产”时需要进行的野外考察,业余时就多读书,此时因大哥肖序刚“一定要学好外语”的教诲而有的很好的英语基础,再次让肖序常的人生又有了新的机遇。中国很多学术因“文化大革命”而停滞不前,但是国际上在发展,他坚持听国际广播,看外文书,所以在那样的背景下,虽然行动上有所禁锢,但是思想领域,他一直与国际同步。

    20世纪70年代初,被誉为划时代地学革命的板块构造学说兴起,肖序常结合中国古造山带对板块构造“登陆”重要的依据——蛇绿岩、高压变质带及其大地构造意义以及有关成矿作用等,在《祁连山古蛇绿岩带的地质构造意义》(1978,地质学报),《藏南日喀则蛇绿岩及有关的大地构造问题》(1980,中法喜玛拉雅考察成果论文集),《喜玛拉雅岩石圈构造演化总论》(专著,1988)等论著中作了详细阐述。

    李春昱是国内较早接受并引入板块构造学说的地质学家,20世纪70年代肖序常开始跟随他从事中国板块构造的研究工作。这时候,板块构造学说引起了众多年轻人的兴趣,与此同时,高考制度恢复,70年代末期,肖序常开始带学生,那时候肖序常还没有招收研究生的资格,很多年轻人是奔着李春昱来的,李春昱年纪大了,肖序常就带学生一起跑野外。

    由此,肖序常挂在嘴边的有一个词:教学相长。他说,学生和老师一起成长,相互促进。肖序常带的第一批学生中的高延林,也认为与肖序常的关系“亦师亦友”。

    肖序常先后培养硕士生7名,博士生5名,如今他们已经在各自领域作出了成绩,成为佼佼者,其中高俊36岁就担任国家“973”计划项目首席科学家,2人获得国家杰出青年基金,1人获得国家优秀青年基金资助。

    学生就像肖序常的一面镜子。

    他们如同肖序常曾经的那样,常年奋斗在西藏、新疆。那是中国最荒凉、苍茫的地方,也是国际地学界关注的中国焦点。

    这支从黄汲清、李春昱传承走来的学术体系,在中国偌大的科研发展系统里,也算是行风稳健、作风清白。学生数量不多,科研成果却是显赫。

    1991年,肖序常被选为中国科学院学部委员。多年来,肖序常曾获全国科学大会奖,省、部级一等奖1项、二等奖2项,李四光地质科学奖,何梁何利奖等。

    总在前沿

    20世纪60年代后期到现在,肖序常一直参与青藏高原及新疆的野外地质工作。

    1979年的秋天,美国加利福尼亚理工学院地质地球物理系C·艾伦教授为团长、纽约州大学地质科学和环境研究系吴大铭教授为副团长的、由著名地质学家和地球物理学家组成的板块构造代表团一行十人抵达中国,他们的主要目的地是中国的西藏。

    因为肖序常的“三会”,即会英语、俄语、德语,肖序常作为中方代表人物带领与陪同。

    1980年年初,庆祝国际地质大会成立100周年暨第26届国际地质大会在巴黎召开,肖序常参与完成的《中国特提斯蛇绿岩及其构造意义》被选为中方三篇大会发言之一,当时正值中国科技界开放不久,论文宣读引起与会地质学家的高度关注。

    同样的时间里,中国地质界开始了大规模的中法合作,肖序常主持中法“喜马拉雅地质构造与岩石圈的形成和演化”合作研究项目,这是多学科喜马拉雅地学考察,历时三年,肖序常作为中方队长(法方负责人先后是Prost和C.J.Alleger教授等),多次深入青藏高原进行野外地质综合考察。

    此为新中国成立后中国地质向世界打开大门的标志性事件。肖序常由此迈进世界地学的大门,获得国际地学界的认同。

    20世纪80年代后期,肖序常先后在内蒙古、新疆以及青藏等地区进行地质科研工作,负责“305”项目中有关北疆地质构造演化项目(含中美北疆地质构造演化及油气地质背景研究)、IGCP-283项目及有关青藏高原构造演化等重大的国内、国际合作项目。

    20世纪90年代,正值中国地质行业发展的低谷期。1996年在北京召开的第30届国际地质大会,无疑是给中国地质工作者打了一剂强心针。时任中国国家主席的江泽民和时任国务院总理李鹏在会议期间接见了中外知名地质学家。肖序常为中国地质科学院代表团副团长,在大会上作了“青藏高原构造演化和隆升机制”的主题发言,大会共计4个主题发言,其中两个中方发言。

    “九五”期间,肖序常负责青藏高原西北缘岩石圈结构、构造演化多学科的探测研究项目,根据深地震反射探测和岩石学及地球化学等综合研究,对当前流行的青藏高原形成、隆升的“双俯冲”模式提出质疑:提出青藏高原西北缘后期(中、上新世后以来)的隆升是由于“岩石圈双向水平挤压”和“拆沉作用”引发的新认识和模式。并与同行一起首次在西昆仑康西瓦断裂带等地新生代火山岩中发现幔源包体和巨晶,为青藏高原西北缘岩石圈三堆结构、演化的研究提供了重要信息。

    目前挂在肖序常心上的是对西部等地区短缺矿——铬铁矿前景的评价及油气能源成藏地质背景,以及生油机理的深入研究……这也是广大地质工作者的共同关注的问题。

    用学生高延林的话说,“肖先生在学术上总是有很前沿的精神。他始终是一个弄潮儿”。对于地质的热爱,也让历经中国政治与经济浪潮的肖序常能够“任周边潮起潮落,我自岿然不动”。对于学生及后辈而言,这已成为一种精神的象征,“就像是一个平静的港湾”。

    因为肖序常所关注的恰都是世界地质学所关注的领域,比如青藏高原,比如无机生油机理,肖序常能很快地接收到这些前沿信息反馈出来的能量,并结合中国实际情况作出自己的评价和论证。这些再成为营养,滋养中国地质学人士,而他就像烟火的点燃者,烟火美丽芬芳自由燃放,他又去寻另一方向。

    这也许是众人称道他“淡泊名利、谦逊”的原因。某种意义上,似乎也回应了母亲当年的教诲:不一定要做官,但得做大事。

    1929年出生的肖序常,身体并不硬朗,2015年因为学生翟庆国的及时发现,他被送进医院,诊断为“脑血栓”。他的记忆力也出现了很大的衰退,他偶尔自嘲为“痴呆症”。

    但是这所有的一切,不影响他再去地质的海洋里抓捕跑在最前端的信息,如“无机生油”、石墨烯等,他说:“我们应该开辟新的方向,对传统的科学理论要有勇气和能力去质疑。”

    中国工程院院士多吉说:“80多岁的先生还这样关注前沿信息,并且尝试找出案例、提出论证,其实对于功成名就的人来说,这是有风险的。这件事情最大的益处是丰富科学认知,让后来的年轻人看到榜样、拥有平台。”

    也许只有如此,方能如肖序常所说,“科学才能进步”。

    (作者单位:中国地质调查局中国地质科学院地质研究所)

    ①上世纪60年代,肖序常(左一)与黄汲清一起讨论地质问题。

    ②1980年,肖序常(右一)与法国地质学家在西藏野外考察。

    ③1982年,肖序常(前排左一)与李春昱及研究生合影。

    ④2009年,肖序常(左三)在西藏野外考察。

     

    山高水远,你在路上

    即便已近90岁,医生叮嘱走路须持拐杖,但是肖序常依然每天都要去办公室。虽然家距离办公室并没有那么远,但是对于一个腿脚并不便利的老人来说,也需要走20分钟左右。

    肖序常的家在一幢老建筑楼的二层,没有电梯,好在到了中国地质科学院以后,可以坐上电梯,下了电梯,再走到自己在三楼的办公室。

    这个年龄,这样的身体,也许在办公室,并不一定有什么效率和产出,但是在不能去野外的情况下,在去办公室成为习惯的过程中,每天都在办公室里,也成为了一种寄托。就像他在办公室里总是会对学生或者其他晚辈说的那样:“做地质的,不去野外怎么行?”反映在此时的肖序常身上就是,怎么能不去办公室呢?那里有他多年地质工作的成果和痕迹:摊开的地质图、地质图上的放大镜,办公桌上那一摞摞的书等等。

    每次见,都像是第一次见。一样的事情再说一遍,就好像是按下了重说键。

    每次的情绪起伏点也一样,比如说哥哥肖序刚对其好以及不好的影响、去甘肃白银厂初涉为国找矿虽然艰苦但苦中有乐的自豪感、中法合作中美合作期间带队去国际地学界都关注的西藏时的见闻、铬铁矿寻找的担忧,以及蛇绿岩与无机生油之间关联论证的焦虑等等。如果说人的生命是一条直线,这些明显就是那条直线上隆起的各个部分。

    正是它们一起组成、构建了属于肖序常特有的一生。因为年龄,已有严重衰退或者受到严重损伤的记忆力里,它们就像是海洋里的石头,硬硬的,一直都在。

    肖序常会觉得他的学术生涯似乎是一个圆,因为到最后他的兴趣点又回到了他学术刚启程时的起点,都与油气有关。他实习是在玉门油田,历时5个月,还写了学术生涯中的第一篇论文,现在他最挂心的是蛇绿岩与石油之间的关联,他认为自然界中“费托效应”是存在的。

    使肖序常思想转变的是,上世纪90年代初在美国新墨西哥州召开的“国际大陆科学钻探”大会。会议期间,肖序常获悉前苏联乌克兰顿湟茨盆地前寒武纪结晶基地(深3000~4000米)花岗质岩石、角闪岩以及外喀尔巴阡山等火山岩中发现了较大油气田;对此,他与前苏联与会地学家就前寒武纪微体古生物及深部“排气作用(The Outgassing Function of the Earth)”以及非沉积地层(火成岩)成藏等进行了讨论,深受启发。

    鉴于油气需求量日益增长,肖序常认为应该尽快有权威论证出来。

    肖序常有一个手写的笔记本,它每天都摊开在他的办公桌上。肖序常说他希望能快点把相关的文章写出来,科学就要走出曾经成果的禁锢,勇于开拓新的方向。“最重要的是,天上飞的,地下跑的,以及水上航行的,没有油气怎么行?一个国家的发展没有油气,主要靠进口,怎么行?”

    2003年,肖序常获何梁何利基金会科学与技术进步奖之地球科学奖,奖金20万元。肖序常曾设想将所获奖金拿出来成立专项基金,以资助青年学子做科研,种种原因,设想未能实现。此为肖序常至今认为是遗憾的事情。

    类似想法在肖序常这里并不突兀。

    改革开放初期,因为“三会”,即会英语、俄语、德语,肖序常有各种去国外讲学、交流的机会。那时去国外的硬件,比如说大衣、皮箱等,都是单位暂借给他,但国外的讲学报酬,回国后他就捐了。

    女儿肖芹回忆说:“也许是钱的数额太大了,因为可以买一辆小汽车了。”时间进入21世纪,肖芹希望父亲能帮她凑一笔钱买一辆汽车,“发了工资就还”,虽然数目并不大,但是肖序常拿不出来。

    女婿张洪涛被肖序常认为“非常优秀,比我优秀”。一定意义上如同岳父对他的欣赏一样,张洪涛也一样敬重自己的岳父,“他是一个大科学家,大才子”,但是“他不是一个称职的父亲”。

    两个女儿的学习、工作等,肖序常没有很好地参与,更不要说扶助。张洪涛说:“可能对他来说,家庭生活可有可无。他这一辈子,就是做科学、做业务。”

    就像是一面鲜明的旗帜,爱国、爱人民曾经引导着老一辈人进行各种精神追求。要热爱、要奉献、要忍让、要吃亏、要大度等,也由此成为老一辈人的人生哲学。只是这样的旗帜,在互联网时代,在市场经济、消费主义盛行的今天,似乎正在被淡忘,而这样的精神追求和人生哲学,甚至被认为不合时宜。

    也或者说,在当下这个时代,人们并不知道怎样可以像肖序常那辈人那样,“即使遭遇种种,依然执着与热爱,且无怨无悔。”

    也如高延林参照老师一生的事迹,于某个夜晚思考时,问自己的一句话:“我做到了吗?谁做到了?”

    《中国科学报》 (2017-12-04 第8版 印刻)

    肖序常:山高水远路多花
      川藏铁路工程是我国正在规划建设的大型重点工程,该工程的规划建设采取分段建设的思路。进入21世纪后,随着青藏铁路的开工建设和运行,川藏铁路也开始进入正式规划设计阶段,成为新时期国家实施西部大开发综合交通运输体系的重要组成部分。目前该工程正在有计划地顺利进行:成都至雅安段城际铁路已开工建设、雅安至康定段完成定测、川西地区正在进行线路比选,拉萨至林芝段已完成初勘,昌都至林芝段作为长远规划设计。由于受青藏高原隆起的影响,该区地壳变形十分强烈、构造应力场复杂,地质环境非常脆弱、地质灾害频生,铁路工程建设在很大程度上受到新构造运动及内外动力地质作用产生的各类地质灾害的制约。

      为发挥地质调查工作以防灾减灾需求、服务国家重大工程建设的导向作用,在中国地质调查局的部署下,于2013年启动了“川藏铁路活动断裂调查与地质灾害效应评价”子项目,隶属“重要活动构造带地质灾害与区域地壳稳定性调查”工程。

      一、西藏林芝地应力台站建设概况

      地应力是深埋隧道、围岩变形等工程病害的控制因素,因此,地应力实测数据是重大工程规划和实施的基础资料。在川藏铁路工程建设的重要构造位置和区段开展地应力测量和监测工作是保障其安全建设的重要技术支撑。2014年8月初,地质力学研究所完成了川藏铁路林芝八一测点的地应力测量及实时监测站建设工作,获得了测点及其附近地应力赋存状态及分布规律。在此之前,该研究区内未开展过地应力实测工作,林芝八一地应力测量工作的开展不仅为川藏铁路工程建设提供了基础资料和重要依据,同时也填补了该区地应力实测数据的空白(图1)。


    图1  西藏林芝地应力孔位置

      地应力测量结果表明(图2,图3),该区最大水平主应力值为3.74~12.62MPa,最小水平主应力值为2.74~7.88MPa,总体来看,水平主应力占主导;林芝八一主应力随深度增加整体表现为逐渐增大,但相关性不高,显示应力值波动较大,主要受测点所处地形地貌及岩体结构的影响,造成局部应力集中或应力释放。主应力方向为NNE向,一定程度上反映出区域构造应力场特征,除受背景构造应力场环境的控制以外,主应力方向还受到局部地形地貌、地质构造条件的影响而在部分测段表现为应力方向偏转。利用库仑滑动准则讨论了断层摩擦滑动的可能,当断层摩擦系数弱化到一定值时,将达到断层失稳的条件,且测点邻近断裂很有可能成为理想滑动面。根据以上测量和分析结果,林芝八一测点地应力状态受地形地貌及断裂影响较大,在工程建设实施过程中,应充分结合地质构造等因素综合分析。
        


      在地应力测量的基础上,确定地应力实时监测的位置,进行了孔内地应力监测设备的安装,并完成台站建设(图4)。该点监测深度为94.10m,采用四分量压磁地应力监测探头。探头1、探头2、探头3和探头4之间夹角分别为45°,探头1位于NW290°,探头2位于NE20°(监测深度水平最大主应力方向),探头3位于NE65°,探头4位于NW335°。通过GPRS实时数据传输,对该区地应力相对变化进行实时监测,为工程建设及安全运营提供技术支持。
       


      二、西藏林芝地应力台站运营正常,并获取尼泊尔Ms8.1级强震远场应力变化特征

      2015年4月25日下午14:11尼泊尔发生Ms8.1级地震(北纬28.2°,东经84.7°),此次地震震中距离林芝地应力台站约1000km(图5)。根据台站地应力实时监测数据表明,地震发生后,四个监测方向应力值发生了明显降低变化(图6),反映在西藏林芝地区100米深度范围产生了同震应力松弛现象。2015年4月25日下午14:00-15:00,监测深度94.10m四个应力方向监测数据变化情况(小时值)为:NE20°方向地应力相对大小减小了约95kPa,NE65°方向地应力相对大小减小了约30kPa,NW290°方向地应力相对大小减小了约25kPa,NW335°方向地应力相对大小减小了约10kPa,目前该台站各方向地应力监测数据变化幅度较小,相对稳定。另外,地下水位在震后(整点)也发生了相对变化,震后1小时降低了4cm,震后10小时降低了16cm(图7)。


    图5  地应力监测台站与地震震中相对位置图



      目前西藏林芝地应力实时监测台站已进入正常监测运行阶段,为拉萨块体地应力变化的监测起到了重要的作用。项目组进一步分析该台站的地应力初测值、相对变化值,结合川藏铁路沿线及邻区活动断裂、地质灾害调查结果,开展区域构造应力场反演分析,评价铁路沿线及邻区地壳稳定性,深入剖析活动断裂的地质灾害效应及其控灾规律,为重大工程规划提供科学依据和相关地质资料。

    川藏铁路项目完成西藏林芝地应力台站建设并获取尼泊...