浅谈地质工程一体化的应用研究

浅谈地质工程一体化的应用研究

王仁梅

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摘要

地质工程已经成为石油资源勘探和开发，尤其是复杂油气藏的发展方向。这种整合具有非传统性、异质性和多样性等特征。所以，综合地质研究和产业化施工是实现复合油藏增产增效的重要途径。本文阐述了“地质工程集成”的概念，内容，意义，发展现状，以及未来的发展趋势。当前，这一技术的适用领域和尺度还很有限，未来的发展趋势应该是扩大其在多个领域和不同发展阶段的应用，积极培养具备综合地质工程能力的复合型人才。

关键词：地质工程一体化；开发模式；经济效益；一体化总包；地质导向；

引言

地应力和地质环境对岩土工程的作用一直是岩土力学领域的一个重要课题，也是目前国内外研究的热点。项目研究成果将推动地质与工程学科的交叉融合，提升工作效率、降低生产成本。中国石化探区油气资源丰富，分布有多个有利目标，加快该地区的勘探和开采，对改善我国能源结构和保障国家能源安全具有重大意义。

1. 地质工程一体化的研究进展：

“地质工程一体化”就是以提高勘探开发效率为目标，以地质－储层综合研究为基础，优化钻、完井设计，运用先进的工艺，对整个工程实施全方位的管理和施工，实现单井产能最大化，节约投资，实现勘探和开发的最大效益。中国目前及未来的主要发展目标为非常规、非均质性和多样性的各类复杂油藏，因此，开展多学科交叉研究，并将其产业化应用于油田的开发，对于提升油气勘探和开采效率，具有十分重要的现实意义。美国在页岩油气开发方面已有显著成果，北美通过水平井、大体积压裂等更先进的技术，实现了“地质－工程”一体化的重大突破，实现了从“无效”到“有效”的转化。

2. 地质工程综合集成

2.1 综合地质工程设计

改变原有的计划、设计方法，建立协同工作的新模式；通过对地层和地面情况的综合分析，结合地震、岩心、测井等资料，综合评价了“甜点区”。然后，进行井下布井、水平轨迹设计，建立精细的三维地质模型。针对不同的钻井和完井条件，确定了压裂技术的最佳实施方案。基于上述认识，开展油藏压后评价，不断修改三维地质模式，形成动态闭环。

一是钻井、完井等方面存在的问题。本课题拟针对潜山储层，针对钻井过程中钻遇漏失、储层保护等关键科学问题，开展欠平衡精细控压钻井新技术研究，重点开展水平井、大斜度井宽带压裂、缝网改造等关键技术研究，形成适合低渗、低密度油藏高效开发的低成本钻、体积压裂改造技术及其配套措施，加强施工过程中的质量控制，确保目标层段固井质量。二是由于地质因素的影响。本项目拟以潜山地层、岩性及潜山为研究对象，扩展地震资料的有效频带，提高潜山识别的准确性。研究成果可为我国火山岩“甜点”评价和深部低渗油藏开发提供理论依据和技术支撑。三是利用测井数据进行解释。基于上述研究，建立煤系和火山岩储层岩石属性识别和物理性质的综合评价方法。四是强化了地质和工程学科的交叉融合；在此基础上，应强化资料、信息共享、统筹规划、沟通与合作等措施，以提高勘探开发整体效益。由于低渗油藏性质复杂，储层物性差，因此，必须建立一套完整的钻井、录测井、完井、试油、压裂等工艺，通过对该类储层的研究，逐渐形成和完善相应的技术体系，为该类油藏的综合评价和开发奠定技术基础。

钻井工程设计是钻探工作的重要基础，它是开展钻探生产，实现优质安全钻探的基础，同时也是做好单井预结算工作的依据，是钻探工作的指导方针，是钻探施工的技术标准。钻井工程设计的科学性和先进性，关系到井下作业能否顺利进行和经济效益的提高。石油钻井技术的发展，一定程度上取决于钻井工程的设计。在石油钻井施工中，钻井工程的设计、施工、施工等方面都起着举足轻重的作用。为了提高钻井设计的质量，必须搞好钻井设计，保证钻井设计的科学性、先进性和可操作性。在此基础上，重点对套管层数、套管下入深度以及套管与井眼的匹配等方面进行了研究。在钻井施工过程中，对井身结构进行合理的设计是十分必要的。

2.2 综合地质工程学的实施

北美国家通常采用“井工厂”和“产业化”的采矿方式来保证非常规石油和天然气的开发。雷克斯利乌斯等人在二叠纪盆地建立了沃尔福普组的非常规油气田开采模式，并将雷克斯油田作为实例，对比分析了两种开采方式下的油井产能，证明了该模式具有很好的经济效益。吴奇等针对华南页岩气藏的特点，将“质量三角”思想（储层质量、钻井质量和完井质量）分为两期进行，并对其进行了评价。第一步：先对导井、水平评价井进行质量评价，构建品质模型，并根据生产实践，对后一口井的开采方案进行优化；第二步就是建立甲乙双方的治理机制，并以此作为激励措施。

3. 综合集成平台的技术优势

在地质工程一体化录井综合导向施工中，无论在钻前还是在钻中的每一个阶段，最终都必须以满足地质目标为基本标准，在确保工程轨道的可行性与安全的同时，进行技术上的互补与协同，使其成为“地质甜点”与“工程甜点”，并能有效降低水平井的建设风险，提高有利储层的可钻性。

（1）把区划分析法与施工规划法相结合，进行工程方案的优选；

通过地质调查，综合考虑施工难度、工程风险和钻井技术能力，对轨道进行设计和优化（造斜点选择、造斜斜率优化），构建符合地质条件和钻井施工条件的综合施工方案。

（2）运用“线路调整控制”与“结构变化预测”相结合的方式，可加快施工进度。

通过综合运用各个专业的动、静态数据，提前预报，主动优化，运用“余量控制”，“小微调”，“少定多变”等原则，使轨迹平稳，从而大大降低了钻削工作量。

（3）把“有效井眼轨迹拓展”与“油气藏追踪”相结合，改善了油气藏的可采性。

为了使有效油气藏长度最大化，又考虑了水平段的扩张能力，在特殊的录井技术支撑下，在复杂构造环境下，由“目标箱体”向“最佳巷道”转化，增加有利油层的可采率，确保单井产能最大化。

（4）把“轨面学特性”与“井孔风险评价”相结合，为钻井安全提供保障。

在确保钻探目标的基础上，通过钻孔清洁度、地层压力、钻头受力及工艺参数的优化，对可能出现的卡钻、井涌、井漏等风险因素进行预警，并指导施工人员及时采取防范措施，避免工程事故。

（5）实现了“施工现场动态施工”与“多元主体协作支持决策”的一体化，从而提升工程管理效率。

4. 结语

本课题拟在前期研究的基础上，以信息技术为支撑，建立多学科的信息共享和协同，实现前、后两个方面的协同，以“地质导向”为主的综合工作模式，综合考虑各个环节的地质和工程影响，实现综合施工方案的最优，减少施工风险，保障水平井储层的可钻性，提升录井地质导向的科学性，为复杂水平井的顺利开展提供借鉴和参考。

5. 参考文献

[1]刘珊珊.蒋宏伟.赵亦朋.罗光强.地质工程一体化油藏模型高效可视化技术[J].西安石油大学学报:自然科学版,2021,36(4):58-67.

[2]张卫.郑春山.张新华.国外录井技术新进展及发展方向[J].录井工程,2021,23(1):1-4,24.