■ 本刊特約記者 王大銳

大有作為的中國油氣藏開發(fā)地質(zhì)研究
——訪中國工程院院士李陽

■ 本刊特約記者 王大銳

油氣藏開發(fā)就是通過建立有效的油氣開采與驅(qū)替系統(tǒng)，以盡可能少投入采出更多的油氣，實現(xiàn)最高的油氣采收率和最大的經(jīng)濟效益。為了實現(xiàn)這一目標，需要研究影響油氣藏開發(fā)的地質(zhì)因素，闡明其分布規(guī)律及其在開發(fā)過程中的動態(tài)演變。因此，開發(fā)地質(zhì)工作是經(jīng)濟有效開發(fā)好油氣藏和提高采收率的基礎(chǔ)，在很大程度上，油氣藏開發(fā)的成敗在于開發(fā)地質(zhì)的研究程度。為了使更多的讀者了解我國油氣藏開發(fā)地質(zhì)學進展與前景，我特意采訪了中國石油化工股份公司副總工程師、中國工程院李陽院士。

問：李院士，請先介紹一些油藏開發(fā)地質(zhì)學的發(fā)展歷程

答：油氣藏開發(fā)地質(zhì)研究起始于20世紀40年代。1975年前蘇聯(lián)Μ.И.馬克西莫夫編寫了《油田開發(fā)地質(zhì)基礎(chǔ)》一書，美國塔爾薩大學P.A.迪基1979年出版了《石油開發(fā)地質(zhì)學》一書，標志著開發(fā)地質(zhì)學學科的創(chuàng)立。1976年斯侖貝謝公司提出了油藏描述的概念，開創(chuàng)了油氣藏開發(fā)地質(zhì)研究從單井到多井、從定性到定量、研究過程計算機化與成果可視化的先河。

在20世紀60年代，我國大慶油田首創(chuàng)小層對比及油砂體描述的方法進行油藏非均質(zhì)研究，極大地提高了陸相油田的開發(fā)效果。1986年以來，我國開展“油藏描述”攻關(guān)研究及大規(guī)模推廣應用，油藏地質(zhì)研究成為油田開發(fā)領(lǐng)域的關(guān)鍵工作之一。2006年，我國成立了中國石油學會石油地質(zhì)專業(yè)委員會油氣藏開發(fā)地質(zhì)學組，標志著我國開發(fā)地質(zhì)研究進入了一個新的發(fā)展階段。

問：油氣藏開發(fā)地質(zhì)主要研究內(nèi)容都有哪些？

答：油氣藏開發(fā)地質(zhì)學作為研究影響油氣開采的地質(zhì)要素及其演化的學科，是地質(zhì)學與油氣藏工程的交叉學科。學術(shù)內(nèi)涵主要包括以下三個方面：一是油氣藏開發(fā)地質(zhì)的成因機理與分布模式；二是地質(zhì)因素對油氣開采出的作用機理及油氣藏動態(tài)演變規(guī)律；三是油氣藏建模方法和技術(shù)。通過以上研究，認識和揭示影響油氣藏開發(fā)的油氣儲層連通性、油氣可流動性、油氣藏的時變性等三個主要地質(zhì)問題。總之，開發(fā)地質(zhì)不僅要研究開發(fā)初期的靜態(tài)油藏地質(zhì)特征，而且要研究開采生命周期內(nèi)油氣藏地質(zhì)因素及流體分布的動態(tài)變化。因此，它的研究對象、解決問題、研究內(nèi)容、研究階段以及研究層次等方面與勘探地質(zhì)都是不同的。

問：油氣藏的表征和建模技術(shù)有哪些內(nèi)容？

答： 建模的核心是井間儲層預測，通過綜合應用巖心、測井、地震、動態(tài)、露頭等多學科信息，識別、描述和預測油氣藏非均質(zhì)特征及其在開發(fā)過程中的動態(tài)變化特征，綜合地球物理技術(shù)的發(fā)展，為井間預測和描述提供了新的手段。根據(jù)預測結(jié)果的可靠性，可以采用確定性建模、隨機性建模和約束性建模三種建模方法。確定性建模是從井點出發(fā)，推測出井間確定的唯一的儲層參數(shù)。隨機建模得到的井間儲層參數(shù)不唯一。方法有示性點過程、序貫高斯、截斷高斯、序貫指示、模擬退火、多點統(tǒng)計模擬等。

為了建立符合地質(zhì)實際的儲層模型，應用地質(zhì)原理和地質(zhì)知識對建模進行地質(zhì)約束。包括確定性建模與隨機建模相結(jié)合、等時建模、相控建模等。等時建模簡單來說就是按層建模。相控建模是首先建立沉積相、儲層結(jié)構(gòu)或流動單元模型，然后根據(jù)不同沉積相（砂體類型或流動單元）參數(shù)（孔隙度、滲透率等）的分布規(guī)律，分沉積相（砂體類型或流動單元）建立參數(shù)模型，故稱之為兩步法建模。從控制風險的角度看，隨機建模比確定性建模應用更為廣泛。因為油藏十分復雜，確定性建模結(jié)果確定，但難以實現(xiàn)。用唯一的地質(zhì)模型決策會增大風險。隨機建模產(chǎn)生多個地質(zhì)模型，據(jù)此能得到不同的評估結(jié)果，從而有效的把握決策風險。

建模方法是地質(zhì)建模的基礎(chǔ)，地質(zhì)統(tǒng)計學是理論基礎(chǔ)之一，由于傳統(tǒng)的地質(zhì)統(tǒng)計學以變差函數(shù)為工具，考慮兩點之間的相關(guān)性，故也稱之為兩點地質(zhì)統(tǒng)計學，但由于實際地質(zhì)體非常復雜，通過兩點間的相關(guān)性很難完全表達其空間變化，為此，拋棄變差函數(shù)的概念，用“訓練圖像”代替變差函數(shù)表達地質(zhì)變量的結(jié)構(gòu)性，產(chǎn)生了多點地質(zhì)統(tǒng)計學。從經(jīng)典統(tǒng)計學到兩點地質(zhì)統(tǒng)計學再到多點地質(zhì)統(tǒng)計學是很大的進步。

由于地質(zhì)體具有離散性的特征，因此發(fā)展了離散模型的建模方法。碳酸鹽巖縫洞型油藏建模采用“分而治之”的策略，將儲集體分為溶洞型、溶蝕孔洞型、多尺度裂縫，然后在離散分布模型的約束下建立屬性參數(shù)模型。目前已成為成熟的建模方法。

問：目前開發(fā)地質(zhì)領(lǐng)域有哪些研究進展 ？

答：近年來，在高含水階段中高滲油氣藏、低滲-致密-頁巖油氣藏、縫洞型油氣藏開發(fā)地質(zhì)等方面取得了較大的進展。這些進展對基礎(chǔ)地質(zhì)學科的發(fā)展起到了較好的促進作用，如沉積約束的高精度等時地層對比促進了地層學的發(fā)展，儲層構(gòu)型研究促進了沉積學的發(fā)展，低序級斷層及裂縫表征研究促進了構(gòu)造地質(zhì)學的發(fā) 展，也促進了地質(zhì)與油藏工程學科的融合。

對于我國東部老油田來說，多于上世紀70年代投入開發(fā)，經(jīng)過多年開發(fā)早已進入高含水、特高含水開采階段，剩余油分布復雜，措施效果變差。但由于油藏非均質(zhì)嚴重，油藏采收率低，一般不到30%，大部分的原油開采不出來，如何認識這些剩余油的分布規(guī)律，成為進一步提高采收率的關(guān)鍵。

為解決這個問題，實現(xiàn)老油田的持續(xù)發(fā)展，開展了大量的研究工作，在儲層構(gòu)型研究、水驅(qū)過程中巖石組構(gòu)變化及滲流優(yōu)勢通道預測、剩余油形成機理及分布規(guī)律等方面取得了較大進展。 另外，對于低滲、致密-頁巖油氣開發(fā)地質(zhì)研究也取得顯著進展，孔隙結(jié)構(gòu)表征、天然裂縫與注水誘導裂縫表征和儲層可壓裂性研究都取得了不錯的成績。

問： 我國油氣藏開發(fā)地質(zhì)學將會在哪些領(lǐng)域取得進展？

答：為了認識油氣藏“連通性、可流動性、時變性”，在儲層研究方面，需要研究和發(fā)展深層儲層的形成機理和分布規(guī)律，低滲-致密-頁巖儲層質(zhì)量差異的控制因素及作用機理，微-小尺度天然裂縫形成機理、分布規(guī)律、裂縫充填影響因素及有效性，改善儲集層滲流能力的地質(zhì)因素和作用機理；在油氣藏動態(tài)演化方面，研究開發(fā)過程中多場相互作用與演化耦合機理，對剩余油氣的控制作用機理及分布規(guī)律；油田注水開發(fā)（包括其他驅(qū)替劑）對儲集層性質(zhì)（特別是孔隙結(jié)構(gòu)、注水誘導縫）的作用機理，斷層及裂縫封閉性的時變規(guī)律以及優(yōu)勢滲流通道分布規(guī)律，深化對剩余油的認識。

進一步創(chuàng)新發(fā)展油氣藏開發(fā)地質(zhì)“識別、預測、建?！奔夹g(shù)。油氣藏描述和建模是一個多尺度、離散和非線性的問題，也是研究的難題。為此，要發(fā)展監(jiān)測和識別技術(shù)、實驗技術(shù)和建模方法和技術(shù)。應用基于大數(shù)據(jù)云計算的計算機技術(shù)，進一步發(fā)展油氣藏地質(zhì)與地質(zhì)統(tǒng)計學結(jié)合的建模方法，井震結(jié)合、動靜結(jié)合等多學科多信息融合，有效提高開發(fā)地質(zhì)建模精度和“甜點”預測精度，為油田開發(fā)提供解決方案。

中國油氣藏地質(zhì)構(gòu)造條件復雜多樣，油氣藏類型多，需要我們不斷認識，不斷發(fā)展新的理論和技術(shù)，以提高油氣藏的儲量動用率和采收率；要推進與AAPG、SPE等國際學術(shù)組織的合作，擴大開放與合作，吸取學術(shù)發(fā)展營養(yǎng)，擴大學術(shù)影響，培養(yǎng)開發(fā)地質(zhì)研究人才，為開發(fā)利用好油氣資源，保障石油工業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展做出貢獻。