陈颙院士作题为“页岩气开采和地震活动”的学术报告 杨安摄影

黄庭芳教授作题为“数字岩石物理在渗流和岩石变形中的应用”的学术报告 黄向前摄影

讲坛现场 杨安摄影

【本站讯】5月8日，中国科学院院士、第三届世界科学院院士陈颙，香港中文大学地球系统科学系黄庭芳教授共同做客第43期黄岛讲坛，先后为师生作学术报告。我校唐晓明教授主持讲坛，300余名师生听取报告。

陈颙院士作题为“页岩气开采和地震活动”的学术报告。页岩气即赋存于以富有机质页岩为主的储集岩系中的非常规天然气，是连续生成的生物化学成因气、热成因气或二者的混合，可以游离态存在于天然裂缝和孔隙中，以吸附态存在于干酪根、黏土颗粒表面，还有极少量以溶解状态储存于干酪根和沥青质中，游离气比例一般在20%～85%。

“我国对页岩气的开采，是国家在能源转型方面的重大需求。”陈颙院士表示，页岩气开采的核心技术是水平井和水力压裂。传统的采油采气主要是在砂岩里，砂岩孔隙度大，颗粒直径是毫米级的，但页岩颗粒是微米级的，且油、气附着在页岩里。陈颙院士表示，在自然条件下，气是不可能从页岩里面“跑出来”的，只有打一口水平井到页岩层，然后人工施加水力压裂，使孔隙增大，这就是水平井和水力压裂技术。正因为这种特殊情况，采油、采气越来越多，使得石油、油气、能源产业出现了一次技术革命。

2018年前11个月，中国的原油进口量为4.18亿吨，同比增长8.4%，至此，中国的原油对外依存度达到70.9%，同比上涨2.5%。 陈颙院士指出：“中国是世界上页岩气含量最丰富，开采前景最广阔的国家。”他表示，我国目前的目标是，天然气在2030年超越煤炭，2040年超越石油，是成为化石能源向新能源跨越中不可逾越的桥梁。

“页岩气对油气工业来说是一种重要的生命延续。”陈颙院士表示页岩气属于化石能源中的一种，而油气不可以再生，但是如果把页岩气用好，就给新能源的转变争取了宝贵的时间。陈颙院士指出，从2014年起，我国找到可以开发的页岩气大多集中在川南地区，这是我国能源转型过程中的重要机遇，也是石大能够依托国家需求，继续向前发展的大好时机。

黄庭芳教授作题为“数字岩石物理在渗流和岩石变形中的应用”的学术报告，将油气资源开采中的流体流动控制因素与变形演变、定位形成这两大关键问题进行了深度剖析，并结合3D成像技术检测砂岩模型的流体流动和同步加速器对岩石变形与位置进行测定的实验基础，讨论了微观地球物理在油气资源开采中的重要应用。他提出：“对数字岩石物理学的研究具有巨大的潜力，可以填补我们对砂岩和石灰岩等储层岩石的水文和力学行为的理解空白”。

对于多孔岩层中的流体流动问题，黄庭芳通过法国枫丹白露地区的岩层情况进行说明。他引用了徐志摩和朱自清的诗词，用文学的美妙将在场学子带入科学问题的讨论：在这片区域，有超过6000平方公里的地下水大量涌入，在同石英经过长达三万年的胶结后，这片区域的地层构造极为复杂，孔隙度范围最小只有4%，最大可达30%。伴随着几何复杂度3D成像技术的进步，众多科学家经过长年的努力，对这片区域的孔隙结构进行了精细刻画，并依靠达西定律、逾渗理论等理论方法进行了验证，实现了对岩石孔隙流体流动精确描述的重要突破。

对于岩石变形和定位问题，为了实时成像多孔岩石中的破坏和应变局部化的发展，黄庭芳提到，目前科学家们已在欧洲同步辐射装置（ESRF，光束线ID19）上开发了一种微型三轴钻机，能够在高达100MPa的约束下进行岩石变形并控制孔隙压力和温度。他与斯特拉斯堡和奥斯陆的同事合作，对多孔石灰岩进行了成功实验，在对数字岩石物理数据的分析中首次揭示了微观力学过程的细节，并提供了对失效和应变局部化机制的重要见解。

此外，黄庭芳讨论了数字岩石物理在非常规油气资源开采中的重要关系和面临问题。“数字岩石物理在非常规油气资源开采中的实现可依照在常规油气开采中的应用进行类比，将相关技术扩展到页岩等岩石的方法进行讨论”，黄庭芳这样认为，但由于非常规油气资源的孔隙空间要复杂得多，需要在理论中进一步完善，同时还需要克服相关设备技术和数理计算中所面临的挑战。

“渗流理论和分岔分析为分析流体流动和岩石变形提供了有用的框架，现在可以通过基于体素的模拟来追踪数字岩石物理模型以对这些过程进行建模”，在谈到现今数字岩石物理学的发展，黄庭芳认为其在能源领域有巨大的应用可能。在未来，数字岩石物理学将作为微观层面的重要手段，为油气资源的勘探开发作出重要贡献。

陈颙，地球物理学家，中国科学院院士，第三世界科学院院士。长期从事地震学和实验岩石物理学研究工作。1966至1973年，在邢台地震现场进行地震观测和震源物理理论研究。1974年以后，开展高温高压下岩石物性实验研究。90年代以来，领导国际地震学和地球内部物理学学会（IASPEI）、国际地震工程学会（IAEE）的联合工作小组将地震学、工程学和经济学相结合，进行全球地震灾害预测研究。共发表论文百余篇，出版专著、译著10余部。曾担任中国地震局地球物理所所长、中国地震局副局长、中国科学院地学部主任、中国地球物理学会理事长等职，现任中国科学院学部主席团成员、中国地震局科技委主任、南京大学教授。

黄庭芳，教授，岩石物理学家，香港中文大学地球系统科学系主任。致力于岩石物理和地震力学领域的科学研究。曾任纽约州立大学石溪分校地球科学系主任和研究生院副院长，参与编写Experimental Rock Deformation, The Brittle Field、《岩石物理学》等著作。1986年获美国国家岩石力学委员会基础研究奖，2010年获得欧洲地球科学联合学会（EGU）路易•奈尔（Louis Néel）奖章，2017年当选美国地球物理联合学会（AGU）会士（Fellow）。