我国石油天然气勘探开发技术进展与发展趋势

・技术进展・当代石油石化ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ＆ＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬＴＯＤＡＹＶ０１．１２Ｎｏ．１００ｃｔ．２００４我国石油天然气勘探开发技术进展与发展趋势唐炼（石油大学数理系，北京１０２２４９）摘要：从ｌｏ个方面总结了近年来中国石油天然气勘探开发理论与技术的重大进展，并根据目前油气勘探开发中所面临的诸多问题提出了未来石油天然气勘探开发技术的四大发展趋势。关键词：石油天然气勘探开发技术发展１我国石油天然气勘探开发技术重大进展苏丹３／７区项目是中国石油集团公司在海外拥规律研究、可动凝胶驱油效果研究、可动凝胶调驱数值模拟软件编制研究、有机羧酸铬交联剂工业化生产、可动凝胶注人性试验、可动凝胶调驱先导试验、可动凝胶调驱扩大先导试验等全方位的研究，研制出了适合我国油藏条件的低浓度有机羧酸铬．聚丙烯酰胺可动凝胶体系，降低了聚合物用量和交联剂用量，并适用于我国大部分油藏ｐＨ环境，在油田应用中取得了显著效果，目前已成为断块油田改善水驱提高采收率的方法之一。处于油田开发后期的二连蒙古林油田，从２００２年５月经在４个井组开展可动凝胶驱油技术先导试验后，增油４０７５吨。采用可动凝胶技术，不但能有效提高蒙古林普通稠油油藏的采收率，而且由于其粘度高、环境耐受性好、成本低，更易进行工业化、规模化推广。１．３阵列感应成像测井技术取得重大突破中国石油集团公司和中国海洋石油总公司开展了阵列感应成像测井技术的攻关。中国石油开发的阵列感应成像测井技术所取得的资料具有较强的划分薄层及反映层内非均质性能力，能直观合理地描述地层侵入特征和地层真电阻率，所测资料与国外同类仪器对比，取得了一致的效果。中海油研制开发了井下成像测井仪、传输系统和地面控制系统，其中八臂地层倾角测井仪已取得成功。该项技术的成功标志着中国测井技术已进人世界先进行列。阵列感应成像测井技术研制出了一套具有５种探测深度、３种纵向分辨率的阵列感应成像测井仪器１．１苏丹３／７区Ｐａｌｏｇｕｅ大油田勘探技术取得突破有的面积最大的勘探区块。项目组在３年时间里，明确了Ｍｅｌｕｔ盆地北部凹陷为油气非常富集的含油气系统，创立了Ｍｅｌｕｔ盆地油气跨时代聚集的成藏模式，建立了以规模目标为核心的低勘探程度地区快速勘探发现大油田的预测方法和快节奏早期评价技术，在近１年时间内探明Ｐａｌｏｇｕｅ大油田累计探明地质储量达到３０亿桶以上。此外，在北部凹陷发现了Ｊｕｍｍｅｚａ、ＢｏｎｇＷｅｓｔ、Ｍｏｌｅｅｔａ和Ｍｉｙａｎ等含油构造带，并证实南部凹陷含油气系统。２００３年，３／７区累计新增可采储量近１０亿桶，探井的商业成功率超过８０％；每桶油发现成本大大低于国际大石油公司的发现成本，勘探效益和社会效益十分显著。１．２三次采油提高采收率技术取得突破为提高三次采油采收率，研制出了离子型含有长链侧基的新型单体（ＡＨＰＥ）与丙烯酰胺共聚得到的新型耐温抗盐聚合物（ＫＹＰＡＭ）。该聚合物可进一步降低临界缔合浓度，改进溶解性和地层条件下的稳定性，提高增稠能力，在各种矿化度条件下，其粘度均大大高于普通超高分子量聚丙烯酰胺，超幅达２２％一８１％，在大庆、华北、胜利等油田三次采油和深度调剖应用中，取得很好的增油效果。耐盐聚合物形成年产４万吨的生产规模，大庆油田聚合物驱基本实现了污水配制，进一步降低了成本。同时，复合驱油弱碱体系表面活性剂研制取得重要进展，在萨中北西部地区矿场试验初步见到了降水增油的好效果。开展可动凝胶交联剂合成研究、可动凝胶渗流收稿日期：２００４—０８—３０。作者简介：唐炼（１９６２一），女，副教授，１９８４年毕业于大庆石油学院，主要从事物理在石油天然气勘探开发中的应用技术研究工作。万方数据当代石油石化以及配套的数据处理解释方法和软件。数据采集处理系统应用了多ＤＳＰ处理技术，线圈系设计与加工技术采用了新结构、新材料、新工艺，调试方便，便于组合使用。测井资料处理方法和软件，采用设计的目标函数和施加的若干约束条件合理，优化和反演效果好。合成处理中滤波器系数优化设计和自适应非线性合成方法，以及自适应井眼校正的优化方法等具有创新性。该仪器性能稳定可靠，精度满足要求，将成为解决复杂非均质储层测井解释的重要手段。１．４石油天然气管道建设技术取得新的进展一是新技术在西气东输工程施工作业中发挥了重要作用。西气东输工程集高科技、高风险、高投入于一身，应用长距离接力顶管和定向钻技术成功地完成了大口径钢管长距离穿越，黄河穿越总长达７６４５米，创造了日顶进２４．８７５米的最高纪录，并最终实现了顶管全程贯通，使我国的管道穿越技术上了一个新台阶；取得了应用大口径管道ｓ，ＩＴＩ’根焊和全自动焊焊接技术焊接焊口１８００道，一次外检合格率达到１００％，无损检测合格率达到９７％以上的好成绩；广泛应用国产Ｘ７０钢管及自动焊冷弯机等一系列自研设备，取得了数十亿的经济效益和显著的社会效益。二是甬沪宁原油管道正式建成投产。该管道是我国第一条横跨长江的石油管线，将长江两岸的主要炼油厂连成一片，成为一个大网络管道运输系统。该工程实现了中国管道建设史上的多项新突破，即：采用水平钻探技术第一次横跨长江，第一次在我国强潮流地区杭州湾铺设大口径海底原油管道，第一次在我国地形复杂的南方地区铺设长输管道等。１．５复杂地表地震勘探技术系列取得重大进展针对西部探区沙漠、戈壁、山地、黄土塬广布和南方碳酸盐岩裸、水网纵横交错、山区高差大（上千米）等带来的勘探难度大的问题，开展了复杂地表条件下地震勘探技术研究。一是对大沙漠区高分辨率处理技术研究与应用，在勘探目标日趋复杂和隐蔽的情况下，高分辨率地震资料处理已成为发现储油圈闭的主要手段。采用高分辨率地震资料处理方法，对３０００米以下（砂泥岩地层）深度，反射波主频比原勘探方法提高１倍以上，能分辨大约１０—１５米的薄层，可用于寻找幅度１０一１５米的构造，查明落差１０—２０米的断层。针对各个地区地震资料的不同特点，研究开发了一批新的地震资料处理方法，在静校正方法、去噪及信万方数据号增强方法、精细速度分析及动校正方法、频谱拓宽及相位校正方法、俞氏子波及应用研究、处理技术的配套及综合应用６个方面取得了突破性进展。这些处理技术，成功应用于塔中４０井三维资料处理，表明西部大沙漠地区的资料处理、生产实践取得了良好的应用效果和经济效益。二是针对黄土塬和山地的特点，采用折射波初至智能拾取、最小基准面确立、多次迭代折射、层析成像折射和时变剩余静校正技术，开发了山地钻井、检波器组合和复杂地表条件偏移成像等关键技术，改善了地震资料的品质，攻克了地震资料采集的老大难问题。１．６钻井技术和油气层保护技术应用效果显著近几年，塔里木、大庆、胜利、中原、冀东、辽河、吐哈、西南、新疆、玉门等油田在不断开发和总结欠平衡钻井技术、水平井钻井技术、大位移定向井技术、特殊结构井钻井技术和油气层保护技术的基础上，继续加强这些技术的推广应用，在油气钻探、降低开发成本及提高油气产量方面起到了很好的作用。泸县境内的井浅ｌ井、井浅２井相距不足３０米，１０年前钻成的井浅１井没能正常产气，而２００３年３月７日，应用欠平衡钻井技术完井的井浅２井，单井日产气量高达７．５万立方米。邛西４井应用自行研制的装备和配套工艺技术进行欠平衡钻进、不压井起下钻具、欠平衡取芯、不压井测井和不压井下油管完井等全过程欠平衡钻井配套试验，钻获８４万立方米／天的高产气流，取得了川西地区邛西构造油气勘探开发的重大突破。２００３年，应用水平井钻井技术，塔里木油田完成了２８口开发井，水平井总数已占油田总井数的３４％，日产油占全油田的４５．４％；冀东油田水平井产量达到直井产量的３～４倍，并有效地控制了油田高含水问题。１．７隐蔽、潜山等复杂油气藏攻关取得重要进展，天山南北前陆盆地获得重大油气发现通过加强地质综合研究，在岩性油气藏勘探、前陆盆地冲断带油气勘探上获得重大突破，进一步丰富和完善了陆相层序地层学、三角洲前缘控油理论、坡折带控油和岩性油气藏成藏理论；发展了以高分辨率三维地震为基础的岩性圈闭识别和储层识别、预测与砂体描述技术以及大比例尺沉积微相工业化制图技术，为中国石油岩性油气藏勘探的一系列突破发挥了重要的作用。松辽盆地发现和探明一批较２００４，１２（１０）唐炼．我国石油天然气勘探开发技术进展与发展趋势３５大规模优质高效岩性油藏，新增探明石油地质储量２．１１亿吨；胜利油田、鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地、二连、塔里木、准噶尔等盆地发现了一批５０００万～１亿吨级岩性圈闭大油气田。岩性油气藏勘探已成为我国石油储量增长的重点，在２００３年新增探明储量中，岩性油藏所占比例达到５５％。前陆盆地冲断带油气勘探所获得的油气田不但规模大，储量丰度高，而且单井产量也较高。近几年新增天然气储量的１／２以上来自前陆盆地，来自前陆盆地的石油储量占总储量的比例也由１９９９年的４％增加到２００２年的１３％，成为中国未来发现整装大中型油气田的重点领域。２００３年，前陆盆地研究成效显著，山前勘探取得了一系列新突破，完善了断层相关褶皱及山前带油气成藏理论，进一步发展和应用了以山地地震为代表的复杂地震勘探技术。在塔里木乌什凹陷乌参１井见工业性油气流，开辟了油气勘探新领域；准噶尔南缘霍１０井获工业油气流，南缘勘探也获得新的突破。潜山油气藏、大型碳酸盐岩古隆起与古岩溶油气藏研究也取得新的进展，提出了“寒武墙遮挡”、“岩溶带内幕式成藏”、“低序位潜山成藏”等成藏模式，明确古岩溶发育具有多期多次的特征，并应用叠前偏移成像、储层反演及油气层保护与改造技术，扩大了济阳坳陷勘探成果，推动了塔河油田的勘探进展。１．８稠油开采配套技术取得重要进展一是稠油携砂冷采技术在吉林套保油田及苏丹Ｆｕｌａ油田获得成功应用。针对吉林套保油田油藏地质特点和稠油出砂的开采状况，进行携砂冷采技术攻关，取得了显著成果。２００３年，单井产量上升近５倍，较好地解决了“出水”、“砂卡”等技术难题，探索出一整套适合套保稠油油藏特点的开发方法，收到了良好效果。同时，针对套保油田出砂冷采井，成功设计了井下激励出砂装置，利用螺杆泵达到激励出砂的目的，形成配套的稠油冷采技术及工艺。２００３年，套保油田的油井，全部采用螺杆泵生产，投产７０口井，日产量５吨以上的井达６０％，日产量１０吨以上的井达４０％，最高日产量达到２０～３０吨，年产油量可完成１０万吨，为今后西斜坡１亿多吨浅层稠油储量的开发提供了开采技术。胜利、河南等油田配套攻关了调剖、侧钻、复合防砂、注氮气加化学剂抑制水锥等技术，改善了多轮次蒸汽吞吐效果；开展了火烧油层工艺技术攻关，研制成功了中深井点火装置、井底温度实时监测系统。万方数据另外，研制了特稠油、超稠油、深层稠油的开采技术，形成从钻井到注蒸汽全过程的油层保护、化学物理辅助蒸汽吞吐、注汽一采油一井筒电加热一体化举升、水平井开采、注汽动态监测和地面集输等７项超稠油开采配套技术，可经济有效地开采埋深小于１２００米、粘度低于１００Ｐａ・ｓ的超稠油油藏。１．９开展了全国新一轮主要含油气盆地油气资源评价２０００年，“主要含油气盆地油气资源评价”正式启动，取得了重大研究成果。主要表现为：①发展了油气资源评价方法；②在我国陆上首次建立了１２３个刻度区；③研制了数据库、图形库、交互功能三位一体的软件平台；④深化了油气地质理论，拓展了勘探领域，提升了对资源潜力的认识；⑤通过对２８个主要沉积盆地的系统资源评价，获得了客观、科学的油气资源评价结果。这一成果不仅为中国石油工业的可持续发展提供了资源保证条件及近期勘探领域和勘探目标，而且为已开始启动的由国家组织的全国油气资源评价工作摸索了经验，创造了可供借鉴的条件。这是继１９８４年、１９９４年石油系统两次全国油气资源评价之后的又一轮新的评价成果。２００３年１２月９日，３０多位院士、资深专家组成的验收组对该项目进行了审查，认为该项目研究在刻度区的创建、运聚模型及资源空间预测等方面有重大创新，总体上已达到国际同类成果的先进水平。１．１０海洋勘探开发技术取得重要进展通过引进与自主开发相结合，我国已形成了一系列的海洋石油勘探开发技术，包括海上物探技术、海上钻井技术、海上测井技术和海上油气田开发技术。如“海上中深层高分辨率地震勘探技术”，通过框架式多枪相干组合震源的研制，为海上２５００米以上的中深层地震勘探创造了一个新型的频带宽、能量大的震源。在地震资料处理方法上，又创造性地实现了高分辨地震资料的不叠加处理、聚束滤波叠前去多次波方法和时频域零偏移道拟合方法等。通过技术创新，使海上中深层高分辨率地震成果剖面频宽度达１０～１００Ｈｚ，能分辨１０米左右的地层。该技术已成功地应用于南海的地震作业，获得了很好的地质效果及经济效益。“海上多波地震勘探技术”与传统的纵波地震勘探相比，可以更有效地识别地震剖面“模糊带”中的天然气异常。１９９８年，中海油通过对外合作，在南海成功地进行了多波地震采集，建立了海上多波地震勘探资料处理系统，为今３６当代石油石化后海上天然气勘探提供了有效的新方法。“高温超压地层钻井技术”研制成功了高性能钻、完井液，高温超压地层压力预测与监测技术，以及高温超压地层测试技术。这些技术已成功地应用于南海东方１—１．１１井的钻井作业中，其中压力预测、监测技术为成功钻成这口高温超压井起到了关键作用。“海上大位移钻井技术”通过井下正排量遥控可变径稳定器、井下闭环可变径稳定器、水基钻井液和钻井实时监测软件系统的研制，使我国完全掌握了自行完成大位移井的全部技术。该项技术已在渤海应用成功。“渤海优质快速钻井技术”通过研制整体快装井口、聚晶金刚石钻头、顶部驱动钻井等１１项先进的综合配套技术，使渤海海上钻井速度不断刷新记录。此项技术为绥中３６．１油田建设带来了巨大经济效益，节约资金４．５亿元。２我国石油天然气勘探开发技术发展趋势随着勘探开发程度的深入，我国油气勘探领域逐步向地层岩性、前陆盆地山前冲断带、海相碳酸盐、隐蔽油气藏等方向发展，勘探目标愈来愈复杂，勘探难度愈来愈大，油气发现成本的控制难度相应加大；老油田总体上进入高含水、高采出程度阶段，产量递减；新增储量品位下降，低渗、特低渗、稠油储量所占比例逐年加大，开采难度加大。为此，必须加大核心技术的攻关力度。２．１勘探开发基础理论将进一步加强与完善一是加强东部老油田富油凹陷陷敝油气藏成藏理论研究，包括分析成藏控制因素，建立隐蔽油气藏模型，探讨聚油机理；二是深化研究华北盆地中生界及古生界油气藏成藏条件的研究，从构造发育史、盆地演化史、沉积发育史角度分析烃源岩、储层、盖层等成藏要素和油气形成、运移、聚集等成藏过程，搞清其成藏的主控地质因素及动态成藏模式；三是加大我国西北地区多旋回叠合盆地油气勘探开发研究，西北盆地发育了海相和陆相两套烃源岩，具有碳酸盐岩和碎屑岩岩两类勘探层系，发育有构造、地层及岩性等多种油气藏，今后将重点加强地层、构造、沉积等基本地质条件研究和成藏与油气富集规律的研究；四是加深对我国大中型气田成藏机理和南方海相成藏理论的研究；五是加深油田开发基础理论研究，包括碳酸盐岩油藏渗流规律及物理模拟、三次采油机理、非线性渗流等基础理论的研究；六是加深复杂介质地震波传播规律的研究，搞清复杂地区地万方数据震波场的特征。２．２老油田提高采收率技术研究与应用将继续深入综合应用地质、开发地震、水淹层测井及油藏精细数值模拟技术，深化油藏精细描述，提高剩余油分布预测精度，发展老井侧、水平井、复杂结构井等不均匀加密井钻采技术、油藏整体深部调驱技术、不稳定注水技术、压裂增产技术、套管防治技术。同时，加强三次采油技术攻关，实现聚合物驱、化学复合驱、微生物驱的产业化。２．３低品位储量经济开采技术将得到研究与应用低渗透油藏的问题是单井产量低、采油速度低、采收率低、投资成本高。今后，应着重通过油藏的精细描述，预测含油富集区带，择优投入开发；深化裂缝预测和优化注采系统的研究，提高开发效果；发展大型水力压裂酸化和水平井开采技术，大幅度提高单井产量；发展低渗透油藏注气混相、近混相和非混相驱油技术和超前注水技术，提高低渗透率油藏采收率。就稠油油田而言，要发展中深层稠油油藏蒸汽驱工业化应用技术，实现热采方式的转化；开展水平井与直井组合的蒸汽辅助重力泄油技术现场实验，发展化学辅助热水驱和火烧油层等提高采收率技术。２．４钻井技术、地震技术、测井技术、数字油田技术等油气勘探开发工程技术将得到开发为适应深井及复杂地层钻探、保护油层、提高单井产量的需要，要发展全过程欠平衡钻井技术、高温高压钻井技术、气体钻井技术、水平井、分枝井等复杂结构井和大位移井钻井技术，以及小井眼钻井、完井配套技术，要积极开展膨胀管、套管钻井完井及井下增压超高压喷射钻井等新技术的攻关，以进一步提高钻速、节约成本。地震技术要适应山地、沙漠、黄土塬等复杂地貌及前陆盆地山前冲断带、地层岩性陷敝油气藏、碳酸盐岩油气藏及砂泥岩薄互层油气层的勘探要求，进一步提高三维分辨率和储层预测精度及复杂构造成像技术，开展多波分量地震、井间地震、四维地震、纵横波联合地震技术等前缘技术的研究，测井技术要向阵列化、成像化、集成化和网络化的方面发展，重点发展核磁成像测井、偶极横波成像、过套管电阻率成像测井、模块式地层测试、随钻测井等技术。数字油田技术是要适应信息化时代的要求，建立和发展集中储存数据的数据仓库技术、传输数据的网络技术、勘探开发决策系统、虚拟现实技术、企业信息门户技术及企业资源计划系统、电子商务系统等。（编辑张灼威）