——记中国石油勘探开发研究院首席专家李剑教授
能源，人类现代文明发展的基石。当工业革命的车轮碾过两个世纪，化石能源的燃烧驱动了社会巨轮，也带来了，化石能源的过度开采和使用已让地球不堪重负——雾霾遮蔽城市的天际线、温室气体推升海平面、资源枯竭即将来临，全球能源版图因资源争夺而暗流涌动，能源安全如悬顶之剑，随时下落。全球能源转型的浪潮中，天然气以绿色、环保、低碳的特性，成为守护地球环境与能源安全的“双刃剑”，也成为能源困局下的破局者。
然而，随着天然气勘探向深层、古老、非常规、高演化等领域不断拓展，勘探对象日益复杂、难度不断加大，地质迷宫中的天然气藏愈发难寻。在这片充满挑战的疆域，中国石油勘探开发研究院首席专家李剑教授，三十余载春秋坚守创新，致力于天然气(含伴生氦气、汞)成因成藏理论和实验研究，创新发展了天然气成藏富集理论与技术，成功应用于我国深层天然气、氦气勘探与发现及气田汞污染防治，为天然气地质理论发展与勘探发现做出了突出贡献。不仅破解了天然气成藏的“地质密码”，更叩开了氦气这一战略资源的大门，在深层地质迷宫中点亮了绿色未来的曙光，为中国能源安全筑起一道坚实的屏障。
李剑2015年在鄂尔多斯盆地东缘地质考察
探索天然气成藏 铸就勘探理论基石
爱因斯坦说，“兴趣是最好的老师”。1985年，李剑在兴趣的驱动下，以优异的成绩考入河北师范大学化学系，他沉迷于化学，不断扎实理论基础。4年后，他顺利进入中国石油勘探开发研究院攻读硕士学位，开启了化学和地质相结合的矿产普查专业生涯。
李剑的油气科研生涯，是一部与中国天然气勘探同频共振的奋斗史。自1992年硕士毕业起，他深耕天然气地球化学与成藏机理研究，围绕天然气勘探中面临的关键问题开展持续科研攻关，在天然气成藏地质理论、区域天然气勘探、天然气资源评价、天然气战略规划、天然气实验技术等方面取得了一系列重大成果。
从“八五”到“十四五”，李剑组织和参加国家天然气科技攻关项目、油气重大专项、国家天然气“973”、国家重点研发和中石油集团公司级项目(课题)50多项。30多年来，他的“足迹”遍布四川盆地震旦-寒武系礁滩、塔里木盆地库车前陆构造带、鄂尔多斯盆地致密砂岩区、松辽深层火山岩区、渤海湾盆地和准噶尔盆地的深层，将实验室数据转化为勘探现场的“导航图”。
天然气作为优质、高效、清洁的能源，加强天然气勘探开发对于优化我国能源消费结构，缓解天然气供需矛盾日益突出问题，保障国家能源安全具有重要意义。但是，天然气从哪里来的?是如何形成的?它们存在于哪一处地层环境中?搞清楚它们的形成机理和成藏的富集规律，才能找到这些宝藏。
传统理论认为，烃源岩成熟度(Ro)超过3.0%便难以生成天然气。然而，李剑团队通过自主研发的“高演化烃源岩全岩生烃模拟装置”，首次揭示天然气生成下限可延伸至Ro：5.0%，并创立“有机质全过程生烃理论”，证明超深层古老烃源岩仍具巨大生气潜力，这一发现将勘探视野从8000米推至万米特深层，乃至盆地基底。并建立古老碳酸盐岩、致密砂岩等五类大气田勘探理论，有效推动了深层-超深层天然气勘探取得重大突破，为四川盆地安岳、蓬莱万亿方大气田、塔里木盆地中秋大气田的重大发现及苏里格气田的拓展勘探提供了重要指导。
针对深层-超深层天然气勘探面临的高演化生烃机理、成因鉴别、成藏示踪等难题，李剑发明了深层-超深层高演化天然气生成与鉴别、天然气运聚模拟与盖层评价、稀有气体组分与同位素检测等四项新装置(仪器)和实验新技术方法，建立了有机质全过程生烃模式、成因鉴别指标与图版，制定了石油天然气行业标准，推动天然气生成机理、成因鉴别、成藏规律研究，解决了深层-超深层天然气实验技术的世界难题，指导天然气勘探取得重大突破，推动我国天然气产业快速发展。
在这其中，李剑发明了高演化烃源岩含水量无损检测和无损耗全岩天然气生成模拟装置2套，研发了高演化天然气生成与含水量无损检测新方法，建立了有机质全过程生烃模式与煤系源岩“双增”生气模式，解决了高演化天然气生成机理与潜力科学评价问题;研制出生物气、油型气和煤型气3种天然气碳氢同位素国家一级标准物质，在中科院、高校、油公司及美国、德国、法国等得到广泛应用，为我国氢同位素地球化学研究跨入世界先进行列奠定了基础;发明了高演化天然气中痕量重烃气体富集装置，新建了7个高演化天然气成因鉴别与气源示踪图版，解决了深层-超深层高演化天然气成因与来源多解性问题;研发了高温高压天然气成藏物理模拟和地层条件下盖层扩散系数自动测定装置2套，形成了天然气运聚可视化动态定量模拟与扩散系数测定技术，解决了高温高压条件下天然气成藏效率定量分析与扩散系数准确测定问题。
从古老碳酸盐岩到致密砂岩，李剑构建了五类大气田成藏理论，这些创新理论如同天然气勘探行动的“导航仪”，推动我国天然气探明储量年均增长超5000亿立方米。
李剑和导师戴金星院士在一起
解锁氦气密码 突破“卡脖子”困局
氦气，被誉为“气体稀土”，是芯片制造、航天推进、量子计算的命脉。然而，全球氦气资源被少数国家垄断，我国对外依存度长期超90%，氦气属于典型“卡脖子”资源。李剑敏锐意识到：“氦气自主，必须从地质源头破题!”
李剑团队通过全国首次氦气系统普查，提出中国氦气资源以“壳源铀钍反射性衰变主导”的认识，揭开“气中寻氦”的奥秘。他们发现，氦气与天然气成藏具有“时空耦合性”：断裂体系输送氦源，天然气藏充当载体，良好盖层形成封存。这一理论指导了团队在全国评价出23个富氦气田(藏)，落实了我国氦气资源家底，例如塔里木盆地和田河气田和阿克气田、柴达木盆地东坪气田和马北气田、鄂尔多斯盆地庆阳气田氦气含量均达到0.1%以上，达到工业开采标准。
氦气含量常低至万分之几甚至更低，检测精度决定勘探成败。李剑研制出稀有气体制样装置，将检测灵敏度提升至0.01ppm，填补国内空白，并研发出气相色谱与四级杆质谱氦气综合准确检测技术、现场氦气快速检测技术，编制了行业标准，为准确评价氦含量及资源潜力提供了技术保障和规范。
作为国家重点研发计划“富氦天然气动态富集-成藏机制与氦资源评价及预测技术研究”课题负责人，李剑团队建立氦源岩评价、运移模拟、富集预测三位一体技术体系。他们首次绘制出全国氦气资源分布图，圈定17个有利选区，其中塔里木盆地麦盖提斜坡经钻探验证，氦气资源量达10亿方，和田河气田成为我国首个特大型氦气田。
目前，李剑研发出地质样品中稀有气体制样装置4套，形成了稀有气体定量分析及全系列同位素检测技术2项，建立了氦气成因及富集理论，形成氦气资源评价、有利区预测和勘查技术，解决了氦气的准确检测问题。成果已在四川、鄂尔多斯、塔里木等主要含气盆地进行规模应用，支撑了我国氦气资源快速增储上产。为氦气战略稀缺资源发现和高效利用提供理论和技术支持，取得了显著的经济和社会效益。为破解氦气“卡脖子”难题提供了坚实的资源基础，推动了我国氦气产业的快速发展。
三十三载科研路，李剑用数据重构地层史册，以技术打破资源桎梏。他现已发表论文331篇，SCI收录79篇，EI收录118篇，2024年有5篇文章入选领跑者F5000;出版专(译)著22部;授权发明专利37件;编制标准12项，研制国家一级标准物质3件。他成果斐然，屡获荣誉：获国家自然科学二等奖1项、省部级31项(一等奖11项)、地质学会“十大地质科技进展”2项，获中国高被引学者TOP1%，中国科学人2024年度科技领军人才，全国优秀科技工作者，第九届孙越琦优秀青年科技奖、第六届黄汲清青年地质科技奖，新世纪百千万人才工程国家人选，新一轮全国油气资源评价先进个人，还享受国务院政府特殊津贴。
他不仅是中国天然气勘探的“技术引擎”，更是提出全球能源转型的“中国方案”。在能源安全与科技强国的时代命题下，李剑的坚守与创新，不仅为国家“争气”，更为民族“争氦”。正如他所言：“地质学家是地球故事的译者，我们的使命，是将亿万年的沉默岩层，转化为驱动文明进步的永恒动力。”在这条破岩寻气的征途上，他将继续以科研为剑，为中国能源事业不断开辟新疆域。(文/王依)
李剑和导师汪集旸院士在一起
