石油工程技術對油氣勘探的支撐與未來攻關方向思考—以中國石化油氣勘探為例（一）

石油天然氣作為我國重要的戰略資源，直接關系到國家安全和社會穩定。石油天然氣工業的發展史，也是一部石油工程技術的振興史，每一次石油工程技術的跨越，都帶來了油氣儲量及產量的快速增長。

近年來，由于水平井分段壓裂等工程技術的突破性進展，突破了長久以來油氣商業開采的儲層下限，實現了油氣工業由常規油氣向非常規油氣的重大跨越，正在深刻地改變著世界能源的格局。截至2014年底，中國石化在全國擁有近四分之一的油氣勘查區塊，此外還有約6.5×10⁴km²頁巖氣礦權區。礦權區塊具有數量多、面積小、優質資源區塊少、分布廣而散的特點，位于富油氣大盆地的礦權區塊面積僅占盆地面積的27.9%，并且大多數分布在盆地的邊緣與腹部，其他礦權區多位于油氣地質條件較差的西部中小盆地和高演化程度的南方地區。

“十二五”期間，中國石化圍繞陸相斷陷盆地隱蔽油氣藏、海相碳酸鹽巖油氣藏及致密碎屑巖油氣藏3大油氣勘探領域，依靠理論研究及工程技術進步，在涪陵焦石壩地區、川西海相雷口坡組、塔中北坡順托地區、準噶爾盆地西北緣、鄂爾多斯盆地南部（以下簡稱鄂南）及東海西湖深層獲得一系列重大的油氣勘探突破，并在東部富油凹陷、塔里木盆地和四川盆地獲得13個油氣新發現，確保了東部硬穩定、西部快上產，石油產量持續穩定，天然氣快速發展，非常規油氣獲得大突破。在油氣勘探突破與發現過程中，石油工程技術的不斷創新與進步，發揮了至關重要的支撐作用。

石油工程技術對油氣勘探的支撐作用

“十二五”以來，面對異常復雜的油氣勘探開發對象，中國石化按照針對目標發展適用技術、針對難點攻克關鍵技術的思路，注重自主創新，強化攻關研究，加大推廣應用，進一步加強了關鍵技術與配套技術的攻關集成。通過技術攻關，形成了高精度三維地震勘探技術，復雜地表、復雜構造地震勘探技術，復雜儲層預測技術，超深層、高溫高酸性鉆完井及測試技術，3500m以淺頁巖氣勘探開發技術等一系列特色工程技術，并在石油工程關鍵裝備及工具研制方面取得了重要進展，有力地支撐了中國石化油氣增儲上產。

地震勘探技術

東部油區高精度三維地震技術實現工業化生產

東部油區勘探始于1955年，至今已走過了60多年的勘探歷程，整體達到較高勘探程度階段，油氣資源探明程度超過50%。油氣勘探由構造油氣勘探轉向隱蔽油氣藏勘探，巖性地層油氣藏等已占新增儲量的60%以上。針對東部油區圈閉目標小、儲層薄、地質體復雜的特點，發展形成了“健全波場、全過程保幅”的高精度三維地震技術，并在東部油區進行了推廣應用，油氣勘探取得了明顯效果?！笆濉逼陂g，東部油區高精度三維地震勘探面積累計達8404km²，新增探明儲量和控制儲量19.6×10⁸t，為東部老油區的產量“硬穩定”起到了關鍵性支撐作用。

通過應用高精度三維地震技術，濟陽坳陷地震資料頻帶拓寬8~23Hz，分辨率明顯提高，深層地質目標成像更加清晰，帶動了地震資料解釋精度的不斷提高：儲層預測深度誤差由5.00‰~10.00‰減小至3.75‰；儲層厚度預測誤差由10%~20%減小至10%以下；河流相砂體預測吻合率由79%提高到87%；濁積砂體符合率提高了20%；灘壩砂巖鉆探成功率達93%。巖性地層及復雜小斷塊等隱蔽油氣藏領域相繼獲得10個規模商業發現，發現5個5000×10⁴t規模增儲區。

蘇北盆地通過應用高精度三維地震技術，實現了從常規勘探向高精度立體勘探轉變、從構造高帶向兩側和外緣拓展、從整裝富集油藏向斷塊群規模油藏轉移、從熱點地區向有利的低勘探程度地區轉移的局面，巖性上傾尖滅、湖底扇等隱蔽油氣藏勘探取得重大發現，相繼發現了邵伯、俞垛-華莊、曲塘等6個千萬噸級儲量區塊。

黃土塬三維地震勘探技術取得突破

鄂爾多斯盆地是我國西部地區的富油氣盆地，中國石化在鄂南地區中生界擁有石油資源量達15×10⁸t左右。由于地處黃土塬地區，表層巨厚的黃土干燥疏松，激發和接收條件差，地震波衰減嚴重，地震成像質量差。為此，開展了以黃土塬區高效激發技術為核心的黃土塬三維地震勘探技術攻關，建立了黃土塬區地震采集與處理技術體系方法與流程，形成了以黃土塬區精細靜校正、疊前保幅去噪技術為代表的黃土塬地震處理技術體系，獲得了主頻38Hz以上、滿足15m厚度砂體預測要求的地震數據資料，有效支撐了鄂南致密油的高效勘探開發?！笆濉逼陂g，中國石化在鄂南多層系取得石油勘探重大突破，發現了中國石化最大的低滲透致密油田—紅河油田，新增探明、控制儲量3×10⁸t以上。

準噶爾盆地北緣山前帶三維地震勘探技術

取得新進展山前帶油氣勘探具有地表及地下構造復雜的特點。為此，在準噶爾盆地北緣的哈山地區，在地震采集方面，通過充分調研地表條件，按照“分片激發方式一致”、“可操作”和“單炮記錄高質量”三原則，因地制宜選擇激發方式，最大程度地發揮井炮和可控震源的各自優勢，提高資料品質，發展形成了井震聯合激發技術。在地震處理方面，形成了基于特征層約束的融合層析建模和多GPU協同的疊前逆時深度偏移高效處理2項技術，即針對復雜地下構造解釋難題，形成多元標定明結構、斷裂識別定格架、理論指導建模式、正演模擬搞優化和綜合手段建模型的解釋方法。通過復雜山前帶三維地震技術攻關，在哈山地區的淺層超剝帶、中深層沖斷帶、外來推覆體連續取得勘探重大突破，落實了億噸級石油儲量，相繼發現了春暉和阿拉德油田，打破了該地區10多年來油氣勘探停滯不前的局面。

儲層識別、描述與預測技術取得積極進展

“十二五”期間，中國石化在四川盆地礁灘相勘探中借鑒發現普光氣田的經驗，在開江-梁平陸棚西側發現元壩氣田。元壩地區長興組、飛仙關組礁灘相目的層埋深達7000m，比普光氣田深1000~2000m，具有沉積微相變化快，礁灘相儲層橫向展布復雜多變，儲層厚度相對較薄的特點。針對上述特點，中國石化進行了技術攻關并取得重要進展：突破了超深弱反射層地震采集處理技術瓶頸，有效提高超深層反射能量和分辨率；形成了“井震互饋、微相建模、等時約束、多元優化”的地震微相和沉積微相精細刻畫技術；首創了基于孔縫雙元結構模型的孔構參數反演技術，用于預測常規反演無法識別的超深層礁灘相“低孔高滲高速”Ⅲ類儲層，大幅度提高了超深儲層預測精度；形成了超深生物礁儲層高精度氣水識別技術，較好地解決了超深層礁灘相儲層氣水識別難題。部署在預測高產富集帶內的10口探井試產均獲日產百萬方高產天然氣流，探井、評價井成功率高達92.3%。

在塔里木盆地，隨著勘探向塔河油田西部地區拓展，針對非均質性極強的縫洞型碳酸鹽巖儲層，在前期研究與應用的基礎上，進一步完善了地震縫洞儲層預測技術方法，包括模型正演、振幅變化率技術、相干體技術、地震反射特征分析技術、地震測井聯合反演技術、古水系古地貌分析技術、趨勢面技術和多屬性疊合分析技術等，并創新了疊前時間偏移處理、分頻混色和多屬性疊合技術。在此基礎上，認識到塔河油田西部地區碳酸鹽巖儲層預測方法存在南北差異性，實現了縫洞空間展布、有效儲集空間和溶洞充填性質的有效識別，提高了儲層預測精度及鉆探成功率，為塔河油田西部地區勘探突破和規模增儲起到了關鍵支撐作用。

針對川西陸相致密砂巖氣藏的地質與地球物理特征，按照“相控找砂、砂中找優、優中找富”的技術思路開展儲層預測研究。相控找砂，即應用多域多屬性相帶空間刻畫技術精細刻畫河道邊界，落實優勢相帶；砂中找優，即應用疊后多屬性非均質刻畫和地質統計學反演儲層定量預測技術實現相控下的優質儲層預測；優中找富，即應用疊后吸收衰減與疊前彈性參數反演流體識別技術開展含氣性檢測，并結合“儲層條件、疏導條件、保存條件”綜合預測油氣富集區。建立了從宏觀到微觀、從定性到定量、相帶-儲層-含氣性-甜點逐步逼近的地球物理氣藏綜合預測技術體系，在此基礎上優選儲層厚度大、物性好、含氣性好區域，通過隨鉆高精度反演和時深轉換實現井眼軌跡全程動態調控，大幅提高了儲層鉆遇率和鉆井成功率。

超深井鉆完井與測試技術

塔里木、四川盆地海相碳酸鹽巖油氣藏是中國石化油氣增儲的重要領域，其目的層埋深均超過6000m，目的層上覆巖層巖性多變，既有堅硬的石英砂巖，又有流動性快的鹽膏層和高壓鹽水層；地質構造條件復雜，巖層產狀變化快；存在高溫、多套壓力系統等復雜環境。如何能夠優質、安全、快速鉆至目的層，并能完成儲層改造、測試任務是勘探獲得發現的關鍵?！笆濉逼陂g，中國石化開展了超深井鉆完井及測試技術攻關，為塔河外圍、塔中北坡、四川盆地元壩、川西海相油氣資源的突破發現與探明提供了關鍵技術支撐。

超深井鉆井提速顯著，鉆井成功率明顯提高

在塔里木盆地，針對超深鉆井存在的高地應力及膏泥巖蠕變引起井壁失穩導致鉆井復雜時效長，奧陶系碳酸鹽巖地層易漏失導致鉆井時效短，沙井子組含礫砂巖、開派茲雷克組火山巖等地層鉆井速度慢等技術難題，經過技術攻關與實踐，形成以井身結構優化為核心，以PDC鉆頭優化技術、“PDC鉆頭+螺桿”鉆井技術、深井固井技術、深井鉆井液技術為配套的超深井優快鉆井技術，并研發了高效堵漏材料及防漏堵漏技術。與“十一五”末超深井鉆井相比，平均鉆井周期縮短15.2%，機械鉆速提高18.9%。

在四川盆地元壩、川西地區，針對超深（7000m）、高溫（155℃）、高壓（70MPa）、高含硫（平均5.77%）、平面和縱向上物性差異大、完井經濟性和安全性矛盾突出的問題，首創特種井身結構、發展非常規井身結構，有效解決了多壓力系統地層、復雜地層的封隔難題，并對超深井大井眼氣體鉆井、高溫高壓大位移井等鉆井技術進行集成創新，有效提高了超深井鉆井速度和成功率。川東北地區鉆井成功率達到100%，直井平均井深7024m，定向井平均水平位移1000m。

超深井測試技術取得進展

針對超深探井儲層埋藏深、溫度高、破裂壓力高、高含硫、測試風險高的難點，通過技術攻關，形成了超深、高溫碳酸鹽巖儲層改造技術，主要包括：針對破裂壓力梯度大于2.2MPa/100m儲層改造的高破裂壓力儲層改造技術；通過“水力壓裂+酸壓”復合改造提高高閉合壓力儲層長期導流能力的高效復合酸壓技術；研制了密度為1.8g/cm³的抗硫加重酸液體系，大幅提高了壓裂后產能；研發出整體式、耐高壓FF級采氣井口及地面安全聯動裝置，確保安全環保。

水平井分段壓裂技術

借鑒北美頁巖氣勘探開發的成功經驗，2009年以來，中國石化在開展頁巖氣地質評價研究的同時，開展了以水平井分段壓裂技術為核心的工程技術的引進與核心技術自主攻關。通過技術攻關，水平井分段壓裂技術取得重大突破，形成了3500m以淺頁巖氣勘探開發技術系列，并擁有了一批行業標準與技術專利。在水平井分段壓裂技術方面，形成了水平井簇射孔、可鉆式橋塞、電纜泵送橋塞、連續油管鉆塞等配套工藝，實現長水平段縫網壓裂，并創出一系列施工紀錄：最長水平段2130m，最多壓裂段數26段，最大入井液量50783m³，最大加砂量1366m³。在水平井優快鉆井技術方面，形成了空氣鉆、泡沫鉆、清水鉆、“PDC鉆頭+螺桿”復合鉆等技術，鉆完井速度不斷加快，涪陵地區單井完井周期已由2013年的平均95d縮短至45d；同時，針對中國山地特點，形成了叢式井批量鉆井，同步交叉壓裂等“井工廠”作業模式，與單井施工相比，施工效率提高50%。在裝備工具自主研發方面，研制了適應山地“井工廠”作業環境的步進式、軌道式整體運移鉆機、以3000型壓裂泵車為代表的配套壓裂設備以及各式橋塞等系列井下工具，打破了國外壟斷，降低了生產成本。上述技術攻關成果為中國石化成功實現北美以外地區首個頁巖氣田—涪陵頁巖氣田的發現、探明和成功商業開發提供了重要的技術支撐。

測井錄井技術

“十二五”期間，針對日益復雜的勘探開發目標，中國石化不斷加強測井、錄井資料地質應用的攻關研究，已形成泥頁巖、碳酸鹽巖、火成巖、致密砂礫巖等復雜儲層測井、錄井評價技術。在裝備自主研發方面，研制了抗高溫小直徑井下測井儀、電成像儀和脈沖中子能譜儀等關鍵裝備，研發了系列綜合錄井儀和開發井錄井儀，初步搭建起井場信息綜合平臺。僅2014年，中國石化完成探井測井解釋12451層，錄井解釋32802m（共計4958層），為準確、及時提供地下地質信息，及時評價、發現油氣層及儲量申報提供了技術支撐，為老區穩產、新區碳酸鹽巖和頁巖油氣勘探開發突破發揮了重要作用。

本期石油圈介紹了石油工程技術對油氣勘探的支撐作用，下兩期石油圈將繼續介紹油氣勘探面臨的主要挑戰及未來油氣勘探主要領域與工程技術攻關需求部分（點擊閱讀）。

版權聲明 | 來源：《石油鉆探技術》，作者： 馬永生等，版權歸原作者所有。

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