Question

油气田开发地质学的发展

Answer 1

我国油气田开发地质学的成熟应归功于20世纪60年代初大庆油田的开发。大庆油田是非均质性相当严重的陆相多油层油田，实施了早期保持地层压力的内部注水开发战略。油田决策者在总结前苏联和我国玉门等老油田开发经验的基础上，一开始就非常重视开发地质工作，把石油地质队伍明确划分为 “区域地质” （专于盆地的区域勘探） 和 “油田地质” （专于油田开发中的油田地质工作） 两部分，成立了由140多名地质技术人员组成的油田地质科研队伍，专门从事当时投入开发的喇萨杏油田的油田地质研究。从1960年到1964年，突破了陆相碎屑岩储层的小层对比技术以及测井定量解释分层孔隙度、饱和度，特别是渗透率技术。在此基础上，提出了油砂体的概念，指出了注水开发中控制油水运动的基本单元是油砂体，形成了一套以油砂体为核心的储层地质研究方法。这是大庆油田实施分层开采，实现长期高产稳产的基础，至今仍发挥着重要作用。当时研究成果和水平已处于国际前列，当之无愧地获得了国家科委发明奖的殊荣。

20世纪70年代，随着注水开发的深入，储层非均质性对采收率的影响暴露得更为明显。由于油价上涨，三次采油技术受到重视。在美国，各种先导试验纷纷出现，工业性应用也具一定规模，促使开发地质工作向更深层次发展。最具代表性的是沉积相分析被引进了开发地质的储层研究中，储层地质学 （Reservior Geology） 已初露端倪。美国 《石油工艺》 杂志1977年7月号专刊刊出了1976年美国石油工程师协会秋季年会上两个专题小组讨论沉积相与储层连续性、非均质性的论文，编者称这一期的出版为该刊的里程碑。

我国开展储层沉积相研究始于20世纪60年代初期。在1964年形成油砂体理论以后，当即提出进一步开展 “微观沉积学” 的研究，即把过去以盆地大区域为研究对象和以岩相古地理分析为主体的、为勘探服务的沉积学理论和方法，引进到油田范围内，来研究油砂体的沉积成因、分布和储层性质。当时 “微观” 两字引起一些争论，然而得到了我国著名沉积学家叶连俊院士的支持。而美国直到1982年，在由石油地质学家协会出版的《碎屑岩沉积环境》 专著中，才明确提出了微环境 （Microenvironment） 的概念。

我国能较早地在开发地质工作中开展储层微相研究，仍然离不开大庆油田注水开发的推动。以主力油层单层突进为标志的层间矛盾，注入水平面上的条带状水淹和 “南涝北旱” 的平面矛盾出现，特别是1964年在注入水前缘后面钻成第一口密闭取心井，发现了主力油层在产水90％以上时，仅底部1/3～1/4厚度受到强水洗，这些现象表明水驱油过程存在严重的非均质性，由此推进了储层地质研究的深入。当然，当时也不乏失败的教训。萨尔图油田南一区按600m×600m井网所揭示的储层油砂体面貌，对连续性较差的3类油层进行按油砂体不均匀布井的失败，也是推动开发地质研究深入的动力。20世纪70年代初，微相研究肯定了大庆油田储层属于大型湖盆河流-三角洲沉积，揭示了河道砂体、河口坝砂体及其他三角洲前缘席状砂体的不同水驱油特点，为1972年大庆油田进行第一期加密调整提供了重要的地质依据。1974年，石油工业部在江汉油田召开的全国油田地质会议上，推广了大庆油田开展储层微相研究的经验，开发地质工作中的储层沉积相研究从此在全国各大油田全面开展。

进入20世纪80年代，石油工业出现了一些新的形势以及现代高新技术的飞速崛起，促使开发地质又进一步向更高更深层次发展。首先是石油资源配置的新形势，一些主要产油国都面临如下情况：(1)已开发的含油气盆地和油气进入勘探开发高成熟期，勘探工作转向自然地理条件很差的边远地区，勘探成本大幅度上升。(2) 已有的老油田由于油价疲软，高成本的三次采油技术因经济上原因无法使用，依靠二次采油的平均采收率仅35％左右，大有潜力可挖。一般估计，由于储层各种非均质性的隔挡，尚有20％的可动油未被二次采油驱油剂 （水） 所驱扫到。通过深化认识储层非均质性及改善二次采油技术，这部分可动油完全可以采出。(3)水平井的出现为改善二次采油提供了重要手段。因此，普遍认为，在老油田进一步加强开发地质研究，深化认识非均质性，通过钻加密井 （包括水平井、多底井、侧钻等） 和其他改善采油的方法，进一步提高老油田采收率，所能获得的经济效益远大于边远地区的勘探效益。这就需要更精确地描述地下剩余油的分布，要求油藏描述向更小尺度和定量化描述发展。其次，计算机技术的发展，数学与地质的结合，分形、混沌学等非线性数学新理论和方法的出现，为描述一些地质现象提供了新武器，地质统计学的兴起就是最好的体现；三维地震的发展，使地震技术可以解决开发中的一些储层问题，相应地形成了储层地震。这些都为实现精细定量描述储层提供了可能。开发地质、.油藏描述由宏观向微观、由定性向定量方向大大前进了一步，也由单一的地质学科走向了地球物理、油藏工程、采油工程等多学科协同综合的道路。

1985年由美国能源部主持的第一届国际储层表征会正是以油藏描述为核心的开发地质学这一飞跃的标志。更令人深思的是，一向以讨论石油地质勘探技术为宗旨的AAPG刊物，也在1988年10月为开发地质出版专刊。大声疾呼 “还储层地质以本来面貌”。此后AAPG每年的4月号成为发表以开发地质论文为主的专刊。这些都表明油气田开发地质学科，已非常成熟地按照其本身的特点和规律在向前发展。

近10年来，由于三次采油的发展。油田开发工作又进入一个新的阶段。但是三次采油工艺复杂、费用高，一旦对油藏中剩余油的含量作出错误的估算，在经济上就将得不到收益。而且三次采油的各种方法，对于油藏地质和流体条件有十分严格的要求，只有选择相适用的方法才能有效。因此，三次采油具有较大的风险性。要求油田开发地质工作更加详细而精确地估算油藏内剩余油储量，更加严格地研究油藏和流体特征。随着一套新的剩余油饱和度测井方法的出现，以及高压密闭取心技术和冷冻岩心测定剩余油含量技术的发展和应用，对油层开采以后的状态的研究又有了新的发展。

油气田开发地质学现在已经成为一门独立的应用科学。它主要是围绕着油气田开发的一系列工程中遇到的地质问题而展开的，为开发工程提供地质基础，与油气田开发工程紧密结合，因此具有工程地质的性质。虽然它也应用地质学中各有关学科的原理和方法来进行工作，但是它与油气勘探地质工作已经有相当大的区别了。