油氣田開發(fā)水文地質(zhì)與油氣開發(fā)地質(zhì)研究

油氣田開發(fā)水文地質(zhì)與油氣開發(fā)地質(zhì)研究

1開發(fā)地質(zhì)與教育教學(xué)自1859年以來，現(xiàn)代石油工業(yè)已有140多年的歷史，但只有50多年的歷史。作為一門成熟的學(xué)科，它在30多年內(nèi)迅速發(fā)展。開發(fā)地質(zhì)學(xué)的出現(xiàn)和萌芽時(shí)期,可以蘇聯(lián)М.Ф.欽克于1946年出版的《油礦地質(zhì)學(xué)》和美國L.W.里諾1949年出版的《地下地質(zhì)學(xué)》為標(biāo)志。前者以蘇聯(lián)廣泛采用注水開發(fā)方式的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ),具有創(chuàng)立開發(fā)地質(zhì)學(xué)的作用。蘇聯(lián)М.И.馬克西莫夫著《油田開發(fā)地質(zhì)基礎(chǔ)》(1975)和美國P.A.Dickey著《石油開發(fā)地質(zhì)學(xué)》(1979)的出版反映油氣田開發(fā)地質(zhì)學(xué)進(jìn)入比較成熟階段。我國開發(fā)地質(zhì)學(xué)的形成與發(fā)展很大程度上歸功于二十世紀(jì)60年代初大慶油田的開發(fā),提出了系列新概念和儲層研究新方法,隨著開發(fā)工作由二次采油向三次采油過渡,開發(fā)地質(zhì)研究不斷引向深入。在二十世紀(jì)80年代以來我國陸續(xù)出版了相關(guān)的專著、教材,并成為石油院校石油工程、石油地質(zhì)等專業(yè)課程[6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20]。高層次復(fù)合型人才培養(yǎng)主要通過跨專業(yè)招收研究生方式來實(shí)現(xiàn)。二十世紀(jì)80年代以來,以美國為代表的國家加大了儲層地質(zhì)學(xué)和儲層沉積學(xué)的研究力度,AAPG和JPT雜志刊登開發(fā)地質(zhì)的文章逐漸增多,出版了“ReservoirSedimentology”專集。1985年美國能源部主持召開第一屆國際儲層表征學(xué)術(shù)會議,此后每隔3年召開一屆,開發(fā)地質(zhì)學(xué)突出了油藏描述這個核心。國內(nèi)外眾多高技術(shù)難度、復(fù)雜地質(zhì)條件油氣藏的成功開發(fā)表明,現(xiàn)代及未來油氣田開發(fā)水平及技術(shù)應(yīng)用效果將越來越強(qiáng)烈地依賴于對油氣藏描述及工程地質(zhì)特征的認(rèn)識,地質(zhì)對象越明確、技術(shù)的針對性和適用性越強(qiáng),經(jīng)濟(jì)效果就越好。必須重視地質(zhì)與開發(fā)工程技術(shù)的協(xié)同,這個任務(wù)就歷史性地落在油氣田開發(fā)地質(zhì)學(xué)科上。2開發(fā)地質(zhì)的必要性及研究方向建議經(jīng)過近30年的發(fā)展,現(xiàn)代油氣田開發(fā)地質(zhì)學(xué)的任務(wù)和面臨的挑戰(zhàn)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過以往任何時(shí)期,不再是傳統(tǒng)石油地質(zhì)學(xué)在開發(fā)中的應(yīng)用,而是解決開發(fā)中的系列地質(zhì)理論、油氣藏演化與動態(tài)描述技術(shù)問題。多數(shù)問題既是傳統(tǒng)地質(zhì)學(xué)尚未解決或真正面對的問題,也是開發(fā)中亟待解決的問題,同時(shí)還是學(xué)科本身發(fā)展必然要提出的問題。油氣田開發(fā)的根本目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)建立在提高油氣采收率基礎(chǔ)上的最佳經(jīng)濟(jì)效益?；谟蜌馓镩_發(fā)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢,預(yù)測油氣田開發(fā)地質(zhì)學(xué)的發(fā)展態(tài)勢:(1)油氣藏描述技術(shù)借助于高速計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代隨機(jī)過程理論、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)、非線性科學(xué)、先進(jìn)的適于不同尺度的測試分析技術(shù)、非接觸式監(jiān)測技術(shù)等能夠快速獲得油氣藏各尺度下的三維結(jié)構(gòu)動態(tài)變化信息,使油氣藏的調(diào)控與經(jīng)營反應(yīng)更加敏捷、措施到位。(2)隨著更多的非常規(guī)油氣資源投入開發(fā)、深層高溫高壓、老油田開發(fā)進(jìn)入中后期,油氣藏物理化學(xué)、地球化學(xué)性質(zhì)的變化及檢測、評價(jià)、控制技術(shù)的需求將更加迫切,剩余油預(yù)測理論及技術(shù)、油氣藏演變理論與控制工程將大有所為。(3)非常規(guī)油氣藏、裂縫性復(fù)雜油氣藏的認(rèn)識將更多的依賴于地質(zhì)力學(xué)、界面化學(xué)、粘土礦物、納米科學(xué)與技術(shù),藝術(shù)井、大型水力壓裂、保護(hù)儲層工作液技術(shù)、無損害流體注入技術(shù)等的運(yùn)用也必須以地質(zhì)對象的精確描述為前提。(4)充分運(yùn)用多學(xué)科先進(jìn)的理論和技術(shù)、采用動態(tài)集成化技術(shù)。與國際領(lǐng)先水平相比,我國存在的主要差距體現(xiàn)在以下幾個方面:①基礎(chǔ)理論準(zhǔn)備不足,原創(chuàng)性能力較差,跨學(xué)科高水平的研究人員相對偏少;②研究的硬件條件落后國外10年左右,大型軟件自主開發(fā)能力薄弱;③雖然致密砂巖天然氣、煤層氣研究已經(jīng)起步,并形成自己的特色技術(shù)系列,但起步時(shí)間滯后10～15年,且以國家資助的大型科技工程項(xiàng)目在資金力度、工程規(guī)模、學(xué)科交叉等明顯處于弱勢。④尚未形成群體優(yōu)勢,理論基地和新技術(shù)試驗(yàn)場尚不穩(wěn)定。3該學(xué)科的中長期發(fā)展目標(biāo)和戰(zhàn)略任務(wù)3.1長期建設(shè)10-20的目標(biāo)和戰(zhàn)略任務(wù)本學(xué)科建設(shè)的長期目標(biāo)是:保持敏銳狀態(tài),形成特色領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)部分國際領(lǐng)先。(1)其他國家的情況下,所有國家持續(xù)高水平的基礎(chǔ)研究和新技術(shù)研究造就一批高素質(zhì)的人才隊(duì)伍,始終處于學(xué)科前沿,一旦其他國家有所突破,我們可以做出快速反應(yīng),重復(fù)實(shí)驗(yàn),甚至在已報(bào)道的成果基礎(chǔ)上超出?！皟与S機(jī)建模的理論及方法”學(xué)術(shù)方向可以保持這種狀態(tài)。(2)天然氣勘探的研究基地依據(jù)我國得天獨(dú)厚的地域條件,形成理論研究基地,在非常規(guī)天然氣開發(fā)地質(zhì)工程、復(fù)雜陸相油藏剩余油分布理論、油氣藏物理化學(xué)等方面可望形成特色領(lǐng)域。(3)油氣藏內(nèi)涵保護(hù)要在部分學(xué)術(shù)方向集中力量,本著有所為、有所不為的策略,進(jìn)行長期的工作,提出新概念、新思想,形成新技術(shù),構(gòu)成局部優(yōu)勢,并保持國際領(lǐng)先地位。油氣藏?fù)p害描述及保護(hù)工程則有希望成為領(lǐng)先領(lǐng)域。本學(xué)科的科學(xué)技術(shù)研究任務(wù)是:以查明油氣田流體和地質(zhì)參數(shù)分布為目的,綜合應(yīng)用油藏地質(zhì)學(xué)、儲層沉積學(xué)、地球物理學(xué)、地球化學(xué)、滲流力學(xué)、巖石力學(xué)、石油工程等學(xué)科的最新理論和技術(shù),探索表征和評價(jià)油氣藏的理論和方法,建立油氣田(藏)三維地質(zhì)模型,揭示初始油氣和剩余油分布規(guī)律,解決油氣藏保護(hù)、油氣藏改造、油氣藏?cái)?shù)值模擬、油藏經(jīng)營、提高采收率中的重大、關(guān)鍵地質(zhì)理論和技術(shù)問題。3.2開發(fā)地質(zhì)高層次人才培養(yǎng)的重要基地建設(shè)目標(biāo):借鑒國內(nèi)外一切先進(jìn)的理論和技術(shù),依托相關(guān)學(xué)科,以復(fù)雜油氣田的高效開發(fā)需求及本學(xué)科自身發(fā)展規(guī)律為動力,充分利用校內(nèi)外、國內(nèi)外的人力資源條件,圍繞油氣田開發(fā)地質(zhì)重要理論和關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行研究,形成較完善的理論體系及特色配套技術(shù)系列,為油氣田開發(fā)開采其他相關(guān)方向的發(fā)展提供持久的理論和技術(shù)支撐。力爭通過5～10年的建設(shè),使本學(xué)科總體達(dá)到國內(nèi)一流、部分國際先進(jìn)的水平,成為西部、乃至全國油氣田開發(fā)地質(zhì)高層次、復(fù)合型人才培養(yǎng)的重要基地。本學(xué)科擔(dān)負(fù)的具體任務(wù)是:①培養(yǎng)開發(fā)地質(zhì)學(xué)高層次復(fù)合型人才,10～15人/年;②建立年齡結(jié)構(gòu)合理、學(xué)科布局優(yōu)化的學(xué)術(shù)梯隊(duì);③建立開發(fā)地質(zhì)學(xué)實(shí)驗(yàn)室,突出微觀分析、巖石力學(xué)、巖石地球物理響應(yīng)分析實(shí)驗(yàn)條件的建設(shè);④建立開發(fā)地質(zhì)學(xué)科專用軟件及教學(xué)、培訓(xùn)條件;⑤形成博士生培養(yǎng)方案,建立健全博士生培養(yǎng)課程體系;⑥承擔(dān)一批高級別的科研項(xiàng)目,解決油田開發(fā)中的關(guān)鍵開發(fā)地質(zhì)理論及技術(shù)方法問題。4主要研究方向和重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域4.1巖石社會學(xué)研究巖石物理學(xué)性質(zhì)包括巖石的力學(xué)性質(zhì)、強(qiáng)度與斷裂性質(zhì)、波的傳播、流體輸運(yùn)特性、電磁學(xué)、熱學(xué)、放射性等[27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40]。隨著越來越多的油田開發(fā)進(jìn)入中后期高含水階段、裂縫性低滲—特低滲油氣層開發(fā)、深層高溫高壓油氣藏開發(fā),巖石物理學(xué)研究的作用愈加突出。如低阻油氣層識別、常規(guī)物性與原地物性差異、地應(yīng)力與巖石變形行為、裂縫性儲層評價(jià)、超低孔滲致密油氣層與隔層的差異、驅(qū)替前緣的地震檢測等都對現(xiàn)有技術(shù)極限提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),巖石物理學(xué)的研究具有基礎(chǔ)性質(zhì),可以帶動相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展。4.2基于地球化學(xué)的儲層開發(fā)技術(shù)運(yùn)用物理化學(xué)、粘土礦物學(xué)、化學(xué)動力學(xué)、膠體與界面化學(xué)、無機(jī)及有機(jī)地球化學(xué)等理論,采用現(xiàn)代巖心分析、化學(xué)分析、表面分析、痕量元素分析、微模型可見技術(shù)、示蹤劑技術(shù)等,研究開發(fā)過程中儲層敏感性礦物、地層流體與注入流體的作用機(jī)理,揭示發(fā)生的物理、化學(xué)、生物學(xué)變化,建立滲流地球化學(xué)預(yù)測模型,闡明儲層巖性、物性及流體組分的演變趨勢,利用地球化學(xué)信息認(rèn)識儲層連通性和分隔性,不斷改進(jìn)油氣藏模型,提高開發(fā)預(yù)測精度及工藝設(shè)計(jì)水平[41,42,43,44,45,46,47,48]。同時(shí)不斷調(diào)控地下流體場、滲流場、應(yīng)力場、溫度場和能量分布,提高采收率和生產(chǎn)/注入水平,提升綜合開發(fā)效益。4.3以模擬原產(chǎn)地條件研究為主要內(nèi)容的天然氣藏跨尺度質(zhì)能釋放過程模擬及優(yōu)化技術(shù)非常規(guī)天然氣包括致密砂巖氣、煤層甲烷、富有機(jī)質(zhì)頁巖氣、氣水合物等,在目前的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下,開發(fā)此類天然氣資源仍具有很大的技術(shù)難度,極富挑戰(zhàn)性。本方向?qū)⒃趥鹘y(tǒng)油氣藏描述的理論和技術(shù)基礎(chǔ)上,突出巖石力學(xué)、巖體結(jié)構(gòu)力學(xué)、斷裂力學(xué)、地應(yīng)力、天然裂縫、和物理化學(xué)滲流理論的綜合應(yīng)用,引進(jìn)和研制模擬原地條件分析巖石物性、力學(xué)參數(shù)、裂縫參數(shù)、天然氣儲集狀態(tài)的儀器設(shè)備,建立儲層巖體結(jié)構(gòu)力學(xué)模型、地應(yīng)力場模型、裂縫分布模型、流體分布狀態(tài)宏觀—微觀模型等,研究非常規(guī)天然氣藏跨尺度質(zhì)能傳遞過程的控制因素與演變規(guī)律,進(jìn)而優(yōu)化產(chǎn)能預(yù)測、儲層保護(hù)技術(shù)、采氣工藝和增產(chǎn)改造技術(shù)。4.4儲層三維地質(zhì)模型基于地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的隨機(jī)模擬技術(shù),以隨機(jī)場基本理論為指導(dǎo),模擬產(chǎn)生地下儲層分布的多個實(shí)現(xiàn),可以更好地揭示儲層三維空間非均質(zhì)性和變異性,建立符合地下客觀規(guī)律分布的地質(zhì)模型,為油藏?cái)?shù)值模擬提供依據(jù)。本方向在有現(xiàn)有隨機(jī)模擬的理論和方法的基礎(chǔ)上,著重突出儲層兩階段模擬技術(shù)、結(jié)合地震數(shù)據(jù)(軟數(shù)據(jù))的高斯模擬技術(shù)、結(jié)合多點(diǎn)統(tǒng)計(jì)學(xué)的模擬技術(shù)、網(wǎng)格粗化技術(shù)的研究。4.5采用多學(xué)科先進(jìn)理論為指導(dǎo)的油氣藏地質(zhì)特征及開發(fā)技術(shù)油氣滲流及油氣田開發(fā)是涉及油氣藏多尺度、多參數(shù)、多維動態(tài)變化的特殊過程。必須以地球化學(xué)、地球物理、儲層沉積學(xué)、油藏工程、滲流力學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)等多學(xué)科先進(jìn)理論為指導(dǎo),采用巖心分析、測井解釋技術(shù)、地震技術(shù)、試井技術(shù)、數(shù)值模擬技術(shù)、生產(chǎn)動態(tài)分析技術(shù)、示蹤劑技術(shù)和現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)等,針對不同類型油氣藏,依據(jù)靜態(tài)、動態(tài)相結(jié)合的思路,研究其空間結(jié)構(gòu)層次性、揭示不同尺度下的地質(zhì)特征、預(yù)測水驅(qū)后剩余油的分布規(guī)律,建立不同尺度油氣藏結(jié)構(gòu)描述的系列技術(shù),并通過井網(wǎng)調(diào)整、特殊軌跡井開發(fā)設(shè)計(jì)、工作制度優(yōu)化、整體改造措施等提高剩余油的開發(fā)水平及經(jīng)濟(jì)效益。5開展研究所需的條件和政策(1)多學(xué)科交叉的復(fù)合型高級人才油氣田開發(fā)地質(zhì)學(xué)科建設(shè)需要一批愛崗敬業(yè)、善于合作,多學(xué)科交叉的復(fù)合型高級人才。不僅具有扎實(shí)的基礎(chǔ)學(xué)科功底,豐富的地質(zhì)學(xué)修養(yǎng),還要熟知石油工程的理論,把握石油工程技術(shù)發(fā)展的脈搏,并具備一定的現(xiàn)場實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。(2)確保相當(dāng)規(guī)模下的投資創(chuàng)造條件培養(yǎng)人才,改善工作和生活條件,吸引并凝聚人才。特別重視應(yīng)用基礎(chǔ)研究,鼓勵基金項(xiàng)目的申報(bào),創(chuàng)造良好的研究氛圍。(3)加強(qiáng)地質(zhì)構(gòu)造研究,提高地質(zhì)構(gòu)造重視亞微觀、納米尺度儲層微觀結(jié)構(gòu)和敏感性礦物學(xué)研究設(shè)備的購置及自主研制,發(fā)展與巖石力學(xué)、巖體結(jié)構(gòu)力學(xué)、地質(zhì)力學(xué)、地應(yīng)力測試研究等相關(guān)設(shè)備的裝備,真正提升把握微觀、宏觀尺度的能力。(4)非接觸式油氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏水氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣藏氣