探尋“地下迷宮”中的油龍
——訪“大型復雜碳酸鹽巖油藏高效開發關鍵技術及應用”項目第一完成人何治亮

□ 本刊記者 程力沛 通訊員 廉培慶 彭守濤

在2020年度國家科學技術獎勵大會上，由中國石化石油勘探開發研究院、國際石油勘探開發有限公司、西北油田分公司共同完成的“大型復雜碳酸鹽巖油藏高效開發關鍵技術及應用”項目獲得國家科技進步獎二等獎。

這個項目的意義和創新點在哪里？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國家重點實驗室副主任何治亮。

保障增儲上產戰略意義重大

記者：從保障國家能源安全角度看，“大型復雜碳酸鹽巖油藏高效開發關鍵技術”的攻關背景是什么，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和油氣增儲上產的重要領域。

隨著“加強國內，拓展海外”戰略實施，我國油氣勘探開發重點開始轉向海相碳酸鹽巖等新領域。同時，我國各大石油公司積極走出國門，尋求合作，在海外權益產量中碳酸鹽巖油藏約占50%。因此，攻關“復雜碳酸鹽巖油藏高效開發關鍵技術”對保障我國油氣供應安全及油公司的可持續發展，戰略意義重大。

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：這項技術攻關過程中的難點是什么？

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

一是要揭示深層儲層發育展布規律。深層是否存在優質碳酸鹽巖儲層？它們是如何形成的？必須建立符合客觀實際的地質成因模式，指導集成儲層預測方法，才能實現規模增儲。

二是要精細刻畫強非均質性優質儲層分布。深水、深層油氣藏資料少、品質差，儲層非均質性極強。現有的建模方法嚴重“水土不服”。急需創新建模技術，優化開發井網、井型，支撐高效建產。

三是要有效預測生產過程中瀝青質沉積堵塞。猶如人體中的血栓，瀝青質沉積堵塞導致油井生產效率極低。急需建立含固相的油藏數值模擬技術，優化控制開發全過程，確保穩定生產。

有效支撐油田規模高效穩定生產

記者：項目的主要成果和創新點是什么？解決了什么問題？

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

創新一：項目團隊發明了模擬高溫高壓溶蝕試驗裝置，設計了系列仿真地質環境實驗，揭示了深層碳酸鹽巖“溶蝕窗”效應和硫酸根離子與鎂離子的高溫絡合機制，預測儲層埋深超過10千米，突破了國外學者認為的5.5千米是有效儲層深度下限的理論認識，為大幅拓展深層勘探開發空間提供了理論依據。基于新的理論認識和大量地質實例的解剖，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，為科學合理預測8千米左右優質儲層分布、成功部署超深井提供了依據。

創新二：項目團隊創立了通過地質過程模擬來獲取訓練圖像的新方法，形成了地質過程與多點統計學結合建立巖相模型的新技術。基于主孔喉半徑R30確定巖石物理相類型，應用機器學習算法識別井眼巖石物理相分布，建立孔隙結構與地震波場的響應關系，最終實現巖心-井眼-油藏多尺度優質儲層空間的有效預測，找出了優質儲層位置，為高產井軌跡設計提供了精細模型。

創新三：項目團隊通過相態實驗與熱力學計算的結合，明確了固相瀝青質沉積的溫-壓條件和風險區；創建了瀝青質沉積的熱力學和動力學耦合模型和油藏-井筒-管網一體化數值模擬方法。新方法能夠實時預警瀝青質在油藏與井筒中沉積的位置與狀態，支撐了方案的比選和開發優化設計，實現了生產系統的整體優化控制。

記者：目前該技術在油田現場應用效果如何？

何治亮：該項技術已經成功地在多個大型復雜碳酸鹽巖油田推廣應用。

塔里木盆地托甫臺-躍參區塊中下奧陶統碳酸鹽巖經過多期構造運動和復雜流體的改造，儲層呈近直立“墻狀”，內部結構極其復雜，嚴重制約了該區的油藏評價和產能建設。項目團隊通過斷裂精細解析和溶蝕模擬，建立了“斷控深埋改造型”儲層模式，確定了儲集體規模和有利分布部位，形成了儲集體輪廓、內幕結構刻畫方法，明顯提高了鉆井成功率。

海外Y 油田是一套巨厚的非均質儲層，“甜點”分布復雜，瀝青質堵塞嚴重影響了生產時率。以“相控準同生溶蝕型”儲層模式為指導，我們開展了巖石物理相多點地質統計建模，精細刻畫了一類和二類儲層空間分布，優化了開發井位和井軌跡；建立了9組分4857萬網格的全油田數值模擬，明確了瀝青質沉積井底流壓下限，可有效避免油藏瀝青質沉積堵塞。通過油藏-井筒-管網一體化模擬，實時預警井筒和管網中瀝青質沉積位置，為添加瀝青質抑制劑準確標定了靶點。

項目團隊在國外油田現場調研生產運行情況。張偉 攝

項目成果還推廣應用于國內外其他7 個油氣田，指導了勘探開發過程中碳酸鹽巖儲層成因認識、油氣藏評價與開發優化設計，為增儲上產提供了有力的技術支撐，推動了碳酸鹽巖儲層地質理論與開發技術的進步。

持續為高效開發提供關鍵技術

記者：您對油氣勘探開發技術未來的發展方向和迭代更新有什么設想？

何治亮：未來的石油開發對象中，碳酸鹽巖領域將超過50%。我們將持續提升項目成果，為更復雜的碳酸鹽巖油藏的規模高效開發提供關鍵技術。

首先，在大數據、人工智能、云計算和物聯網等新技術推動下，油氣田的智能化水平將會快速發展。智能油氣田建設需要實現油氣勘探開發傳統技術與大數據、人工智能等新技術的深度融合，進而催生一批油氣田開發領域的顛覆性技術。中國石化近期已啟動了相關研發項目，我們團隊將以此為契機，積極推動人工智能和現代信息技術與碳酸鹽巖建模數模及其他勘探開發技術的有效融合，實現關鍵技術的升級換代，為油田降本提質增效提供更有效的技術支撐。

其次，地質-工程一體化是目前業界普遍重視并開始大力推廣的油氣項目管理模式，是油氣行業實現復雜油氣藏增產提效的有效途徑。一方面，我們要不間斷地更正、調整、優化、細化研究區地質模型，與地質力學建模、數值模擬等多學科相結合，指導鉆完井和儲層改造，以及地面工程。另一方面，通過推進勘探開發大數據平臺的建設與應用，分析深層油氣地質特征、鉆完井和采油工藝、地面集輸等與氣田經濟效益之間的關系，我們將優選出具有最佳經濟效益的技術與工藝組合，有效融合地質評價、鉆井、壓裂、采油、地面建設和集輸等工作，實現項目勘探開發各階段的無縫銜接。

最后，現代油藏管理強調以精細三維地質模型為依托，油藏評價、資產管理、開發方案設計等都離不開地質模型。當前地質建模主流軟件均為國外進口，核心技術被國外公司壟斷。另外，我國油氣藏類型多樣，除常規油氣藏外，還有深層斷溶體油藏、頁巖/致密油氣藏等，當前主流建模軟件尚無法滿足中國特殊油氣田的實際需求。通過研發自主知識產權的地質建模軟件，實現對國外商業軟件的替代，節省巨額投資，同時也能有效解決我國特殊類型油氣藏高效開發的迫切需求。