地質(zhì)工程一體化現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)應(yīng)用

董 蕾

（大慶鉆探工程公司地質(zhì)錄井一公司，黑龍江大慶 163411）

地質(zhì)工程一體化是油氣田勘探開發(fā)的發(fā)展趨勢(shì)，特別是針對(duì)復(fù)雜油氣藏開發(fā)。“地質(zhì)”泛指以油氣藏為中心的地質(zhì)—油氣藏評(píng)價(jià)等綜合研究；“工程”是指勘探開發(fā)過程中工程技術(shù)措施及解決方案。地質(zhì)工程一體化概念的提出是針對(duì)目前地質(zhì)與工程人員工作內(nèi)容和行政劃分上過于涇渭分明，造成信息“孤島化”的情況。

地質(zhì)工程一體化概念比較廣泛，以效益為核心，油藏地質(zhì)、鉆井、錄井、壓裂、作業(yè)實(shí)施一體化交互信息處理，及時(shí)調(diào)整優(yōu)化所有環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)量整體提升。過程主要包括三個(gè)方面：油藏精細(xì)刻畫、工藝精準(zhǔn)設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)調(diào)整。在區(qū)塊、平臺(tái)和單井三個(gè)層次，優(yōu)化工程效率與開發(fā)效益，從而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增效的目標(biāo)。

地質(zhì)工程一體化首先是指石油裝備制造和工程服務(wù)一體化，這意味著工程服務(wù)所用的主要設(shè)備基本都可以自己生產(chǎn)，比如七千米鉆機(jī)、九千米鉆機(jī)及相關(guān)配套設(shè)備。第二是井筒技術(shù)一體化，鉆井、固井、測(cè)井、錄井、完井這一套井筒技術(shù)是一個(gè)系統(tǒng)工程，為開發(fā)和勘探做好服務(wù)。第三是石油工程和勘探開發(fā)一體化，公司目前進(jìn)行勘探的區(qū)塊，基本上都是用了自己的工程隊(duì)伍，我們對(duì)自己的區(qū)塊進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)與解釋評(píng)價(jià)。

1 地質(zhì)工程一體化的現(xiàn)狀

中國(guó)油氣行業(yè)目前和未來的主要資源目標(biāo)是各類不同的復(fù)雜油氣藏，其具有非常規(guī)性、非均質(zhì)性和多樣性的特點(diǎn)，因此將多學(xué)科地質(zhì)綜合研究以及大規(guī)模工廠化工程施工的有效結(jié)合，是油氣行業(yè)技術(shù)管理者實(shí)現(xiàn)復(fù)雜油氣藏增產(chǎn)增效的關(guān)鍵。美國(guó)在頁(yè)巖油氣開發(fā)方面已經(jīng)獲得成功，在北美油氣勘探階段，使用的都是比較先進(jìn)的技術(shù)，例如：水平井鉆井、大規(guī)模體積壓裂等，使用地質(zhì)工程一體化的形式，在非常規(guī)油氣勘探中獲得較大的突破，將以往認(rèn)為沒有價(jià)值的技術(shù)變成現(xiàn)實(shí)可行的技術(shù)。

我國(guó)非常規(guī)的復(fù)雜型油氣藏資源比較豐富，當(dāng)前，借助國(guó)外比較先進(jìn)的技術(shù)，已經(jīng)步入非常規(guī)油氣資源的開發(fā)實(shí)踐階段，但還是存在著技術(shù)不先進(jìn)、管理不合理的情況，對(duì)勘探開發(fā)有一定的負(fù)面影響，所以還是需要不斷的研究試驗(yàn)，找到高效的勘探開發(fā)形式。

首先的問題是資料的整合與收集，我們的智能數(shù)據(jù)化平臺(tái)怎么能夠?qū)r及時(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)和控制，能夠在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)看到實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，從而下達(dá)措施是關(guān)鍵，資料的規(guī)范化、統(tǒng)一化也是重點(diǎn)。其次是地質(zhì)與工程的相互配合，地質(zhì)方面重要的是地質(zhì)模型的建立與應(yīng)用，通過建立的模型，能夠快速地識(shí)別鉆頭所在地層位置，通過模型進(jìn)行預(yù)判，指導(dǎo)下步的工程實(shí)施。

按照“地質(zhì)工程一體化”的理念，開發(fā)建設(shè)的地質(zhì)工程一體化決策支持系統(tǒng)，將信息技術(shù)與地質(zhì)研究業(yè)務(wù)深度融合，構(gòu)建全流程數(shù)字化研究工作環(huán)境，為井位部署與方案設(shè)計(jì)、隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向等工作提供綜合性平臺(tái)，可使綜合效益得到顯著的提升，這種“地質(zhì)工程技術(shù)一體化總包模式”使得具有地質(zhì)、工程雙重挑戰(zhàn)的非常規(guī)油建井建產(chǎn)工作實(shí)現(xiàn)跨越式提升。

2 地質(zhì)工程一體化的應(yīng)用實(shí)例

目前，實(shí)施地質(zhì)工程一體化的工作形式還是要有基礎(chǔ)工作作為支撐，一方面我國(guó)的勘探開發(fā)技術(shù)已經(jīng)變得比較成熟，另一方面可以參考國(guó)外油氣藏資源開發(fā)的成功經(jīng)驗(yàn)，將我國(guó)的實(shí)際情況和國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)結(jié)合在一起，經(jīng)過不斷的研究試驗(yàn)，有效提高勘探開發(fā)效率，減少操作投入的資金，這是面對(duì)油氣勘探開發(fā)難度日益加大情況下的最好選擇。

例1：大慶油田在伊拉克某區(qū)塊油田提供鉆井地質(zhì)一體化大包合同，該區(qū)塊設(shè)計(jì)井深5000m左右，鉆遇地層多，巖性變化大，其中鉆遇鹽膏層、純頁(yè)巖層、泥頁(yè)巖夾層、燧石層、瀝青層等，密度窗口1.05～1.75g/cm3，是開發(fā)難度最大的區(qū)塊之一，針對(duì)區(qū)內(nèi)不穩(wěn)定地層，現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)工程人員開展常規(guī)三軸試驗(yàn)（表1、表2），模擬井下溫度、壓力條件，求取巖芯的靜態(tài)彈性模量、靜態(tài)泊松比等相關(guān)參數(shù)，開展地層坍塌壓力研究，優(yōu)化鉆井液密度窗口：共選取11塊巖樣開展力學(xué)分析，覆蓋石膏、泥灰?guī)r、頁(yè)巖、灰?guī)r、白云巖等區(qū)內(nèi)主要不穩(wěn)定巖性。

表2 三軸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

確定靜態(tài)彈性模量，利用測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值模擬，進(jìn)行地層坍塌壓力剖面預(yù)測(cè)（圖1）。依據(jù)地層坍塌壓力預(yù)測(cè)結(jié)果結(jié)合區(qū)內(nèi)鄰井實(shí)鉆地層壓力、破裂壓力數(shù)據(jù)，確定合理鉆井液密度區(qū)間，實(shí)現(xiàn)井壁力學(xué)穩(wěn)定。

圖1 靜態(tài)彈性模量和靜態(tài)泊松比曲線

例2：大慶油田在國(guó)內(nèi)某區(qū)塊油田提供EUR 產(chǎn)能大包合同，該區(qū)塊設(shè)計(jì)井深4500m左右，目的層有多套源巖供烴，源巖條件好；發(fā)育多套相控型白云巖儲(chǔ)層，儲(chǔ)層條件好；多套生儲(chǔ)蓋縱向疊置，成藏匹配好，資源潛力大，在工區(qū)氣測(cè)顯示強(qiáng)烈，展示出良好勘探潛力。在勘探過程中地層將鉆遇高低不同壓力系統(tǒng)，本區(qū)鄰井地層氣顯示頻繁，且氣顯示層井漏段也較多，鉆井液安全密度窗口窄，井控風(fēng)險(xiǎn)大。前期施工過程中井眼暢通性差，修整井壁導(dǎo)致劃眼時(shí)間長(zhǎng)，多口井發(fā)生多次卡鉆、井漏事故，兩口井被迫填井側(cè)鉆，經(jīng)濟(jì)效益損失嚴(yán)重。

現(xiàn)場(chǎng)利用信息技術(shù)建立錄井工程參數(shù)網(wǎng)絡(luò)共享平臺(tái)，實(shí)時(shí)傳輸現(xiàn)場(chǎng)所有地質(zhì)、工程參數(shù)，并及時(shí)整合對(duì)比分析，預(yù)判地質(zhì)情況，調(diào)整工程參數(shù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)操作人員—專家團(tuán)隊(duì)信息交互時(shí)差歸零，對(duì)發(fā)生異常情況能快速響應(yīng)、精準(zhǔn)研判、及時(shí)決策。在后續(xù)施工過程事故大量減少，極大地提升了經(jīng)濟(jì)效益。

應(yīng)用EISC 是短期內(nèi)能快速見效的工作，嘗試性圍繞地質(zhì)工程一體化業(yè)務(wù)，應(yīng)用EISC 或者搭建遠(yuǎn)程決策環(huán)境開展油藏描述、地質(zhì)導(dǎo)向、地質(zhì)跟蹤、指導(dǎo)鉆井施工、發(fā)現(xiàn)油氣。應(yīng)用EISC，既能推進(jìn)EISC實(shí)質(zhì)化運(yùn)行，充分發(fā)揮專家遠(yuǎn)程指揮決策作用，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)促進(jìn)生產(chǎn)，同時(shí)也是地質(zhì)研究工作的宣傳窗口，具有很好的社會(huì)效益。

在我國(guó)塔里木油田超深、超高壓鉆井，四川盆地的頁(yè)巖氣開采，鄂爾多斯低滲透油氣藏的開發(fā)等，都在不斷的嘗試使用地質(zhì)工程一體化操作形式，提升單井的產(chǎn)量，降低無效投入，取得好的經(jīng)濟(jì)效益。

3 地質(zhì)工程一體化發(fā)展方向

目前地質(zhì)工程一體化應(yīng)用領(lǐng)域及規(guī)模仍然有限，下一步要逐步實(shí)現(xiàn)一定程度上的標(biāo)準(zhǔn)化，從而實(shí)現(xiàn)工廠化模式的高速開發(fā)。一是加強(qiáng)油藏精細(xì)刻畫方面技術(shù)成長(zhǎng)和培訓(xùn)，重點(diǎn)可能突出是地質(zhì)建模工作包括井區(qū)模型建立、校正調(diào)整，斷層、縫洞發(fā)育帶預(yù)測(cè)以及防漏、防塌等工程風(fēng)險(xiǎn)提示；二是深化地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，突出發(fā)揮軌跡優(yōu)化、預(yù)判調(diào)整中的作用和價(jià)值；三是推進(jìn)工程預(yù)警相關(guān)技術(shù)研究應(yīng)用工作，重點(diǎn)包括現(xiàn)場(chǎng)工程異常預(yù)警系統(tǒng)及遠(yuǎn)程專家會(huì)診平臺(tái)建設(shè)；四是提升特殊地質(zhì)引發(fā)鉆井工程問題分析能力，如深層氣井中完固井后漏氣點(diǎn)的查找分析。

針對(duì)隱蔽油氣藏的有利目標(biāo)勘探難度大，對(duì)勘探部署、工程技術(shù)要求高的特點(diǎn)，可綜合多種資料優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，形成高精度聯(lián)合成像的油藏建模核心技術(shù)，建立動(dòng)態(tài)精細(xì)油藏模型，利用快速分段高效壓裂管柱、低壓裂液傷害為核心的立體縫網(wǎng)壓裂工藝技術(shù)，提高壓裂體積和單井產(chǎn)能。

在綜合三維建模方面，如三維地震模型與地質(zhì)模型的結(jié)合，三維數(shù)據(jù)和二維數(shù)據(jù)甚至點(diǎn)的模型進(jìn)行融合，建立完整的工程—地質(zhì)一體化模型，充分預(yù)測(cè)異常高壓、蠕變地層、底層破裂壓力，優(yōu)化泥漿參數(shù)，在建模過程中向工程技術(shù)方向延伸，注重地應(yīng)力、巖石力學(xué)的精細(xì)描述，指導(dǎo)工程施工鉆具組合與鉆頭優(yōu)選。

在工程分析優(yōu)化方面，圍繞勘探工程開發(fā)，開展數(shù)據(jù)管理工作，未來的趨勢(shì)，掌握數(shù)據(jù)就是掌握生產(chǎn)力，因此在建設(shè)初期，我們就需要進(jìn)行數(shù)據(jù)匯集、治理、模型、方案存儲(chǔ)，知識(shí)庫(kù)建立，打通數(shù)據(jù)共享渠道，為未來智能地質(zhì)研究建設(shè)好數(shù)據(jù)底座，將信息技術(shù)與地質(zhì)工程一體化研究業(yè)務(wù)深度融合，構(gòu)建全流程數(shù)字化研究工作環(huán)境，為井位部署與綜合方案等工作提供綜合性優(yōu)選分析決策平臺(tái)。

4 結(jié)束語

圍繞勘探工程開發(fā)全產(chǎn)業(yè)鏈，長(zhǎng)遠(yuǎn)來看開發(fā)與實(shí)踐是重中之重，如何開發(fā)與實(shí)踐，人員的素質(zhì)是重點(diǎn)，要對(duì)物探、地質(zhì)、鉆井、錄井、測(cè)井、固井、儲(chǔ)層改造、產(chǎn)能建設(shè)、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等相關(guān)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，拓展知識(shí)面，并通過對(duì)實(shí)際工作中遇到的問題，與相關(guān)地質(zhì)、工程等方面的專家溝通，對(duì)新需求、新要求用計(jì)算機(jī)或者數(shù)學(xué)的方法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，滿足一體化工作。

地質(zhì)工程一體化是一個(gè)復(fù)雜的團(tuán)隊(duì)工作，在團(tuán)隊(duì)內(nèi)部需要具備一批素質(zhì)高的地質(zhì)工程師和油氣井工程師，涵蓋多學(xué)科人才，突破組織架構(gòu)、學(xué)科限制，通過多角度、多層次的探討研究，不斷創(chuàng)新發(fā)展實(shí)踐，助力大油氣田開發(fā)建設(shè)。