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石油工程新理論與技術(shù)講座論文張一凡（學(xué)號(hào)2012010298，石油工程12級(jí)卓越班，中國(guó)石油大學(xué)（北京），北京市，102249）摘 要：隨著各大油田步入開(kāi)發(fā)階段的后期，傳統(tǒng)的油藏類(lèi)型面臨高含水、驅(qū)動(dòng)能量不足、提高采收率困難等等問(wèn)題，而非常規(guī)油氣藏的開(kāi)采難度較大，并且部分存在地形問(wèn)題難以開(kāi)采，或者技術(shù)不成熟無(wú)法大規(guī)模開(kāi)采的問(wèn)題，導(dǎo)致石油行業(yè)進(jìn)入了一個(gè)前沿科技和研究為主導(dǎo)的情況當(dāng)中。本文結(jié)合了新理論與技術(shù)講座課程里中國(guó)石油界頂尖的八位老師在各個(gè)方面進(jìn)行的講解，對(duì)石油工程的新理論與技術(shù)進(jìn)行了歸納和匯總。這其中包括石油工程學(xué)科特點(diǎn)與科技動(dòng)態(tài)、固壁仿生與超分子化學(xué)、地質(zhì)應(yīng)力分析及工程應(yīng)用新進(jìn)展、非常規(guī)氣藏的研究與開(kāi)發(fā)、特低滲油藏提采的研究、低滲地層開(kāi)發(fā)與水平井研究、火驅(qū)提高采收率進(jìn)展以及高含水期油田堵水調(diào)剖的原理和方法，分別由高德利、蔣官澄、金衍、李相方、岳湘安、吳曉東、趙仁保和姜漢橋老師講授。關(guān)鍵詞：石油工程；新理論與技術(shù)；固壁仿生；地應(yīng)力；1 高德利：石油工程學(xué)科特點(diǎn)與科技動(dòng)態(tài)1.1 石油工程學(xué)科的特點(diǎn)在講述的開(kāi)始，高德利老師通過(guò)提問(wèn)和分析生產(chǎn)時(shí)的各個(gè)環(huán)節(jié)，為我們揭示了石油工程的基本概念。總的來(lái)說(shuō)，高老師強(qiáng)調(diào)了概念記憶的重要性，點(diǎn)明了石油與天然氣工程就是圍繞油氣資源的鉆探、開(kāi)采及儲(chǔ)運(yùn)而實(shí)施的知識(shí)、技術(shù)和資金密集型工程，是油氣資源開(kāi)發(fā)的核心業(yè)務(wù)。而石油天然氣工程涉及多門(mén)學(xué)科作為基礎(chǔ)，在研究地層、工程裝備、流體等多種與石油工程密切相關(guān)的因素時(shí)，應(yīng)用了如理論分析、物理模擬、數(shù)值模擬、數(shù)理統(tǒng)計(jì)及礦場(chǎng)測(cè)量與試驗(yàn)等方法。1.1.1 研究因素石油工程包含許多主觀和客觀因素。大體分為三部分：1.1.1.1 地層：客觀因素在石油工程的研究中，地層作為不可忽視的一部分，具備研究的客觀性。不論是鉆井還是油藏采油都需要考慮地質(zhì)構(gòu)造、巖性、地應(yīng)力、可鉆性、各向異性等等性質(zhì)，并且不可避免的需要結(jié)合地層的溫度、壓力等物理性質(zhì)。對(duì)于特殊的地層，裂縫、溶洞的考慮和敏感性因素的克服都是研究過(guò)程中的重點(diǎn)。只有所有的條件都考慮到，才能達(dá)到最佳的勘探開(kāi)發(fā)效果。同時(shí)，在對(duì)地層因素的考慮中，具有多孔介質(zhì)、不同巖性，或者是物理性質(zhì)上高溫高壓、低品位的初等、高陡構(gòu)造等復(fù)雜特征的儲(chǔ)層也同樣是客觀影響因素的一部分。1.1.1.2 工程裝備：主觀因素開(kāi)采過(guò)程中，主觀的技術(shù)高低將會(huì)制約工程的進(jìn)展。這其中包括管柱管材、設(shè)備的好壞，以及鉆井完井系統(tǒng)、人工舉升能力、測(cè)量設(shè)備的精準(zhǔn)程度、壓裂酸化作業(yè)的效果等等因素，這些都會(huì)對(duì)工程應(yīng)用的具體結(jié)果產(chǎn)生影響，同時(shí)也是我們可以控制、針對(duì)性提升的部分。與此同時(shí)，技術(shù)功能、服役條件、完整性、安全性、自動(dòng)化的問(wèn)題仍然成為這部分的制約，不過(guò)科學(xué)技術(shù)的前進(jìn)是沒(méi)有止境的，隨著科技的發(fā)展，這部分的提升會(huì)越來(lái)越顯著。1.1.1.3 流體：主觀/客觀因素石油工程的所有環(huán)節(jié)都與流體脫不開(kāi)干系。鉆井完井、增產(chǎn)改造、修井等環(huán)節(jié)都需要流體的參與，而這部分相對(duì)人為可控，比較主觀，因?yàn)殂@井液、完井液都在時(shí)用時(shí)新，不斷發(fā)展當(dāng)中。而像是地層流體、海洋風(fēng)、浪、流等部分，就是相對(duì)客觀的影響因素了。因此，流體具有它特殊的兩面性。隨著技術(shù)的進(jìn)展，入井流體調(diào)制、井底淹沒(méi)射流、復(fù)雜多相流、多場(chǎng)多尺度滲流等技術(shù)不斷發(fā)展研究，流體的因素正步入精細(xì)化、科學(xué)化、數(shù)字化的階段。1.1.2 石油工程核心業(yè)務(wù)內(nèi)容石油工程的核心業(yè)務(wù)包括油氣鉆井、油氣完井、油氣生產(chǎn)、油藏工程和油氣儲(chǔ)運(yùn)五個(gè)部分。高老師詳細(xì)介紹了各部分的淵源，并解釋了儲(chǔ)運(yùn)學(xué)科的特殊性。而在二級(jí)學(xué)科，存在油氣井工程、油氣田開(kāi)發(fā)工程以及油氣儲(chǔ)運(yùn)工程三個(gè)二級(jí)學(xué)科，最終統(tǒng)計(jì)歸入石油與天然氣工程一級(jí)學(xué)科和博士后流動(dòng)站。在這部分，高老師分析了學(xué)科的不同特點(diǎn)，并重點(diǎn)介紹了油氣井工程的概念，對(duì)油氣井工程的發(fā)展實(shí)力予以肯定。從概念上來(lái)說(shuō)，油氣井工程就是圍繞油氣井的建設(shè)（這其中包括鉆井與完井）、測(cè)量以及防護(hù)而實(shí)施的技術(shù)和資金密集型的系統(tǒng)工程，包含了多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。而油氣田開(kāi)發(fā)工程就是在油氣田發(fā)現(xiàn)之后的部分，包括開(kāi)發(fā)方案、可采儲(chǔ)量、提高采收率等方面的研究。油氣儲(chǔ)運(yùn)工程則是在前兩個(gè)部分結(jié)束之后，對(duì)集輸、脫氣脫酸等方面的問(wèn)題。1.1.3 相關(guān)概念這部分高老師介紹了直徑復(fù)雜地層、斜井大位移、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井和海洋深水的相關(guān)概念，并講解了多種開(kāi)發(fā)條件下的開(kāi)發(fā)實(shí)例。石油工程是一個(gè)綜合的學(xué)科，每一個(gè)環(huán)節(jié)都離不開(kāi)其他科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。1.2 石油工程學(xué)科的科技動(dòng)態(tài)在講解完基本特點(diǎn)之后，高德利老師提出了目前的時(shí)代石油工程面臨的挑戰(zhàn)。通過(guò)CNPC給出的資料和SPE等外文文獻(xiàn)的資料顯示，世界范圍內(nèi)面臨著油氣資源開(kāi)采難度加大、老油田挖潛程度加深，國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)地形約束條件較大、新發(fā)現(xiàn)油藏多來(lái)自深水、北極圈資源無(wú)法開(kāi)采等問(wèn)題，揭示了兩點(diǎn)：提高采收率是目前能源危機(jī)的重中之重；非常規(guī)油藏的研究應(yīng)該上一個(gè)新的臺(tái)階。從能源金字塔可以看出，常規(guī)油氣藏的數(shù)量其實(shí)是很少的，這些質(zhì)量好、容易開(kāi)采的油很快就面臨采收率的瓶頸。量大、質(zhì)量差而難以開(kāi)采的非常規(guī)資源才是開(kāi)發(fā)過(guò)程的重中之重。在此之后，高德利老師對(duì)多種復(fù)雜條件的石油工程科技動(dòng)態(tài)進(jìn)行了講解。1.2.1 深水油氣工程深水油氣工程面臨著巨大的挑戰(zhàn)。這主要是由于深水環(huán)境十分惡劣，海床不像陸地地層那樣穩(wěn)固，還面臨著鉆井壓力窗口狹窄、淺層流的災(zāi)害，以及海地附近低溫高壓、氣體水合物等問(wèn)題，這些共同構(gòu)成了深水生產(chǎn)的安全性問(wèn)題。因此，才會(huì)出現(xiàn)海上平臺(tái)事故頻發(fā)、生產(chǎn)安全保障性差的問(wèn)題。海洋平臺(tái)981是一個(gè)較為成功的例子。1.2.2 深層油氣工程對(duì)資源的需求迫使人們開(kāi)始挑戰(zhàn)深井、超深井等復(fù)雜的地層環(huán)境。比如塔里木氣田和西南油氣田的開(kāi)發(fā)，就象征著資源開(kāi)發(fā)難度的加大。1.2.3 開(kāi)發(fā)過(guò)程的挑戰(zhàn)這部分高老師簡(jiǎn)單介紹了井眼穩(wěn)定、軌跡控制，以及高效破巖，儲(chǔ)層保護(hù)、先進(jìn)井型、固井完井等技術(shù)，點(diǎn)名了技術(shù)發(fā)展的重要性。1.2.3 復(fù)雜井和工程作業(yè)極限最終，高德利老師指出了開(kāi)采難度的復(fù)雜化，并著重介紹了幾種復(fù)雜井（定向、水平井、大位移井、高水垂比大位移井等）的應(yīng)用實(shí)例。這其中包括西江24-1油田的側(cè)鉆分支井、流花11-1油田的大位移水平井、惠州25-4油田的復(fù)雜井事故，以及夏依沃油田的水平大位移井等等。井型方面還介紹了U型井等多種先進(jìn)的開(kāi)采井型。作業(yè)極限方面，著重介紹了最大垂深、最大延伸等方面的技術(shù)，意味著不斷挑戰(zhàn)極限的勇氣和毅力。同時(shí)高老師還點(diǎn)出了目前國(guó)家缺乏的一些技術(shù)，比如CT鉆井之類(lèi)，因此仍然處在不斷發(fā)展的階段。1.3 個(gè)人體會(huì)目前世界范圍內(nèi)的石油工程對(duì)科技的需求越來(lái)越迫切。作為一名本科生，應(yīng)該認(rèn)清自己的身份，明白自身實(shí)力的局限性。對(duì)于投身現(xiàn)場(chǎng)工程而言，應(yīng)該學(xué)到更多的與現(xiàn)場(chǎng)相適應(yīng)的知識(shí)（比如礦場(chǎng)的很多基本概念），而有志于從事科學(xué)研究的人更應(yīng)該關(guān)注國(guó)內(nèi)外的新科技進(jìn)展，不能依賴(lài)成型的、已有的技術(shù)，而是不斷創(chuàng)新，挑起作為研究生的大梁。高德利老師的一番話(huà)讓我受益良多：“你們是中國(guó)石油工程專(zhuān)業(yè)第一大學(xué)的學(xué)生，應(yīng)該明白自己的位置?！睂?duì)于很多人來(lái)說(shuō)，這個(gè)位置仍然不夠清晰，可是對(duì)國(guó)家來(lái)說(shuō)，這卻實(shí)實(shí)在在是一個(gè)被寄予厚望的群體。個(gè)人而言，我會(huì)以一個(gè)永遠(yuǎn)在路上的學(xué)習(xí)者要求自己，追求國(guó)際化和嚴(yán)謹(jǐn)廣博的知識(shí)，在石油工程的道路上完成自己的朝圣。2 蔣官澄：固壁仿生與超分子化學(xué)2.1基于仿生學(xué)的井眼強(qiáng)化型鉆井液新方法與新技術(shù)蔣官澄老師為我們介紹了仿生處理的技術(shù)。仿生處理井壁的靈感來(lái)源于海洋生物，比如貽貝分泌的足絲蛋白能夠牢固的粘附在基材上，這其中一種叫X基團(tuán)的物質(zhì)起到了決定性的作用。如果利用X基團(tuán)連接在聚合物主鏈上，即可合成一種類(lèi)似于貽貝蛋白性質(zhì)的水溶性枝聚合物，即仿生固壁劑，來(lái)達(dá)到強(qiáng)固井壁的作用。它的機(jī)理主要是利用這種物質(zhì)在巖石表面的催化作用下定點(diǎn)自發(fā)固化，形成致密且有黏附性的仿生殼；仿生殼通過(guò)黏附力和內(nèi)聚力將與之相接觸的井壁巖石“宏觀”地加固，使井壁巖石在水化膨脹時(shí)所受的水化應(yīng)力被仿生殼的內(nèi)聚力削弱，從而起到維持井壁穩(wěn)定的作用；由于這種物質(zhì)具有定點(diǎn)固化的特性，遠(yuǎn)離井壁的鉆井液的流變性不會(huì)受到影響。仿生固壁劑具有降濾失、通過(guò)膠黏能力強(qiáng)固井壁，能夠較好的抑制頁(yè)巖水化膨脹、分散剝落的能力，抑制效果優(yōu)于頁(yè)巖抑制劑，而且還有很好的造漿抑制能力，起到了很好的固壁效果。2.2基于超分子化學(xué)的高溫高密度無(wú)土相油基鉆井液新技術(shù)與常規(guī)的含土相油基鉆井液相比，新型無(wú)土相油基鉆井液除具有抑制性強(qiáng)、潤(rùn)滑性好的特點(diǎn)之外，還具有流變性好、相同條件下當(dāng)量循環(huán)密度低、利于提高機(jī)械鉆速等突出特性。該無(wú)土相油基鉆井液只需要很小的驅(qū)動(dòng)力，即可破壞其形成的空間結(jié)構(gòu)，因此解決了高密度含土相鉆井液因結(jié)構(gòu)強(qiáng)度太大而造成憋泵、開(kāi)泵泵壓過(guò)高、當(dāng)量循環(huán)密度過(guò)大而易誘發(fā)井漏的問(wèn)題。而對(duì)于超分子化學(xué)的應(yīng)用，大量鉆井液添加劑分子自發(fā)聚集而形成的多分子或高分子組裝體，由識(shí)別引發(fā)締合，經(jīng)自組裝而形成的超分子體系開(kāi)辟了石油工程鉆井液的一個(gè)新領(lǐng)域，賦予高分子組裝體以嶄新的功能，同時(shí)高聚物具有豐富結(jié)構(gòu)及提供的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，使得超分子材料可能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與工程化。這兩者的結(jié)合使得鉆井液體系更為穩(wěn)定，鉆井所遇阻力更小，也更能適應(yīng)復(fù)雜的地層狀況，為今后的科研發(fā)展提供了一條充滿(mǎn)前景的道路。2.3 新技術(shù)方向的主觀理解從蔣老師的研究方向可以看到，不論是井眼強(qiáng)化還是鉆井液改進(jìn)，都是嚴(yán)格貼近世界學(xué)科前沿第一線(xiàn)的精彩結(jié)合。石油工程從來(lái)就不是一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科，它需要大量的學(xué)科背景進(jìn)行輔助，就像固壁仿生用到的海洋生物的基因，或者是鉆井液利用超分子化學(xué)達(dá)到的應(yīng)用效果的新生，這都是石工在專(zhuān)業(yè)合作上的壯舉。對(duì)于剛剛踏入石油工程領(lǐng)域的學(xué)生來(lái)說(shuō)，加強(qiáng)自身本科階段的知識(shí)涉獵，其實(shí)是十分重要的過(guò)程。我本身熱愛(ài)編程，而在接觸編程思想之后才深刻體會(huì)到了油田數(shù)字化的意義。同時(shí)我相信，對(duì)于學(xué)習(xí)鉆井、油藏、采油和完井知識(shí)的學(xué)生，加入對(duì)化工原理的了解和環(huán)境科學(xué)的研究，或者對(duì)地質(zhì)、生物學(xué)有所探尋，都會(huì)大大強(qiáng)化在石油工程領(lǐng)域未來(lái)的創(chuàng)新進(jìn)程。學(xué)科交叉如同華美的樂(lè)章，新技術(shù)恰恰誕生于奏響這篇樂(lè)章的第一個(gè)音符。從蔣老師的授課中我明白了豐富知識(shí)的重要性，期望自身能夠在未來(lái)成為一個(gè)知識(shí)廣博、專(zhuān)業(yè)縱深的學(xué)習(xí)者。3 金衍：地質(zhì)應(yīng)力分析及工程應(yīng)用新進(jìn)展3.1 地應(yīng)力概念及作用金老師在課程中提出了對(duì)地應(yīng)力的相應(yīng)的理解和要求。通過(guò)講解我們了解到，地殼內(nèi)各點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)不盡相同并且應(yīng)力隨(地表以下)深度的增加而線(xiàn)性地增加。由于所處的構(gòu)造部位和地理位置不同各處的應(yīng)力增加的梯度也不相同。地殼內(nèi)各點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)在空間分布的總合，稱(chēng)為地應(yīng)力場(chǎng)。與地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有關(guān)的地應(yīng)力場(chǎng)，稱(chēng)為構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，通常指導(dǎo)致構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的地應(yīng)力場(chǎng)。作用方面，地應(yīng)力活動(dòng)會(huì)影響或產(chǎn)生地質(zhì)構(gòu)造。劇烈的地應(yīng)力活動(dòng)會(huì)引起地震。地應(yīng)力活動(dòng)還可影響地殼內(nèi)巖石礦物的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。因此也可以利用這種物理和化學(xué)性質(zhì)的改變來(lái)分析地應(yīng)力的活動(dòng)情況。油田常用地應(yīng)力與注采井網(wǎng)的布置（天然裂縫與注水的關(guān)系）、壓裂地層的改造（根據(jù)地應(yīng)力預(yù)測(cè)壓裂裂縫的延伸以及壓裂效果的預(yù)測(cè)）、高壓注水（壓力接近或高于地層破裂壓力）、水平井開(kāi)采問(wèn)題（水平井井身軌跡方向與最小水平主應(yīng)力一致，使井筒與天然裂縫相交）等當(dāng)面。3.2 地應(yīng)力的確定方法目前，國(guó)內(nèi)外地應(yīng)力測(cè)試技術(shù)大致可分為室內(nèi)巖心試驗(yàn)分析及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井、測(cè)試。按照方法的不同，可以分為：地應(yīng)力剖面測(cè)井，即利用聲波及密度測(cè)井資料對(duì)分層地應(yīng)力作連續(xù)分析；地層傾角測(cè)井技術(shù)（雙井徑測(cè)井）確定地應(yīng)力的方向；小型壓裂或水力壓裂過(guò)程中測(cè)瞬時(shí)停泵壓力的方法求最大水平主應(yīng)力的大??；地震波聲發(fā)射法測(cè)定水力壓裂裂縫的方向及長(zhǎng)度進(jìn)而確定最大主應(yīng)力的方向；水力壓裂后壓力降分析確定最大水平主應(yīng)力的大小。3.3 地質(zhì)應(yīng)力工程研究進(jìn)展性質(zhì)方面，地質(zhì)力學(xué)性質(zhì)包含節(jié)理、裂縫發(fā)育，非連續(xù)性、各向異性等特征突出，地質(zhì)不確定因素給鉆井帶來(lái)更多難題。同時(shí)，水平井鉆井井壁穩(wěn)定的問(wèn)題，比如鉆井液與頁(yè)巖井壁不但存在應(yīng) 力作用，而且存在化學(xué)作用。頁(yè)巖井壁坍塌、崩落、水 化膨脹、龜裂，鉆井復(fù)雜事故頻現(xiàn)，制約了安全、高效鉆井。目前頁(yè)巖氣開(kāi)采的技術(shù)研究主要集中在幾個(gè)方面：脆性評(píng)價(jià)：國(guó)內(nèi)頁(yè)巖呈現(xiàn)粘土含量高，脆性礦物含量 低的特征，因此國(guó)外脆性評(píng)價(jià)方法在國(guó)內(nèi)頁(yè)巖脆性評(píng)價(jià)中具有局限性；應(yīng)力陰影：應(yīng)力陰影的計(jì)算方法、干擾范圍、及有效評(píng)價(jià)方法亟待解決；頁(yè)巖水力壓裂：裂縫從常規(guī)的單一裂縫變?yōu)榫W(wǎng)狀隨機(jī)裂縫，形成機(jī)理不清，控制手段缺乏。不同頁(yè)巖地層脆性不同，斷裂韌性不同，地應(yīng)力不同，其裂縫網(wǎng)絡(luò)形態(tài)差異巨大。講解中金老師通過(guò)一個(gè)水平井應(yīng)用地應(yīng)力的例子，為我們解釋了地應(yīng)力在實(shí)際油田生產(chǎn)中的作用，以及日后的研究方向，使我們加深了對(duì)具體的案例的了解。3.4 自身體會(huì)一個(gè)方向的理論研究需要大量的實(shí)踐作為基礎(chǔ)。在金老師的引導(dǎo)下，現(xiàn)場(chǎng)施工的要點(diǎn)展現(xiàn)在我們面前，解決了理論學(xué)習(xí)中難以理解的概念問(wèn)題。正如同知道了水平井布井，才能理解地應(yīng)力分布的重要；學(xué)習(xí)了裂縫和注水，才明白復(fù)雜的設(shè)計(jì)根源何在。地應(yīng)力的研究豐富了現(xiàn)場(chǎng)施工的經(jīng)驗(yàn)，并在這種豐富中不斷完善理論框架，實(shí)現(xiàn)更為艱難復(fù)雜的開(kāi)采。對(duì)于頁(yè)巖氣的研究與地應(yīng)力的發(fā)展緊密相連。我認(rèn)為，解決地應(yīng)力分布的機(jī)理，提升評(píng)價(jià)方法的精確性，或許能夠?yàn)槲覈?guó)頁(yè)巖氣由于地理因素難以開(kāi)采的特點(diǎn)打開(kāi)一個(gè)缺口。試想群山之下的頁(yè)巖氣藏，通過(guò)合理科學(xué)低成本的裂縫張開(kāi)，配合科學(xué)的管理，成為未來(lái)源源不斷的能源，這其中仍需要我們的努力。4 李相方：非常規(guī)氣藏的研究與開(kāi)發(fā)4.1 中國(guó)非常規(guī)氣藏開(kāi)發(fā)面臨的問(wèn)題李相方老師的講課流程按照致密氣、煤層氣、頁(yè)巖氣的順序進(jìn)行，涵蓋了非常規(guī)氣藏的大體方面。首先則是對(duì)中國(guó)非常規(guī)氣藏的綜述。在李老師的描述中，我們了解到：中國(guó)的致密氣由于技術(shù)較為完備，處在較好的開(kāi)發(fā)階段；煤層氣目前仍未成熟開(kāi)發(fā)， 相關(guān)吸附解吸附技術(shù)難以達(dá)到經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)的效果；頁(yè)巖氣面臨著開(kāi)發(fā)地形的問(wèn)題，典型的代表就是四川的頁(yè)巖氣往往被高山影響難以達(dá)到經(jīng)濟(jì)有效的布井開(kāi)采模式。并且，在技術(shù)的事實(shí)上，非常規(guī)油藏依賴(lài)水平井和分支井，但是產(chǎn)能仍然不夠理想，與實(shí)際差異較大；一些氣藏種類(lèi)如火山巖氣藏成藏時(shí)間短，沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)成體系的開(kāi)發(fā)模式，所以面臨著較大的開(kāi)發(fā)問(wèn)題。因此，盡管非常規(guī)資源非常豐富，卻難以實(shí)現(xiàn)短期高效的開(kāi)發(fā)模式。4.2 致密氣的研究與開(kāi)發(fā)致密氣藏是指需經(jīng)大型水力壓裂改造措施，或者是采用水平井、多分支井，才能產(chǎn)出工業(yè)氣流的氣藏。致密氣開(kāi)發(fā)具有產(chǎn)量遞減快、依賴(lài)壓裂、單井產(chǎn)量低且可采儲(chǔ)量少等特點(diǎn)，在開(kāi)發(fā)中具有較大的難度和挑戰(zhàn)。中國(guó)的致密氣藏開(kāi)發(fā)處于快速發(fā)展及規(guī)模發(fā)展的階段，擁有可靠的儲(chǔ)量、較高的產(chǎn)量、較有效的勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)，是我國(guó)天然氣開(kāi)發(fā)的極其重要的領(lǐng)域。4.3 煤層氣的研究與開(kāi)發(fā)煤層氣開(kāi)發(fā)包括地面垂直井抽采和礦井下抽放兩條基本途徑。1976年，美國(guó)第一口井商業(yè)性煤層氣的成功投產(chǎn)，揭示了煤層氣資源地面開(kāi)發(fā)的前景，使煤層氣資源從“能否開(kāi)采”的爭(zhēng)論步入“如何開(kāi)發(fā)的問(wèn)題”。目前，世界上主要產(chǎn)煤國(guó)都在積極開(kāi)展煤層氣勘探開(kāi)發(fā)工作。在煤層氣的講解部分，李老師圖文并茂地介紹了煤層氣產(chǎn)生和儲(chǔ)集的機(jī)制。煤層氣產(chǎn)生于煤顆粒的微空隙、微裂縫當(dāng)中，吸附在孔隙壁上，往往與水伴生。因此排水采氣是非常重要的環(huán)節(jié)。同時(shí)，我們也了解到了煤層氣具有滲透率低、壓降速度階段性遞減等特點(diǎn)。講解中，李老師提出了很多有意思的概念，比如濃度的不同定義導(dǎo)致的理解差異（只有兩相以上才具有濃度的概念）、煤層氣的形成機(jī)理深入探究等等，使我們收益匪淺。并且，對(duì)于國(guó)外研究成果的講解也讓我們了解到了前沿科技對(duì)煤層氣吸附解吸附的研究?jī)?nèi)容。4.4 頁(yè)巖氣的研究與開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣產(chǎn)自產(chǎn)自極低孔滲、富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)集系統(tǒng)中的天然氣，或自生自?xún)?chǔ)、以游離氣和吸附氣為主賦存、原位飽和富集于頁(yè)巖儲(chǔ)集系統(tǒng)的微納米級(jí)孔-縫、礦物顆粒表面的天然氣。開(kāi)采難度方面，盡管美國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了頁(yè)巖氣革命，中國(guó)的頁(yè)巖氣儲(chǔ)量估算也是世界第一，但是中國(guó)的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)條件實(shí)在太過(guò)復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模開(kāi)采。在李老師的講解中，我們了解到了中國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的進(jìn)程，包括中石油西南油氣、中石化等公司對(duì)頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)。綜合對(duì)比地形因素、開(kāi)發(fā)難度、投入產(chǎn)出比，最終得出了頁(yè)巖氣尚不具備經(jīng)濟(jì)開(kāi)采的條件，使我們從中受益匪淺。4.5 “非常規(guī)”任重道遠(yuǎn)李老師給我們描繪了一幅非常規(guī)的藍(lán)圖，卻告訴我們?nèi)鄙僖恢痪?xì)的筆、一把開(kāi)門(mén)的鑰匙。不僅僅是開(kāi)采難度大，還包括技術(shù)盲點(diǎn)多（比如煤層氣的吸附解吸附機(jī)理仍存在爭(zhēng)議）、地理?xiàng)l件惡劣（頁(yè)巖氣無(wú)法大規(guī)模開(kāi)發(fā)的原因）、自身儲(chǔ)藏的劣勢(shì)（致密氣產(chǎn)量衰減、儲(chǔ)量?。@些特點(diǎn)導(dǎo)致了非常規(guī)能源作為能源界的新秀，注定有很長(zhǎng)一段時(shí)間的摸索和成熟。技術(shù)方面，對(duì)概念的質(zhì)疑非常重要。對(duì)濃度概念的質(zhì)疑提醒了我，并不是所見(jiàn)即所得，而是可能存在一些問(wèn)題，需要用自己的判斷來(lái)理解。學(xué)術(shù)方面，挑戰(zhàn)權(quán)威并不是一件高不可攀的事情，但同時(shí)也要付出誠(chéng)懇的努力和自身的日積月累。個(gè)人很喜歡李老師的一個(gè)說(shuō)法：“容易開(kāi)采出來(lái)的油氣才應(yīng)該被稱(chēng)作非常規(guī)油氣，大部分不容易開(kāi)采的非常規(guī)油氣，其實(shí)恰恰是常規(guī)的儲(chǔ)藏。”日后的研究不可避免的將集中在對(duì)非常規(guī)油氣藏的探索上面，我們要做的就是針對(duì)實(shí)際的弊端，結(jié)合多種學(xué)科不斷改進(jìn)，不斷嘗試新的方法，逐漸扭轉(zhuǎn)非常規(guī)能源的缺點(diǎn)，讓這片豐富的資源最終，成為我們口中不再神秘的“常規(guī)能源”。5 岳湘安：特低滲油藏提采的研究5.1 特低滲油藏的特點(diǎn)從岳湘安老師的講解中我們了解到，特低滲油藏存在以下兩個(gè)特點(diǎn)：基質(zhì)致密。由于滲透率較低，常規(guī)的滲流無(wú)法出現(xiàn)，存在大量的異常驅(qū)油和滲流現(xiàn)象。對(duì)于啟動(dòng)壓力的大小和驅(qū)油的具體機(jī)理一直是爭(zhēng)議的焦點(diǎn)（致密基質(zhì)中如何驅(qū)出油），并且儲(chǔ)層物理性質(zhì)表征、滲流能力和驅(qū)油特征也是開(kāi)發(fā)的難點(diǎn)；裂縫發(fā)育。在及其致密的地層中裂縫的張開(kāi)遇到困難，注水、驅(qū)替難度大，而且直接導(dǎo)致初始產(chǎn)量較低、遞減劇烈，即使注水成功也可能面臨暴性水淹的問(wèn)題，因此合適的開(kāi)采技術(shù)（如何注水、驅(qū)油）成為問(wèn)題。5.2 特特低滲儲(chǔ)層物性表征5.2.1 水測(cè)滲透率對(duì)于中、高滲巖石來(lái)說(shuō)，隨著流體速度的變化，滲透率不會(huì)發(fā)生很大的變化。但對(duì)于特低滲巖石的實(shí)測(cè)滲透率而言，隨著速度的增大，水測(cè)滲透率將會(huì)出現(xiàn)數(shù)倍的增長(zhǎng)。通過(guò)微管實(shí)驗(yàn)我們了解到，微尺度流動(dòng)效應(yīng)可以通過(guò)模型測(cè)試得到。5.2.2 氣測(cè)滲透率氣測(cè)滲透率同樣與常規(guī)油藏不同，如果選點(diǎn)不合適可能會(huì)出現(xiàn)測(cè)試滲透率偏低甚至負(fù)滲透率，因此克氏滲透率方法不是十分實(shí)用。解決的方法就是建立一個(gè)基于氣體微尺度流動(dòng)機(jī)理建立的氣測(cè)滲透率模型，對(duì)氣測(cè)滲透率進(jìn)行修正。5.2.3 特低滲滲透率與儲(chǔ)層從廊坊分院滲流力學(xué)所的圖表中我們了解到，特低滲驅(qū)油效率與滲透率沒(méi)有直接的相關(guān)性，這是由于儲(chǔ)層的孔喉比和孔隙尺度分布不同的原因?qū)е碌?。特低滲油藏孔喉比非常大（100以上，中高滲僅有25），所以對(duì)驅(qū)油效率起到了決定性作用。但是因?yàn)榭缀肀炔蝗菀诇y(cè)量，所以不適合作為大量的常規(guī)測(cè)試方法。與此同時(shí)，孔喉半徑與孔滲系數(shù)有很好的線(xiàn)性關(guān)系，在特低滲油藏中，孔滲系數(shù)又與驅(qū)油效率具有很好的相關(guān)性，因此將空滲系數(shù)作為劃分儲(chǔ)層的指標(biāo)，以及表征特低滲儲(chǔ)層驅(qū)油特征的參數(shù)。5.3 特低滲油藏水竄治理5.3.1 油藏深部調(diào)剖方法提高波及效率是調(diào)剖的重點(diǎn)。但由于特低滲的孔喉毛管力、粘滯力等非常高，難以被水驅(qū)動(dòng)，因此需要通過(guò)提采原理提高波及效率，這包括通過(guò)聚合物溶液、弱凝膠增大阻力系數(shù)，利用滯留、顆粒、固相沉淀降低竄流通道滲透率，以及利用地下聚合交聯(lián)的凍膠封堵竄流通道等技術(shù)。5.3.1深部調(diào)剖的特點(diǎn)低滲透油藏油井出水特點(diǎn)是通過(guò)裂縫水竄(天然裂縫、人工裂縫），而治水特點(diǎn)是通過(guò)封堵裂縫水竄通道，啟動(dòng)致密基質(zhì)(或其他裂縫)，因此具有注入困難與深部調(diào)剖的矛盾、堵劑突進(jìn)與封堵效果（強(qiáng)度、穩(wěn)定性）的矛盾。深調(diào)后水驅(qū)的有效期依然非常短暫，具備臨界阻力的適應(yīng)性，所以需要一些先決條件加強(qiáng)去油效果，比如保持良好的注入性、水竄通道足夠的封堵強(qiáng)度、良好的封堵選擇性，以及經(jīng)濟(jì)性方面的考慮。5.4 特低滲油藏化學(xué)驅(qū)在這一部分岳老師講解了兩種化學(xué)驅(qū)的適用性，分別是聚合物驅(qū)和活性劑驅(qū)。從優(yōu)缺點(diǎn)兩個(gè)方面分析了兩種物質(zhì)的能力，比如聚合物驅(qū)適應(yīng)原油粘度低、指進(jìn)不明顯的情況，但是存在波及效率能力有限、剪切降解等問(wèn)題，并且存在污染；活性劑可以降低最為關(guān)鍵的界面張力，但是貢獻(xiàn)較低，也存在注入困難等問(wèn)題。5.5 個(gè)人總結(jié)多種形式的嘗試永遠(yuǎn)是科研的指明燈。對(duì)于致密的機(jī)制、不同的裂縫發(fā)育情況，能夠總結(jié)出不同的滲透率計(jì)算方法，并且探索多種調(diào)剖堵水驅(qū)替的結(jié)合，不斷達(dá)到更為有效的開(kāi)發(fā)，是提高采收率的核心。在完善科學(xué)研究面前，或許沒(méi)有“考慮因素太多”這個(gè)限制條件。從特低滲研究中，不論是儲(chǔ)層物性，還是水竄治理，從修正氣測(cè)滲透率模型到不斷加入新的水竄考慮條件來(lái)看，每一次改良都是一次突破，也是一次開(kāi)發(fā)效果的提升。6 吳曉東：低滲地層開(kāi)發(fā)與水平井研究6.1 低滲地層的開(kāi)發(fā)要點(diǎn)吳老師為我們講解了低滲地層的相關(guān)問(wèn)題。從大面上來(lái)說(shuō)，低滲地層的開(kāi)發(fā)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：水驅(qū)難度大。由于地層滲透率降低，導(dǎo)致水驅(qū)阻力增大，難以實(shí)現(xiàn)有效的常規(guī)注采；原油流動(dòng)阻力大。由于孔隙度的降低，原油相應(yīng)的粘滯力和阻力等就會(huì)顯著加強(qiáng)，導(dǎo)致殘余油比例升高；依賴(lài)增產(chǎn)增注技術(shù)。對(duì)于低滲地層來(lái)說(shuō)，壓裂酸化的過(guò)程幾乎是必須，對(duì)于裂縫的要求也研究也就上升到了一個(gè)很高的層面。6.2 水平井在低滲地層開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用對(duì)于低滲地層來(lái)說(shuō)，尤其是垂直各向異性較大，小層較多儲(chǔ)層較薄的情況，為了能夠使低滲地層具備開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)效益，水平井在開(kāi)采中的應(yīng)用顯得尤為重要。水平井的開(kāi)發(fā)優(yōu)勢(shì)主要有以下幾點(diǎn)：泄油面積大。通過(guò)水平段進(jìn)行壓裂，能夠保證短期內(nèi)原油流動(dòng)的阻力降低、流量增加，保持產(chǎn)量；降低多層開(kāi)發(fā)成本。水平井能夠解決一些小層開(kāi)發(fā)價(jià)值不足的問(wèn)題，對(duì)于數(shù)量多、儲(chǔ)量小的多個(gè)小層實(shí)現(xiàn)共同開(kāi)發(fā)，能夠降低成本，增加經(jīng)濟(jì)性；靈活性高。對(duì)于低滲油藏經(jīng)常遇到周邊油藏的開(kāi)采經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，通過(guò)水平井能夠更好地進(jìn)行開(kāi)發(fā)對(duì)策的改變，增加開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)程度。6.3 經(jīng)濟(jì)性分析對(duì)于低滲地層，合理了解遠(yuǎn)景儲(chǔ)量以及開(kāi)發(fā)價(jià)值也是施工的要點(diǎn)。由于單井儲(chǔ)量較低、滲透率較低，對(duì)于儲(chǔ)量的估算容易出現(xiàn)誤差。這時(shí)候，就應(yīng)該更加精確的預(yù)測(cè)油田的可采儲(chǔ)量，保證對(duì)應(yīng)的投入能夠收回成本，這樣才使油田具備開(kāi)發(fā)價(jià)值。6.4 體會(huì)與感悟普遍認(rèn)為，油田的發(fā)展離不開(kāi)經(jīng)濟(jì)的制約。從直井遍天下，到為了效益研發(fā)水平井，再到各種各樣的井被研發(fā)，都是出于最大化開(kāi)發(fā)效益的考慮。低滲透地層盡管存在開(kāi)采難度，但也打開(kāi)了研究領(lǐng)域的大門(mén)。正如吳老師在水平井采油氣方面的探索，每一個(gè)困難的研究點(diǎn)背后，都是效益的直接驅(qū)動(dòng)?！伴_(kāi)發(fā)價(jià)值”是吳老師常說(shuō)的一個(gè)概念，這種思想在科學(xué)研究中非常重要，因?yàn)橐粋€(gè)科研成果的有用與否，并不直接取決于這個(gè)理論的精彩程度，更要被實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用和長(zhǎng)時(shí)間的檢驗(yàn)來(lái)證明。回歸科研的本心，做出更多有用的理論，切實(shí)提升油田應(yīng)用后的效益，或許是我們應(yīng)該更多考慮的東西。7 趙仁保：火驅(qū)提高采收率進(jìn)展7.1 火驅(qū)注空氣的必要性通過(guò)趙仁保老師的講解，我們知道稠油的開(kāi)發(fā)面臨粘度大等問(wèn)題，因此如果直接注入空氣，就能夠就地火燒，直接降低稠油的粘性，并且適當(dāng)補(bǔ)充地層能量。這分為就地火燒油層（ISC）技術(shù)和高壓注空氣技術(shù)（HPAI）兩種類(lèi)別，分別用于稠油油藏和高壓稀油、低滲稀油油藏。同時(shí)注空氣可以在水驅(qū)之后注入氮?dú)?，還能夠?qū)崿F(xiàn)煙道氣與水的雙重驅(qū)替。并且，作為成本最低的注入流體，這種方法經(jīng)濟(jì)型高，適應(yīng)性廣，具有很強(qiáng)的應(yīng)用生命力。7.2 火驅(qū)實(shí)用的油藏條件從講解中我們知道，火驅(qū)適應(yīng)于砂巖、碳酸鹽、頁(yè)巖油藏，并且滿(mǎn)足重度大于2.16，含瀝青質(zhì)組分的高粘油，對(duì)厚度、滲透率、深度的要求都不高，適應(yīng)性很廣。不過(guò)溫度要滿(mǎn)足大于37度的條件，來(lái)正常進(jìn)行火驅(qū)。之后的講解介紹了各個(gè)國(guó)家的稠油油藏分類(lèi)，以及火驅(qū)的燃燒方式。大體來(lái)說(shuō)火驅(qū)分為正向燃燒和反向燃燒。正向燃燒中分為干法燃燒、常規(guī)濕法燃燒、不完全濕法、超濕法以及富氧燃燒，應(yīng)用廣泛，而反向燃燒只用于開(kāi)采非常稠的稠油，需要在經(jīng)濟(jì)上給予大量援助（防腐設(shè)備、更多的氧氣、采收率低），實(shí)施的難度大，非常不經(jīng)濟(jì)?；痱?qū)的關(guān)鍵問(wèn)題分為點(diǎn)火方式、燃燒方式和工藝參數(shù)，同時(shí)考慮很多因素（燃燒掉的油量、單位體積儲(chǔ)層中的耗氧量、燃燒產(chǎn)物中的C/H比、多余空氣/氧氣的利用等等）。其中，前緣溫度及穩(wěn)定性是燃燒成敗的關(guān)鍵。7.3 相關(guān)理論和研究進(jìn)展趙仁保老師通過(guò)燃燒反應(yīng)方程，引入了活化能對(duì)滲透率、采收率等的影響，并結(jié)合三種不同的理論（簡(jiǎn)單碰撞理論、過(guò)渡狀態(tài)理論和Tolman理論）以及實(shí)驗(yàn)室測(cè)定方法，對(duì)這種理論進(jìn)行了的描述。后面通過(guò)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的其他研究（平衡狀態(tài)、最小反應(yīng)模型、基礎(chǔ)模型等）引出了豐富的方法。之后，趙仁保老師利用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)案例對(duì)這些理論進(jìn)行了實(shí)際對(duì)比，并舉出了國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展。7.4 火驅(qū)安全性及未來(lái)開(kāi)發(fā)預(yù)測(cè)火驅(qū)存在設(shè)備、安全性、點(diǎn)火復(fù)雜等問(wèn)題，造成了安全性的難以預(yù)測(cè)和控制性。目前井筒腐蝕（氧氣的原因）、燃燒穩(wěn)定性和井網(wǎng)對(duì)驅(qū)替的影響是需要考慮的安全問(wèn)題。在未來(lái)的發(fā)展中，數(shù)值模擬及多種學(xué)科將會(huì)參與到火驅(qū)的提升進(jìn)步當(dāng)中。7.5 感想火驅(qū)是經(jīng)濟(jì)性與實(shí)際相結(jié)合的一個(gè)很好的例子，應(yīng)用了廉價(jià)的空氣，達(dá)到了強(qiáng)大的采收效果，是我個(gè)人覺(jué)得十分新穎、有效的技術(shù)。當(dāng)然，對(duì)于安全性的結(jié)合能夠保證這項(xiàng)技術(shù)的長(zhǎng)久發(fā)展，數(shù)字化、精細(xì)化的方向更是能夠推陳出新、讓火驅(qū)的應(yīng)用更為廣泛有效。技術(shù)角度來(lái)看，我認(rèn)為有以下幾點(diǎn)收獲：合理利用驅(qū)替附屬產(chǎn)物，比如火驅(qū)的煙道氣，在以后的其他類(lèi)型驅(qū)替中可能會(huì)有相似的思想，利用一切能量節(jié)省開(kāi)支很重要；安全性建立在確定性的基礎(chǔ)上，即通過(guò)研究讓方法更加可控的過(guò)程，能夠大大加強(qiáng)安全性。8 姜漢橋：高含水期油田堵水調(diào)剖的原理和方法8.1 概述通過(guò)姜老師的講解，我們了解到我國(guó)河流相儲(chǔ)層主要以三角洲或沖積扇扇三角洲的碎屑巖沉積為主，這類(lèi)儲(chǔ)層占開(kāi)發(fā)總量90%以上，具備砂體規(guī)模小、分選差、分布零散，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非均質(zhì)性嚴(yán)重；沉積回旋性明顯，縱向上油層多，層間差異大；油層內(nèi)部縱向非均質(zhì)也很大，正韻律明顯，水驅(qū)效率打折扣；東部渤海灣斷層發(fā)育明顯，但是斷塊含油面積小于1km；原油含蠟高，粘度高；天然能量不足。儲(chǔ)層宏觀和微觀非均值性，需要更多考慮堵水調(diào)剖的問(wèn)題。通過(guò)吸水剖面曲