低油价背景下油田开发研究的几点思考

陈欢庆中国石油勘探开发研究院，北京100083



低油价背景下油田开发研究的几点思考

陈欢庆*
中国石油勘探开发研究院，北京100083

摘要：2014年下半年以来，国际国内油价持续走低，我国油田开发研究工作遇到前所未有的挑战。要破解这一难题，必须转变经营发展理念，在坚持“降本增效”的原则下，科学规划，锐意改革，改变固有的开发生产经营模式。对于油田开发研究而言，通过研究资料的科学规划和录取、基于油田生产实践关键问题合理设置研究项目、持续攻关油田开发前沿方法技术、不断提高油田信息化水平和高素质人才的培养等措施，可以有效降低人力、物力等生产成本。总之，低油价对我国目前的油田开发工作提出了挑战，同时也给油田开发研究转换工作方式提供了难得的机遇。

关键词：低油价；油田开发；能源安全；降本增效；油田信息化

陈欢庆．低油价背景下油田开发研究的几点思考［J］．西南石油大学学报：社会科学版，2016，18（3）：19–26．

Chen Huanqing．Reflections on Oilfield Exploitation and Research in the Context of Low Oil Prices［J］．Journal of Southwest Petroleum University：Social Sciences Edition，2016，18（3）：19–26．

引言

自2014年下半年以来，国际油价持续走低，一路下滑。截至目前，已跌至30美元每桶以下（图1）［1-2］。国内油价受此影响，也一直呈下降趋势［3］。2016年1月16日，国际油价12年来首次跌破每桶30美元大关。国内外石油企业随着利润的急剧下滑，大多提出了“降本增效”的口号，通过大幅削减勘探和生产投资来应对油价下跌的严峻考验。受投资缩减的影响，油田开发研究工作遭遇到前所未有的挑战。

图1　原油平均价走势图

众所周知，目前我国的油气消费量有大半需要进口。根据中国石油经济技术研究院2016年1 月26日在北京发布的《2015年国内外油气行业发展报告》，2015年我国石油净进口量3.28亿吨，增长6.4%，增速比上年高0.6个百分点。我国石油消费持续中低速增长，对外依存度首破60%，达到60.6%。为了保证国家能源安全，国内的油气产量不可能随油价的下跌而缩减，相反，还需要保持在一定水平。然而，伴随着经济的快速发展，能源消费量逐年增加，石油和天然气在能源消费结构中又占据着主体地位，这一点在世界范围内都是一致的（图2），其次是煤炭。其中石油和天然气的消费量呈逐年上升趋势，总量占能源总消费量的百分比大于50%［4］。石油和天然气属于不可再生能源，近年来，由于勘探并未取得重大突破，而开发技术亦没有重大的技术革命，石油和天然气储量以及产量并没有显著增加，因此石油和天然气勘探开发形势十分严峻。概而言之，一方面是国家经济发展对油气需求量的快速增长，另一方面是国内能源缺口的逐渐扩大和原油价格的持续下跌，为了保证国家能源安全，油气产量需要保持稳定，国内石油企业所面临的挑战可谓前所未有。笔者认为，要破解这一难题，最根本的办法只有一个，那就是转变经营发展理念，在坚持“降本增效”的原则下，科学规划，锐意改革，改变目前粗放的油气开发生产经营模式。具体而言，对于油田开发研究，必须主要做好资料的科学规划录取、研究项目的合理设置、油田开发关键技术方法的持续攻关、不断提高油田信息化水平以及高素质人才的培养几方面的工作。

图2　1989—2014年世界能源消费类型图示

1　资料收集和录取的科学规划

1.1梳理已有资料，发掘有效信息

各种基础资料、分析测试资料等的录取以及不同类型关键实验的设置，是顺利开展研究工作的基础和前提，在油田开发中更是如此。在油田开发研究工作中，各种分析测试在项目经费中占据了很大的比例。一般情况下，在开展油田开发研究工作时，都要设计资料录取的方案，设计一定数量的分析测试，以获取研究所需要的资料信息。但是并不是每次研究、每项研究内容都需要重新录取资料。其实在油田投入开发之前，已经在前期的勘探和评价工作中积累了大量有用的资料。在进行油田开发研究、设计初步开发方案或者调整方案时，可以对已有的资料进行认真梳理分析，获取研究所需要的重要信息。这样既满足了油田开发工作的需求，又坚持了低油价下“降本增效”的原则，可谓一举两得。以储层孔隙结构的研究为例，在油气勘探和评价阶段所获取的显微镜下薄片、X衍射等资料就可以直接应用至开发研究工作中来，特殊情况下只需要少量增加一些即可，没有必要大量重新实验去获取资料。

1.2明确生产瓶颈问题，科学规划资料录取方案

科学规划和设计，可以保证研究工作少走弯路，避免盲目性，这在研究资料录取时也不例外。在目前低油价下，研究经费大幅缩减，资料的录取量也应该尽力压缩。但对于决定研究成果准确性和深入性的一些关键资料的录取，却不能打折扣，该取的资料、该做的分析测试一定要取好做好。对于关键资料的录取要少而精，这既保证了研究工作的需要，同时又降低了测试成本。那么，怎么知道该做哪些关键性的分析测试呢？这就需要对目前生产实践中所面临的关键瓶颈问题作深入分析，明确面临的困难和问题是什么。因为油田开发研究的最终目的就是解决生产中迫切需要解决的问题，提高原油产量，减缓递减。目前油田开发研究中面临的主要问题大体包括断裂体系的精细描述、储层单砂体的精细刻画、隔夹层的分布规律表征及有效性分析、剩余油表征等。针对不同的问题，都有对应的资料录取或分析测试要求。对于孔喉恒速压汞测试、CT扫描岩心孔隙结构分析、碳氧比能谱测井、过套管电阻率测井、储层隔夹层有效性物理模拟实验等成本较高的分析测试，可以优选典型井、典型层位或者典型样品进行。最好是严格控制测试或者分析的数量，达到认识孔隙结构、含油饱和度或者隔夹层有效性的目标即可。以目前在储层微观孔隙结构研究中应用的岩心CT扫描技术为例，由于其成本较高，可以根据不同研究区的现状，在新钻的密闭取心井上选择代表性较强的少量岩心样品进行分析，即可以对整个区块储层微观孔隙结构的发育特征有较准确的把握。岩心CT图像直接来自实际岩心，它真实反映了岩心内部的微观结构特征。因此，借助CT图像，就能够对真实岩心内部孔隙空间的发育特征，如孔隙喉道大小、连通性、形态特征等进行分析，从而得到建立数字岩心和孔隙网络模型的重要资料［5］。笔者在进行松辽盆地徐东地区营城组一段火山岩储层微观孔隙结构分析时便采取了这样的思路，取得了较好的效果［6］。

1.3合理设计实验方案，理性解决相关问题

在获取研究资料方面，有一项十分重要的手段就是开展实验研究，这涉及实验方案设计和理性的问题。油田开发面临的难题各种各样，与此相对应，各种实验方法手段也各不相同。以分析注水开发过程中储层变化规律的全直径岩心注水实验为例，需要测试在不同的注入压力条件下，储层物性数据的持续变化。该实验对条件的要求较高，同时研究的时间和费用也较高，因此应该尽量选择有代表性的关键井的目的层段进行，这样可以保证在尽量少的实验花费情况下解决问题。

2　控制项目数量，明确攻关关键问题

2.1优选攻关关键问题

在研究项目的设置方面，应该根据油田的生产特点，选择典型区块，开展技术攻关；对于一些常规的研究，则应该暂缓或者直接应用前期的研究成果，努力做到主次分明，确保在生产实践中取得好的效果。在研究工作中应该严格控制项目的数量，对于面临的类似生产实践问题，应该优选典型区块，开展剖析。这样一方面节约了人力和物力成本，同时又可以降低投资成本。具体到某个油田某一区块，一定要明确油田亟待解决的问题是什么，再据此设置相应的研究项目，避免项目设置的盲目性，从而集中资金、人力和物力资源，解决关键问题，将好钢用在刀刃上。以我国东部老油田为例，目前多数进入高含水期，断裂系统控制着剩余油的分布规律，对其是否进行精细刻画直接影响着各种增产措施的实施和石油采收率的提高。对于长庆油田等，应该重点关注单砂体的精细刻画和动静态裂缝等的定量表征。对于大庆油田外围、吉林油田以及新疆油田、大港油田等，应该重视单砂体构型表征，这些均是制约相关油田高效开发的关键问题。

笔者在进行准噶尔盆地西北缘某区克下组砂砾岩储层研究时，将研究重点确定为储层构型研究，并设计了对应的研究思路（图3）［7］。研究的内容主要涉及四个部分，首先是利用上述资料进行地层的精细划分与对比，建立精细的小层对比与划分数据库；其次是储层构型划分体系的建立；再次是构型配置样式（模式）的建立；最后是在上一步研究基础上总结储层构型配置样式，分析剩余油分布规律，最终总结出一套储层建筑结构表征技术，为储层有效开发和剩余油挖潜提供指导。

图3　准噶尔盆地西北缘某区克下组储层构型的研究思路和流程

2.2持续推进应用技术攻关

以中国石油为例，针对老油田开发中面临的难题，近年来实施了精细油藏描述、老油田二次开发、重大开发试验、水平井规模应用等一系列技术攻关，取得了很好的成效。

精细油藏描述是全球油田开发领域的一项关键技术。精细油藏描述的目的是结合油藏工程的生产动态分析、数值模拟历史拟合量化剩余油的空间分布，为油田制定挖潜、提高采收率的措施提供依据。这一阶段油藏描述的重点是开展微构造研究、流动单元划分以及小尺度的井间参数预测，即建立精细的三维地质预测模型［8］。

老油田二次开发是指当油田按照传统方式开发基本达到极限状态或已接近废弃条件时，采用全新的理念，按照新“三重”技术路线，重新构建油田新的开发体系实施再开发，大幅提高石油最终采收率，最大限度地获取地下油气资源，实现安全、环保、节能、高效开发［9］。

2005—2006年，中国石油在三次采油、提高水驱采收率、稠油热采、低渗透油气田开发等方面开展了16项重大开发试验，其中，有些项目已经取得成功，如辽河蒸汽驱与SAGD、吐哈三塘湖超前注水等。

水平井技术广泛应用于油气田开发的各个阶段，与直井相比可控制更多的可采储量，具有更高的收益，特别是在开发边际油气藏、复杂油藏方面更具有明显的优势。水平井开发技术在20世纪80年代逐渐成熟，进入本世纪以来，水平井发展迅速，目前已成为石油天然气工业发展的主要热点。我国的水平井技术在不同类型油藏进行了先导试验。从1996年起，陆续进行了开窗侧钻水平井、短半径侧钻水平井、分支井钻井及开发技术等方面的研究，初步形成了一套适合我国油气藏特点的水平井开发技术。进入21世纪，国内水平井技术应用进入快速发展阶段。水平井油藏地质优化设计、水平井井眼轨迹测控、水平井油层保护、水平井完井采油等技术日益完善，自主创新能力进一步增强。胜利、辽河、大港、大庆、长庆、新疆、塔里木等油田，利用水平井在底水、复杂断块、裂缝、低渗、深层、薄油层、稠油等油藏应用取得较好效果，显示了水平井巨大的应用潜力，促使水平井应用规模大幅度增加［10］。总之，精细油藏描述、二次开发、重大开发试验、水平井规模应用等研究，在油田高效开发中已经发挥了十分重要的支撑作用，应该继续坚持，持续推进，不断提高石油采收率，提高油田开发的水平。

2.3针对开发关键共性问题联合攻关

在条件允许的情况下，地质背景和开发条件类似的油田之间可以开展联合攻关，实现优势互补，成果共享。以中石油为例，目前在地质研究时遇到的共性问题之一就是单砂体的精细刻画。如果不同油田都设置单砂体构型表征的课题，那么在公司层面势必造成项目设置的重复，既浪费了人力物力资源，又不利于研究成本的降低。笔者建议，具有类似问题的油田，可以联合申报课题，协同攻关，做到资源和成果的共享，这样既发挥了不同油田各自的研究优势，形成科研力量的优势互补，又在公司层面有效降低了项目设置的数量和经费成本，可谓一举多得。

3　前沿关键方法技术攻关，降低生产成本

方法技术的进步，不但可以破解生产实践难题，同时可以大幅降低生产成本，满足目前低油价下“降本增效”的迫切要求。油气田开发过程是一项系统工程，在这个过程当中可能面临各种各样的难题，随之也产生了不同的方法技术攻关方向。面对低油价和降本增效的压力，油气田开发工作应该梳理生产实践中面临的亟待解决的难题，开展相应的方法技术攻关，通过方法和技术的进步来解决生产难题，降低生产成本。

目前，油田开发研究中的前沿关键方法和技术，主要包括：基于水流优势通道研究基础上的注水治理、利用四维地震对油田生产过程以及剩余油分布规律进行检测、利用CT扫描和数字岩心技术对储层微观孔隙结构的刻画、利用地震沉积学对储层单砂体在空间的发育规律进行描述、利用注入CO2扩大波及体积驱油提高石油采收率［11］、基于训练图像分析的多点地质统计学地质建模等。对于国内大多数老油田而言，注入水无效循环是一个亟待解决的难题。由于目前国内的多数油田还是以注水开发为主，因此怎样注够水、注好水是每位研究者都必须重视的问题。在实践中，注入水有很大一部分并没有起到驱油的作用，而是从注水井沿着水流优势通道直接进入采油井被抽出，这就是所谓的“无效水循环”，由此而造成的成本损失在全国范围内每年估计超过数百亿元。

目前注水问题已经得到多数油田的重视，其中包括利用化学剂封堵水流优势通道、在地层精细对比和隔夹层精细刻画基础上的精细分层注水等研究正在积极探索之中。1998年曾洪流等首次使用了“地震沉积学”一词，认为地震沉积学是利用地震资料来研究沉积岩及其形成过程的一门学科。它是继地震地层学、层序地层学之后的又一门新的边缘交叉学科。90°相位转换、地层切片和分频解释是地震沉积学中的三项关键技术［12］。

简而言之，地震沉积学就是结合井震资料，建立高精度的等时地层格架，在此格架内，通过低层切片进行沉积学分析，精细刻画不同沉积相带在平面上的分布规律，以达到精细刻画砂体分布，预测储层的目的。目前，地震沉积学在油田开发单砂体刻画研究中还处在初级探索阶段，相信随着技术的不断进步和发展，地震沉积学在油田开发中的应用会越来越广泛。再以CO2驱油提高采收率研究为例，利用CO2驱油主要是实现混相驱。所谓混相驱就是向油层中注入能与原油混相的流体。混相后仅为一相，因而两种流体间没有界面和表面张力，残余油饱和度就会降到最低值。混相后在驱替的化学剂与被驱替的原油之间形成了一个化学组分与超临界CO2和原油完全不同的段塞（图4），这个段塞可以更高效地驱替原油。CO2混相驱可以满足一些油田对注入化学溶剂的苛刻要求，我国在新疆、江苏、中原、大庆、胜利等油田已经开始现场试验。在中国石油吉林油田已经建成了效果较为明显的矿场试验区［13］。

图4　CO2驱油提高采收率的机理

4　借助信息化技术，实现降本增效

信息化是社会进步的必然要求，油田开发也是如此。目前，随着计算机技术的不断进步，油田开发工作的信息化水平不断提高，许多油田甚至提出了“数字油田”的口号。与油气勘探和评价工作相比，油田开发研究数据量巨大。毋庸置疑，信息化（数字化）程度的提高，极大地提高了油田开发工作的效率。1999年末，大庆油田首次提出了数字油田的概念。2000年6月，数字油田的概念和建设目标被正式确认并作为企业发展的一个战略目标，其基本理念得到了业内普遍认同［14］。数字油田是“数字化了的油田”，它是一项系统工程（图5），主要从IT基础设施和空间数据基础设施建设出发，支撑整个油田勘探开发以及采油和地面集输等方方面面，保证油田生产经营过程涵盖的油气勘探、开发生产管理、钻井、测井、采油工程、井下作业、油田化学、油藏地质、油藏工程、法律和规范、经济评价、土地、HSE、地面集输、油田管理、企业战略和经营等不同环节都能实现信息化。数值油田主要包括三方面的内容：（1）数字地表、数字地下（数字构造、数字圈闭、数字油藏、数字井筒）、数字地面建设（数字管网、数字集输、数字油库等）；（2）油气勘探开发研究过程的数字化；（3）油田经营管理过程的数字化（ERP等）［15］。

作为数字化油田十分重要的组成部分之一，油田开发直接关系到产量和效益，所以其信息化（数字化）就显得格外重要。油田开发信息化水平的提高主要包括以下几个方面：（1）将以前主要以纸质存储为主的资料进行数字化处理，通过移动介质存储，随时调用。（2）研究过程的数字化。通过计算机和互联网，将不同的研究者联系在一起，协同攻关，最终形成油气田开发方案并付诸实施。（3）研究成果的信息化。将不同研究者的攻关成果放在统一的信息化平台，不同研究者都可以调阅和学习，后续的研究可以直接建立在前人研究成果之上，极大地节约了人力和物力成本，同时可以有效缩短项目研究周期，加快研究成果的应用进度。（4）油田开发过程动态监测的信息化。可以通过各种先进的技术手段，对油田开发生产实践过程进行监测，及时发现生产中出现的问题和新的变化，使研究者做出快速反应，对相应的生产措施进行调整和完善，有效节约时间成本，避免不必要的损失。以解决油田生产实践中出现的问题为例，以前可能需要将各种现场资料汇总，聚集不同领域的专家开会讨论，或者请专家到现场直接解决问题、指导生产。但是，目前这种情况已经有了很大的改观。如果油田建成了统一的信息化平台，不同领域的专家可以在自己的办公室内通过互联网开展“会诊”，很直观地解决各种生产问题，这样就极大地节约了人力和物力成本，同时使得油田开发快速应对各种问题的能力大大增强。再以油田开发研究中地质建模为例，在10年前，建立一个一般地质模型的运算时间可能需要12小时甚至更长，而在目前，伴随着计算机技术的进步，相似的计算可能只需要不到1小时，这无疑会大幅度降低人力和物力成本。

图5　数字油田的主要业务构成

5　建设高素质人才队伍，高质量完成油田开发研究工作

研究者的素质决定了研究任务的顺利实施和高质量完成，在油田开发研究中也是如此。要取得高水平的研究成果，首先应该建设一支高素质的研究人才队伍。这就要求管理者在保证日常工作任务的同时，充分重视研究者的培训和培养。具体的措施包括举办不同层次和内容的培训班，定期召开各种油田开发研究方向的学术研讨会，开展各种软件操作技能大赛等。通过这些培训和比赛，使研究者能够与国内外专家学者进行面对面交流，在竞争中相互学习，不断提高自身科研素质，能够胜任油田开发研究中的各种困难和挑战。在目前低油价的背景下，员工的培训和技术交流显得更加重要。通过个体素质的提高，可以有效降低人员成本，为“降本增效”的目标作出贡献。同时，通过交流和沟通，集思广益，可以为油田开发研究共同献计献策，更有效地促进各项研究任务的完成。

6　结语

低油价对目前油田开发工作提出了挑战，同时也给工作方式的转换提供了难得的机遇。在“降本增效”原则的要求下，在油田开发研究工作中，应该抛弃以前那种粗放的油田开发生产理念，努力将油田开发工作做精做细。要实现这个目标，关键问题是在油田开发整个过程中始终做好科学规划和管理。从一开始资料的录取和实验的设计，项目的设置和关键攻关问题的确立，再到前沿方法技术的探索、油田开发研究的信息化以及高素质人才的培养等，都需要始终坚持“降本增效”的原则，在这个原则的指导下科学规划，合理设计。只有这样，才能在低油价的大背景下，实现油田科学高效开发，应对低油价的严峻挑战。

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编辑：文彦元

编辑部网址：http：//sk.swpuxb.com

Reflections on Oilfield Exploitation and Research in the Context of Low Oil Prices

Chen Huanqing*
Research Institute of Petroleum Exploration & Development，China National Petroleum Corporation，Beijing，100083，China

Abstract：As the oil prices at home and abroad have been falling since the second half of the year 2014，exploitation and research work in China’s oilfields are faced with unprecedented difficulties and challenges. To tackle the decline in oil prices，we need to make scientific plans and adhere to reform on the principle of reducing costs and increasing benefits if we are to change the existing model of exploitation and operation. As for researches on the oilfield exploitation，we need to choose scientific research materials，set reasonable research programs according to key issues in oilfield production，keep working on advancing techniques in oilfield exploitation，improve informatization level in oilfield operation and to foster high-quality talents. By doing so，production cost including manpower and material resources can be reduced. To sum up，due to low oil prices，we have encountered challenges in oilfield exploitation，but at the same time have acquired opportunity to switch to new approaches in researches on oilfield exploitation.

Key words：low oil prices；oilfield exploitation；energy security；reducing costs and increasing benefits；informatization of oilfield

DOI：10.11885/j.issn.1674-5094.2016.02.26.01

文章编号：1674-5094（2016）03-0019-08

中图分类号：F407.22

文献标志码：A

*收稿日期：2016–02–26

作者简介：陈欢庆（1979–），男（汉族），陕西武功人，高级工程师，研究方向：油气田开发。

基金项目：中国石油天然气股份有限公司勘探与生产分公司“2015年股份公司精细油藏描述跟踪项目”（2015–40217–000012）。