王 志 戰(zhàn)

(①頁巖油氣富集機理與有效開發(fā)國家重點實驗室；②中國石化石油工程技術(shù)研究院測錄井研究所)

0 引 言

錄井以巖樣(巖屑、鉆井取心、井壁取心)、鉆井液、工程參數(shù)為主要采集對象，基于在鉆井現(xiàn)場直接獲取的第一手實物、數(shù)據(jù)及影像資料，提供地質(zhì)、工程、信息、儀器四大服務(wù)，具有“地面”“隨鉆”“直接”三大技術(shù)優(yōu)勢?！暗孛妗辈杉馕吨叻直媛?、低風(fēng)險、低成本，在以“深層、深水、非常規(guī)”為主要勘探對象的時代，特別是對“三高一超”(高溫、高壓、高硫化氫，超深)目標(biāo)層的鉆探，這項優(yōu)勢的意義尤為重大；“隨鉆”意味著實時性強、連續(xù)性強，這項優(yōu)勢對于優(yōu)快與安全鉆井、準(zhǔn)確評價中高成熟度油氣藏具有重要支撐作用；“直接”意味著高精度、低多解性，在復(fù)雜的地質(zhì)、鉆井條件下，可以準(zhǔn)確評價儲層品質(zhì)與完井品質(zhì)。

錄井技術(shù)與測井(含隨鉆測井)、測試、實驗室等技術(shù)相比，也有明顯短板。面對復(fù)雜的勘探對象及“四提一降”(提速、提效、提產(chǎn)、提質(zhì)，降本)需求，錄井還有許多難題急需解決；面對國內(nèi)外錄井技術(shù)的差距及智能化時代、“碳達峰、碳中和”時代的來臨，錄井還有許多技術(shù)亟待發(fā)展。錄井唯有不斷加大科技攻關(guān)力度，才能實現(xiàn)可持續(xù)、高質(zhì)量發(fā)展。盡管科學(xué)技術(shù)研究(以下簡稱“科研”)需要發(fā)散思維，創(chuàng)新沒有固定模式，但就錄井的行業(yè)特點與學(xué)科體系、研發(fā)體系現(xiàn)狀而言，錄井科研顯然存在固有的特殊性、薄弱性，當(dāng)前存在的問題集中表現(xiàn)在選題、研究和轉(zhuǎn)化三方面。本文結(jié)合行業(yè)內(nèi)、外對錄井產(chǎn)生的一些偏見或認識誤區(qū)，從行業(yè)屬性、專業(yè)界定、立項目標(biāo)三個層次對錄井科研進行定位，并提出了基礎(chǔ)化、精細化、實用化的發(fā)展策略，以期凝聚行業(yè)共識，推動錄井科研水平快速、大幅提升。

1 錄井科研存在的主要問題

自1939年氣測技術(shù)誕生[1]以來，錄井已經(jīng)過80多年的發(fā)展，建立了比較完善的技術(shù)體系[2]與技術(shù)系列[3]。面對廣泛的化石、非化石能源勘探開發(fā)與儲氣、儲油、儲碳對象，面對特殊的鉆井工藝與儲層改造工藝，面對龐大的錄井技術(shù)體系，錄井科研存在的主要問題可歸納如下。

1.1 問題找不準(zhǔn)，選題空泛

錄井選題要根據(jù)立項等級、類型及研究周期、經(jīng)費等要素進行科學(xué)設(shè)置，要堅持需求導(dǎo)向、問題導(dǎo)向與目標(biāo)導(dǎo)向。在此基礎(chǔ)上，明確以下要義：一是目的意義，回答“為何研”，即立項是為了解決勘探開發(fā)、石油工程、錄井技術(shù)中的哪些需求，是為了提速、提效、提產(chǎn)、提質(zhì)還是為了降本，是為了提高分辨率還是為了提高精度；二是與選題、研究內(nèi)容密切相關(guān)的國內(nèi)外相應(yīng)技術(shù)的研究現(xiàn)狀、存在的不足及其發(fā)展趨勢，根據(jù)不足與趨勢設(shè)置研究內(nèi)容，回答“怎么研”，即立項是為了解決哪些技術(shù)難題，是否具有先進性、前瞻性；三是研究目標(biāo)，回答“研什么”，即立項的最終目的是為了形成什么技術(shù)，解決什么難題。這三個“明確”缺一不可，且要分析到位。

錄井科研在選題上往往存在一個或多個不明確，導(dǎo)致選題比較寬泛，題目不聚焦，包羅萬象，如“PDC鉆頭/油基鉆井液條件下的錄井方法研究”“頁巖氣/超深層錄井技術(shù)研究”“頁巖油/頁巖氣雙甜點測錄井綜合評價技術(shù)研究”等，其中最突出的問題是不掌握國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀，找不出或找不準(zhǔn)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，技術(shù)現(xiàn)狀分析、問題分析與選題、研究內(nèi)容脫節(jié)。導(dǎo)致該問題出現(xiàn)的原因是文獻閱讀少，對相關(guān)技術(shù)的研究或了解不夠深入。

1.2 思路理不清，研究粗淺

該問題與第一個問題密切相關(guān)，因為不了解相關(guān)技術(shù)或領(lǐng)域存在的問題，就用上了多項或幾乎所有的技術(shù)手段，缺乏深入研究，造成資料堆砌，形成“樣樣松”“大雜燴”的局面。問題決定內(nèi)容，需求決定目標(biāo)，需要在厘清問題的基礎(chǔ)上，制定研究內(nèi)容，根據(jù)需求，確定總體研究目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，制定科學(xué)、合理的總體技術(shù)路線，明確關(guān)鍵技術(shù)，制定預(yù)期的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)和創(chuàng)新點，并針對每一項研究內(nèi)容，像課題一樣，細化內(nèi)容，制定技術(shù)路線，確定技術(shù)難點與預(yù)期指標(biāo)。在研究的過程中，實現(xiàn)由粗到細，由繁至簡，為成果轉(zhuǎn)化、指導(dǎo)生產(chǎn)實際奠定基礎(chǔ)。

導(dǎo)致該問題的第二個原因是對相關(guān)技術(shù)原理與基礎(chǔ)理論不熟悉。不熟悉技術(shù)原理，就不明確影響錄井質(zhì)量的關(guān)鍵因素，也不明確不同錄井技術(shù)之間的整體關(guān)系與互補關(guān)系，從而缺乏解決問題的針對性與有效性；不熟悉基礎(chǔ)理論，對各類復(fù)雜油氣藏的地質(zhì)特征與評價要素就只能知其然不知其所以然，不明確各類油氣藏的錄井技術(shù)難點，不明確評價效果好與不好的深層原因，往往是以常規(guī)手段、常規(guī)思路去解決非常規(guī)問題，以中淺層的方法去解決深層超深層問題，結(jié)果必然是事倍功半，基本解決不了實際問題。

1.3 實用性不強，難以轉(zhuǎn)化

錄井科研來源于生產(chǎn)，其成果也要回歸于生產(chǎn)，解決生產(chǎn)中的實際問題。錄井科研成果難以轉(zhuǎn)化或?qū)嵱眯圆粡姷闹饕蛴袃蓚€方面：

一是技術(shù)研發(fā)的定位不高，多是“錦上添花”技術(shù)，而非“雪中送炭”技術(shù)；或者缺乏統(tǒng)籌考慮，顧此失彼，解決實際問題的作用不強，錄井技術(shù)跟測井、實驗室技術(shù)相比，有其特殊性與復(fù)雜性，不掌握錄井的行業(yè)屬性，不熟悉錄井的工作流程，不清楚錄井的創(chuàng)新機制[4]，就難以產(chǎn)生適用性強的技術(shù)或成果。錄井儀器的研發(fā)要在準(zhǔn)確定位的基礎(chǔ)上，以相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，強化研發(fā)全流程的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，加強數(shù)據(jù)質(zhì)量控制。

二是模型過于復(fù)雜或地區(qū)性太強，考慮因素或待定參數(shù)過多，建立的圖板或模型缺乏理論支撐。錄井方法研究，要將復(fù)雜的問題簡單化，既要解決問題，又要便于操作，過于復(fù)雜的評價標(biāo)準(zhǔn)、過于繁瑣的計算模型都難以轉(zhuǎn)化。建立解釋圖板，要明確各個坐標(biāo)參數(shù)的地質(zhì)意義及互補關(guān)系；建立評價標(biāo)準(zhǔn)，須清楚參數(shù)之間的相互關(guān)系，相關(guān)性強的多個參數(shù)選擇一個代表性強、采集精度高的即可；建立計算模型，要以相應(yīng)的機理、機制、理論為基礎(chǔ)，選取敏感性強的參數(shù)或參數(shù)組合構(gòu)建相關(guān)性強、精度高的計算模型，盡可能減少待定系數(shù)或地區(qū)參數(shù)。

2 錄井科研的戰(zhàn)略定位

目前，行業(yè)內(nèi)、外各個層級對錄井存在一些偏見或認識誤區(qū)，如水平井巖屑沒有代表性、巖屑核磁數(shù)據(jù)沒有代表性、隨鉆測井?dāng)D壓錄井生存空間、用測井檢驗錄井、錄井技術(shù)不落后于國外、儀器研發(fā)比方法研究重要、超深層勘探錄井沒有難題等。這些偏見或誤區(qū)需要通過研究和分析，分類、分層次加以限定或澄清：在什么條件下是對的，在哪些條件下是錯的；對什么技術(shù)是對的，對哪些技術(shù)是錯的；對哪個參數(shù)是對的，對哪些參數(shù)是錯的等，消除以偏概全或以假亂真。只有定位準(zhǔn)確，才能有的放矢，充分挖掘和發(fā)揮錄井的價值。對錄井的科研定位，包括行業(yè)屬性、專業(yè)界定和立項目標(biāo)三個層次。

2.1 行業(yè)屬性

錄井隸屬于石油地質(zhì)勘探專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會，是在鉆井現(xiàn)場的“移動實驗室”。“現(xiàn)場”和“直接”是錄井固有的屬性?！艾F(xiàn)場”區(qū)別于研究院所的實驗室，錄井要抓住“現(xiàn)場”這個關(guān)鍵詞，“現(xiàn)場”不僅僅意味著實時性強，還意味著在第一時間獲取剛返出井筒的地層信息，可避免因樣品保存條件、放置時間等因素導(dǎo)致的油氣散失，如對于中高成熟度的頁巖油藏，原油密度、氣油比是評價原油可動性的重要指標(biāo)[5]，原油密度或粘度可以通過鉆井液核磁共振在線錄井技術(shù)準(zhǔn)確獲取[6-7]；氣油比可以通過定量氣測技術(shù)準(zhǔn)確計算[8]。因此，錄井要加強數(shù)據(jù)質(zhì)量控制[9]，打破樣品不處理或只做簡單處理、儀器不設(shè)置或只做簡單設(shè)置就能給出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)觀念，打造“精細化”錄井，以數(shù)據(jù)可比對、可靠性高的質(zhì)量特色取信于甲方。與電纜測井和隨鉆測井不同，“直接”是指對骨架、流體(油、氣、水)直接進行測量，這意味著可直觀識別，意味著解釋精準(zhǔn)，沒有多解性或多解性概率較低。錄井的解釋圖板、參數(shù)計算模型要盡可能突出這個本色，否則只會弱化錄井的作用。

2.2 專業(yè)界定

盡管致密的非常規(guī)儲層、超深的碳酸鹽巖儲層等地質(zhì)因素對錄井的檢測分辨率提出了嚴峻挑戰(zhàn)，盡管PDC鉆頭、水平井、氮氣鉆、油基鉆井液等工程因素對錄井的檢測精度造成了極大影響，錄井仍要有行業(yè)自信，抓住巖屑、鉆井液、工程參數(shù)這三個數(shù)據(jù)源頭，提高信息采集的分辨率、精度與效率，確保原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量。同時，要明確從實驗室到現(xiàn)場、從離線到在線、從地面到井下，儀器檢測的實時性、連續(xù)性在逐步增強，而檢測分辨率、檢測精度是逐漸降低的，即在增強原位性的同時，降低了直接性，增強了多解性；反之，在提高準(zhǔn)確性的同時，降低了連續(xù)性、實時性。此消彼長，優(yōu)勢互補是各個專業(yè)共存的法則，錄井在勘探開發(fā)技術(shù)鏈中的位置與作用是不可替代的。因此，評價錄井的精度、符合率，要找準(zhǔn)標(biāo)尺，不可本末倒置。由于錄井的數(shù)據(jù)精度通常應(yīng)對標(biāo)實驗室數(shù)據(jù)，錄井的解釋結(jié)論應(yīng)對標(biāo)地層取樣、地層測試等實測數(shù)據(jù)，必須分類型、分層系厘清錄井?dāng)?shù)據(jù)采集、資料處理、解釋評價的影響因素與影響程度，明確錄井原始數(shù)據(jù)與成果數(shù)據(jù)的代表性、有效性，不能“一刀切”，盲目肯定和盲目否定都是不可取的。如國內(nèi)普遍認為巖屑的核磁共振數(shù)據(jù)缺乏代表性，因而只做巖心分析，而Gabriela Singer等[10]經(jīng)過系統(tǒng)研究，得出4條結(jié)論：(1)油基鉆井液條件下，巖屑難以清洗干凈，核磁共振孔隙度與束縛流體指數(shù)(BVI)往往具有很大不確定性；(2)粒徑小于2 mm的碳酸鹽巖巖屑，孔隙度和BVI難以準(zhǔn)確測量(±10%)，原因是孔隙系統(tǒng)具有強非均質(zhì)性，尤其是具有較大孔隙的巖屑；(3)水基鉆井液條件下，粒徑大于2 mm的碳酸鹽巖、砂巖巖屑，其核磁共振孔隙度均具有較高的可靠性；(4)無論是大粒徑(如2 mm)的砂巖巖屑，還是小粒徑(如0.875 mm)的砂巖巖屑，核磁共振的BVI均是可靠的。

2.3 立項目標(biāo)

根據(jù)錄井“快”“準(zhǔn)”“信”“廣”四字發(fā)展方向[4]，錄井科研立項的目的主要是“四提”：提質(zhì)、提速、提率、提效?！疤豳|(zhì)”是提高錄井的數(shù)據(jù)質(zhì)量、成圖質(zhì)量、成果質(zhì)量、報告質(zhì)量等；“提速”是通過智能化、信息化、井下化等手段提高信息采集的及時性、解釋評價的快速性；“提率”是提高采集分辨率、油氣發(fā)現(xiàn)率、解釋準(zhǔn)確率、評價符合率等；“提效”是通過優(yōu)化錄井技術(shù)系列、多源信息同步采集(“一趟錄”)等手段降低錄井成本，提高錄井效益，通過精準(zhǔn)評價油氣層、精準(zhǔn)地質(zhì)導(dǎo)向、精準(zhǔn)工程預(yù)警、精準(zhǔn)壓力預(yù)測、精細壓裂選層等技術(shù)提高勘探效益、鉆井效益、壓裂效益、開發(fā)效益等。

3 錄井科研的實施策略

針對錄井科研存在的主要問題，結(jié)合錄井的科研定位，相應(yīng)的實施策略主要包括三個步驟：基礎(chǔ)化、精細化、實用化。

3.1 基礎(chǔ)化

基礎(chǔ)研究是原始創(chuàng)新的源頭，是企業(yè)發(fā)展的強勁動力，對錄井而言，包括基礎(chǔ)實驗研究和基礎(chǔ)前瞻研究兩個方面。

基礎(chǔ)實驗研究是為了發(fā)現(xiàn)新規(guī)律、衍生新理論、誕生新方法，而不是為了驗證一個眾所周知的規(guī)律或已有普遍共識的結(jié)論。實驗?zāi)康?、實驗設(shè)備、實驗樣品、實驗方案、實驗方法、實驗參數(shù)、實驗結(jié)果、實驗結(jié)論是實驗研究的八要素。在問題準(zhǔn)確、定位準(zhǔn)確的前提下，基礎(chǔ)實驗研究常常會產(chǎn)生意想不到的成果。實驗數(shù)據(jù)分析要抓住蛛絲馬跡，不放過一個異?，F(xiàn)象，不放過一個異常數(shù)據(jù)，不能盲目去除異常數(shù)據(jù)(點)，由表及里深入分析產(chǎn)生異常的原因；忽視了實驗過程中的異?，F(xiàn)象，就有可能錯失重大發(fā)現(xiàn)；要透過現(xiàn)象看本質(zhì)，增強分析總結(jié)能力，缺乏深入分析，就會與重大發(fā)現(xiàn)失之交臂。如雖然玻特于1930年、居里于1932年先后發(fā)現(xiàn)了中子，但都解釋為γ射線，最終錯失了1935年的諾貝爾物理學(xué)獎，而被其后準(zhǔn)確解釋為中子的查德威克一人獲得[11]。實驗數(shù)據(jù)與結(jié)果必須可重復(fù)、可驗證，忽視或弱化實驗研究的任何一個要素，或?qū)嶒灧治鼋⒃诓豢煽考僭O(shè)的基礎(chǔ)上，都有可能一著不慎滿盤皆輸，辛辛苦苦得出的結(jié)論被專家一言推翻。需要著重注意兩點：一是對文獻中的重要觀點要在深入分析后引用，并不是已經(jīng)發(fā)表了的論點、論據(jù)就一定是正確的；二是要加強過程結(jié)合與階段評審，及時發(fā)現(xiàn)問題、更正思路，避免將錯誤的方法進行到底。

基礎(chǔ)前瞻研究是為了研發(fā)新技術(shù)，是科技攻關(guān)前的可行性研究，所研究的技術(shù)具有超前性、原創(chuàng)性，先行探索，允許失??；因缺乏一定的研究基礎(chǔ)，往往需要借助外腦。因此，基礎(chǔ)前瞻研究的成果多是方案或樣機,如“井下巖心分析實驗室”“井下環(huán)空流體監(jiān)測技術(shù)”“井場智能采樣機器人”“碳酸鹽巖地層孔隙壓力預(yù)監(jiān)測方法研究”等。

3.2 精細化

精細化可以分為立項和研究兩個層次。立項題目通常由研究對象、研究手段、研究目標(biāo)或研究目的三個要素組成，如“鉆井液核磁共振在線錄井技術(shù)研究”中的“鉆井液”是研究對象，“核磁共振”是研究手段，實現(xiàn)“在線”是研究目標(biāo)；“基于XRF的頁巖地層多參數(shù)實時求取方法及應(yīng)用”中的“頁巖地層”是研究對象，“XRF”是研究手段，“多參數(shù)實時求取與應(yīng)用”是研究目的；“頁巖油雙甜點高精度實時評價技術(shù)研究”中的“頁巖油雙甜點”是研究對象，“實時評價”是研究手段，“高精度”是研究目標(biāo)；“巖屑聲波錄井技術(shù)研究”中的“巖屑”是研究對象，“聲波”是研究手段，“錄井”是研究目標(biāo)?？梢?，這三個要素的順序并不固定，通過這三個要素可以實現(xiàn)矩陣式組合，如圖1所示，一個泡泡代表一個課題，一串泡泡代表一個領(lǐng)域的課題系列或項目群。研究的精細化是無止境的，以完成研究預(yù)期任務(wù)與經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)為最低原則，加強系統(tǒng)性、創(chuàng)新性，避免繁冗的數(shù)據(jù)累積，強化深入研究與分析，實現(xiàn)“產(chǎn)、學(xué)、研、用”的有機結(jié)合。經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)是項目驗收的重點，要有可靠依據(jù)，要有說服力，并經(jīng)得起檢驗。

圖1 精細化選題示意

3.3 實用化

科研的最終目的是為了解決問題，因此要注重成果的實用性，在科研的過程中要善于將復(fù)雜的問題簡單化，并不是越繁瑣越“高大上”、技術(shù)含量越高。對于儀器研發(fā)項目，要在保證靈敏度、信噪比與檢測精度的基礎(chǔ)上，加強穩(wěn)定性、重復(fù)性；要有配套的方法與軟件，能夠像手機的照相功能一樣，實現(xiàn)模式定制，一般用戶針對分析對象選擇相應(yīng)的模式即可，高級用戶則可以通過專業(yè)模式調(diào)整測量參數(shù)。對于方法研究項目，圖板的建立，不能盲目去掉異常點，要盡可能保留，并深入分析異常的原因；模型的建立，要盡量簡化，在保證效果的前提下，輸入變量、待定參數(shù)盡可能少；表格化解釋評價標(biāo)準(zhǔn)的建立，要進行參數(shù)相關(guān)性分析，簡化參數(shù)數(shù)量，盡可能減少或避免分類交叉，原則上要依據(jù)國家、行業(yè)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)衡量所建立的評價標(biāo)準(zhǔn)，不能盲目定義，當(dāng)然在精細研究、論據(jù)充分的基礎(chǔ)上，也可以提出現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)存在的不足或不適用性。

4 結(jié)束語

(1)強化科學(xué)技術(shù)研究是錄井可持續(xù)發(fā)展的必由之路。錄井的科研力量比較薄弱，存在需求和問題抓不準(zhǔn)、思路理不清、實用性不強等問題，導(dǎo)致選題空泛、研究粗淺，成果適用性不強。

(2)錄井科技工作要從行業(yè)屬性、專業(yè)界定和立項目標(biāo)三個層次準(zhǔn)確定位，緊抓數(shù)據(jù)源頭，把握好衡量錄井?dāng)?shù)據(jù)質(zhì)量的準(zhǔn)繩，發(fā)揮錄井“現(xiàn)場”“直接”的技術(shù)優(yōu)勢，打破慣性思維，開展精細錄井，實現(xiàn)錄井“四提”。

(3)錄井科研要強化基礎(chǔ)研究，增強原始創(chuàng)新，為錄井行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展不斷補充“新鮮血液”；要加強精細研究，提高解決問題的針對性與有效性；要善于把復(fù)雜問題簡單化，提高成果實用性。