□ 本刊記者 程力沛 通訊員 廉培慶 彭守濤

在2020年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會上，由中國石化石油勘探開發(fā)研究院、國際石油勘探開發(fā)有限公司、西北油田分公司共同完成的“大型復(fù)雜碳酸鹽巖油藏高效開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項目獲得國家科技進步獎二等獎。

這個項目的意義和創(chuàng)新點在哪里？運用效果如何？就這些問題，本刊記者采訪了項目第一完成人，中國石油化工股份有限公司教授級高級工程師、頁巖油氣富集機理與有效開發(fā)國家重點實驗室副主任何治亮。

保障增儲上產(chǎn)戰(zhàn)略意義重大

記者：從保障國家能源安全角度看，“大型復(fù)雜碳酸鹽巖油藏高效開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)”的攻關(guān)背景是什么，有什么重要意義？

何治亮：碳酸鹽巖油氣藏是世界上最重要的油氣勘探開發(fā)對象，其油氣資源量約占全球油氣資源總量的70%，探明可采儲量約占總量的50%，油氣產(chǎn)量約占總量的60%。我國碳酸鹽巖油氣資源約占總量的27%，已成為油氣勘探開發(fā)和油氣增儲上產(chǎn)的重要領(lǐng)域。

隨著“加強國內(nèi)，拓展海外”戰(zhàn)略實施，我國油氣勘探開發(fā)重點開始轉(zhuǎn)向海相碳酸鹽巖等新領(lǐng)域。同時，我國各大石油公司積極走出國門，尋求合作，在海外權(quán)益產(chǎn)量中碳酸鹽巖油藏約占50%。因此，攻關(guān)“復(fù)雜碳酸鹽巖油藏高效開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)”對保障我國油氣供應(yīng)安全及油公司的可持續(xù)發(fā)展，戰(zhàn)略意義重大。

項目團隊參加國家科技進步獎答辯，左四為何治亮。葉欣 攝

記者：這項技術(shù)攻關(guān)過程中的難點是什么？

何治亮：隨著油氣勘探開發(fā)向縱深展開，對象越來越復(fù)雜。其中，塔里木托甫臺-躍參區(qū)塊、海外Y油田等是大型復(fù)雜碳酸鹽巖油田的典型代表。由于油藏埋深急增，儲層非均質(zhì)性極強、流體系統(tǒng)異常復(fù)雜，要形成支撐高效開發(fā)的“撒手锏”技術(shù)，必須解決三大難題。

一是要揭示深層儲層發(fā)育展布規(guī)律。深層是否存在優(yōu)質(zhì)碳酸鹽巖儲層？它們是如何形成的？必須建立符合客觀實際的地質(zhì)成因模式，指導(dǎo)集成儲層預(yù)測方法，才能實現(xiàn)規(guī)模增儲。

二是要精細(xì)刻畫強非均質(zhì)性優(yōu)質(zhì)儲層分布。深水、深層油氣藏資料少、品質(zhì)差，儲層非均質(zhì)性極強?，F(xiàn)有的建模方法嚴(yán)重“水土不服”。急需創(chuàng)新建模技術(shù)，優(yōu)化開發(fā)井網(wǎng)、井型，支撐高效建產(chǎn)。

三是要有效預(yù)測生產(chǎn)過程中瀝青質(zhì)沉積堵塞。猶如人體中的血栓，瀝青質(zhì)沉積堵塞導(dǎo)致油井生產(chǎn)效率極低。急需建立含固相的油藏數(shù)值模擬技術(shù)，優(yōu)化控制開發(fā)全過程，確保穩(wěn)定生產(chǎn)。

有效支撐油田規(guī)模高效穩(wěn)定生產(chǎn)

記者：項目的主要成果和創(chuàng)新點是什么？解決了什么問題？

何治亮：針對上述制約高效開發(fā)的三大難題，我們通過科技創(chuàng)新形成了地質(zhì)成因新模式、儲層建模新方法、油藏模擬新技術(shù)，有效支撐了油田的規(guī)模增儲、高效建產(chǎn)和穩(wěn)定生產(chǎn)。

創(chuàng)新一：項目團隊發(fā)明了模擬高溫高壓溶蝕試驗裝置，設(shè)計了系列仿真地質(zhì)環(huán)境實驗，揭示了深層碳酸鹽巖“溶蝕窗”效應(yīng)和硫酸根離子與鎂離子的高溫絡(luò)合機制，預(yù)測儲層埋深超過10千米，突破了國外學(xué)者認(rèn)為的5.5千米是有效儲層深度下限的理論認(rèn)識，為大幅拓展深層勘探開發(fā)空間提供了理論依據(jù)。基于新的理論認(rèn)識和大量地質(zhì)實例的解剖，團隊提出斷控深埋改造型、白云巖深埋溶蝕保持型等儲層成因新模式，為科學(xué)合理預(yù)測8千米左右優(yōu)質(zhì)儲層分布、成功部署超深井提供了依據(jù)。

創(chuàng)新二：項目團隊創(chuàng)立了通過地質(zhì)過程模擬來獲取訓(xùn)練圖像的新方法，形成了地質(zhì)過程與多點統(tǒng)計學(xué)結(jié)合建立巖相模型的新技術(shù)?；谥骺缀戆霃絉30確定巖石物理相類型，應(yīng)用機器學(xué)習(xí)算法識別井眼巖石物理相分布，建立孔隙結(jié)構(gòu)與地震波場的響應(yīng)關(guān)系，最終實現(xiàn)巖心-井眼-油藏多尺度優(yōu)質(zhì)儲層空間的有效預(yù)測，找出了優(yōu)質(zhì)儲層位置，為高產(chǎn)井軌跡設(shè)計提供了精細(xì)模型。

創(chuàng)新三：項目團隊通過相態(tài)實驗與熱力學(xué)計算的結(jié)合，明確了固相瀝青質(zhì)沉積的溫-壓條件和風(fēng)險區(qū)；創(chuàng)建了瀝青質(zhì)沉積的熱力學(xué)和動力學(xué)耦合模型和油藏-井筒-管網(wǎng)一體化數(shù)值模擬方法。新方法能夠?qū)崟r預(yù)警瀝青質(zhì)在油藏與井筒中沉積的位置與狀態(tài)，支撐了方案的比選和開發(fā)優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)了生產(chǎn)系統(tǒng)的整體優(yōu)化控制。

記者：目前該技術(shù)在油田現(xiàn)場應(yīng)用效果如何？

何治亮：該項技術(shù)已經(jīng)成功地在多個大型復(fù)雜碳酸鹽巖油田推廣應(yīng)用。

塔里木盆地托甫臺-躍參區(qū)塊中下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖經(jīng)過多期構(gòu)造運動和復(fù)雜流體的改造，儲層呈近直立“墻狀”，內(nèi)部結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，嚴(yán)重制約了該區(qū)的油藏評價和產(chǎn)能建設(shè)。項目團隊通過斷裂精細(xì)解析和溶蝕模擬，建立了“斷控深埋改造型”儲層模式，確定了儲集體規(guī)模和有利分布部位，形成了儲集體輪廓、內(nèi)幕結(jié)構(gòu)刻畫方法，明顯提高了鉆井成功率。

海外Y 油田是一套巨厚的非均質(zhì)儲層，“甜點”分布復(fù)雜，瀝青質(zhì)堵塞嚴(yán)重影響了生產(chǎn)時率。以“相控準(zhǔn)同生溶蝕型”儲層模式為指導(dǎo)，我們開展了巖石物理相多點地質(zhì)統(tǒng)計建模，精細(xì)刻畫了一類和二類儲層空間分布，優(yōu)化了開發(fā)井位和井軌跡；建立了9組分4857萬網(wǎng)格的全油田數(shù)值模擬，明確了瀝青質(zhì)沉積井底流壓下限，可有效避免油藏瀝青質(zhì)沉積堵塞。通過油藏-井筒-管網(wǎng)一體化模擬，實時預(yù)警井筒和管網(wǎng)中瀝青質(zhì)沉積位置，為添加瀝青質(zhì)抑制劑準(zhǔn)確標(biāo)定了靶點。

項目團隊在國外油田現(xiàn)場調(diào)研生產(chǎn)運行情況。張偉 攝

項目成果還推廣應(yīng)用于國內(nèi)外其他7 個油氣田，指導(dǎo)了勘探開發(fā)過程中碳酸鹽巖儲層成因認(rèn)識、油氣藏評價與開發(fā)優(yōu)化設(shè)計，為增儲上產(chǎn)提供了有力的技術(shù)支撐，推動了碳酸鹽巖儲層地質(zhì)理論與開發(fā)技術(shù)的進步。

持續(xù)為高效開發(fā)提供關(guān)鍵技術(shù)

記者：您對油氣勘探開發(fā)技術(shù)未來的發(fā)展方向和迭代更新有什么設(shè)想？

何治亮：未來的石油開發(fā)對象中，碳酸鹽巖領(lǐng)域?qū)⒊^50%。我們將持續(xù)提升項目成果，為更復(fù)雜的碳酸鹽巖油藏的規(guī)模高效開發(fā)提供關(guān)鍵技術(shù)。

首先，在大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算和物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)推動下，油氣田的智能化水平將會快速發(fā)展。智能油氣田建設(shè)需要實現(xiàn)油氣勘探開發(fā)傳統(tǒng)技術(shù)與大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的深度融合，進而催生一批油氣田開發(fā)領(lǐng)域的顛覆性技術(shù)。中國石化近期已啟動了相關(guān)研發(fā)項目，我們團隊將以此為契機，積極推動人工智能和現(xiàn)代信息技術(shù)與碳酸鹽巖建模數(shù)模及其他勘探開發(fā)技術(shù)的有效融合，實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的升級換代，為油田降本提質(zhì)增效提供更有效的技術(shù)支撐。

其次，地質(zhì)-工程一體化是目前業(yè)界普遍重視并開始大力推廣的油氣項目管理模式，是油氣行業(yè)實現(xiàn)復(fù)雜油氣藏增產(chǎn)提效的有效途徑。一方面，我們要不間斷地更正、調(diào)整、優(yōu)化、細(xì)化研究區(qū)地質(zhì)模型，與地質(zhì)力學(xué)建模、數(shù)值模擬等多學(xué)科相結(jié)合，指導(dǎo)鉆完井和儲層改造，以及地面工程。另一方面，通過推進勘探開發(fā)大數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)與應(yīng)用，分析深層油氣地質(zhì)特征、鉆完井和采油工藝、地面集輸?shù)扰c氣田經(jīng)濟效益之間的關(guān)系，我們將優(yōu)選出具有最佳經(jīng)濟效益的技術(shù)與工藝組合，有效融合地質(zhì)評價、鉆井、壓裂、采油、地面建設(shè)和集輸?shù)裙ぷ?，實現(xiàn)項目勘探開發(fā)各階段的無縫銜接。

最后，現(xiàn)代油藏管理強調(diào)以精細(xì)三維地質(zhì)模型為依托，油藏評價、資產(chǎn)管理、開發(fā)方案設(shè)計等都離不開地質(zhì)模型。當(dāng)前地質(zhì)建模主流軟件均為國外進口，核心技術(shù)被國外公司壟斷。另外，我國油氣藏類型多樣，除常規(guī)油氣藏外，還有深層斷溶體油藏、頁巖/致密油氣藏等，當(dāng)前主流建模軟件尚無法滿足中國特殊油氣田的實際需求。通過研發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)的地質(zhì)建模軟件，實現(xiàn)對國外商業(yè)軟件的替代，節(jié)省巨額投資，同時也能有效解決我國特殊類型油氣藏高效開發(fā)的迫切需求。