地质工程一体化现场技术应用

董 蕾

（大庆钻探工程公司地质录井一公司，黑龙江大庆 163411）

地质工程一体化是油气田勘探开发的发展趋势，特别是针对复杂油气藏开发。“地质”泛指以油气藏为中心的地质—油气藏评价等综合研究；“工程”是指勘探开发过程中工程技术措施及解决方案。地质工程一体化概念的提出是针对目前地质与工程人员工作内容和行政划分上过于泾渭分明，造成信息“孤岛化”的情况。

地质工程一体化概念比较广泛，以效益为核心，油藏地质、钻井、录井、压裂、作业实施一体化交互信息处理，及时调整优化所有环节，实现储量整体提升。过程主要包括三个方面：油藏精细刻画、工艺精准设计、现场实时调整。在区块、平台和单井三个层次，优化工程效率与开发效益，从而实现增产增效的目标。

地质工程一体化首先是指石油装备制造和工程服务一体化，这意味着工程服务所用的主要设备基本都可以自己生产，比如七千米钻机、九千米钻机及相关配套设备。第二是井筒技术一体化，钻井、固井、测井、录井、完井这一套井筒技术是一个系统工程，为开发和勘探做好服务。第三是石油工程和勘探开发一体化，公司目前进行勘探的区块，基本上都是用了自己的工程队伍，我们对自己的区块进行开发设计与解释评价。

1 地质工程一体化的现状

中国油气行业目前和未来的主要资源目标是各类不同的复杂油气藏，其具有非常规性、非均质性和多样性的特点，因此将多学科地质综合研究以及大规模工厂化工程施工的有效结合，是油气行业技术管理者实现复杂油气藏增产增效的关键。美国在页岩油气开发方面已经获得成功，在北美油气勘探阶段，使用的都是比较先进的技术，例如：水平井钻井、大规模体积压裂等，使用地质工程一体化的形式，在非常规油气勘探中获得较大的突破，将以往认为没有价值的技术变成现实可行的技术。

我国非常规的复杂型油气藏资源比较丰富，当前，借助国外比较先进的技术，已经步入非常规油气资源的开发实践阶段，但还是存在着技术不先进、管理不合理的情况，对勘探开发有一定的负面影响，所以还是需要不断的研究试验，找到高效的勘探开发形式。

首先的问题是资料的整合与收集，我们的智能数据化平台怎么能够对工况及时、准确的监测和控制，能够在任何时间、任何地点看到实时的数据，从而下达措施是关键，资料的规范化、统一化也是重点。其次是地质与工程的相互配合，地质方面重要的是地质模型的建立与应用，通过建立的模型，能够快速地识别钻头所在地层位置，通过模型进行预判，指导下步的工程实施。

按照“地质工程一体化”的理念，开发建设的地质工程一体化决策支持系统，将信息技术与地质研究业务深度融合，构建全流程数字化研究工作环境，为井位部署与方案设计、随钻地质导向等工作提供综合性平台，可使综合效益得到显著的提升，这种“地质工程技术一体化总包模式”使得具有地质、工程双重挑战的非常规油建井建产工作实现跨越式提升。

2 地质工程一体化的应用实例

目前，实施地质工程一体化的工作形式还是要有基础工作作为支撑，一方面我国的勘探开发技术已经变得比较成熟，另一方面可以参考国外油气藏资源开发的成功经验，将我国的实际情况和国外的先进技术结合在一起，经过不断的研究试验，有效提高勘探开发效率，减少操作投入的资金，这是面对油气勘探开发难度日益加大情况下的最好选择。

例1：大庆油田在伊拉克某区块油田提供钻井地质一体化大包合同，该区块设计井深5000m左右，钻遇地层多，岩性变化大，其中钻遇盐膏层、纯页岩层、泥页岩夹层、燧石层、沥青层等，密度窗口1.05～1.75g/cm3，是开发难度最大的区块之一，针对区内不稳定地层，现场地质工程人员开展常规三轴试验（表1、表2），模拟井下温度、压力条件，求取岩芯的静态弹性模量、静态泊松比等相关参数，开展地层坍塌压力研究，优化钻井液密度窗口：共选取11块岩样开展力学分析，覆盖石膏、泥灰岩、页岩、灰岩、白云岩等区内主要不稳定岩性。

表2 三轴实验数据

确定静态弹性模量，利用测井数据进行数值模拟，进行地层坍塌压力剖面预测（图1）。依据地层坍塌压力预测结果结合区内邻井实钻地层压力、破裂压力数据，确定合理钻井液密度区间，实现井壁力学稳定。

图1 静态弹性模量和静态泊松比曲线

例2：大庆油田在国内某区块油田提供EUR 产能大包合同，该区块设计井深4500m左右，目的层有多套源岩供烃，源岩条件好；发育多套相控型白云岩储层，储层条件好；多套生储盖纵向叠置，成藏匹配好，资源潜力大，在工区气测显示强烈，展示出良好勘探潜力。在勘探过程中地层将钻遇高低不同压力系统，本区邻井地层气显示频繁，且气显示层井漏段也较多，钻井液安全密度窗口窄，井控风险大。前期施工过程中井眼畅通性差，修整井壁导致划眼时间长，多口井发生多次卡钻、井漏事故，两口井被迫填井侧钻，经济效益损失严重。

现场利用信息技术建立录井工程参数网络共享平台，实时传输现场所有地质、工程参数，并及时整合对比分析，预判地质情况，调整工程参数，实现现场操作人员—专家团队信息交互时差归零，对发生异常情况能快速响应、精准研判、及时决策。在后续施工过程事故大量减少，极大地提升了经济效益。

应用EISC 是短期内能快速见效的工作，尝试性围绕地质工程一体化业务，应用EISC 或者搭建远程决策环境开展油藏描述、地质导向、地质跟踪、指导钻井施工、发现油气。应用EISC，既能推进EISC实质化运行，充分发挥专家远程指挥决策作用，对现场技术指导促进生产，同时也是地质研究工作的宣传窗口，具有很好的社会效益。

在我国塔里木油田超深、超高压钻井，四川盆地的页岩气开采，鄂尔多斯低渗透油气藏的开发等，都在不断的尝试使用地质工程一体化操作形式，提升单井的产量，降低无效投入，取得好的经济效益。

3 地质工程一体化发展方向

目前地质工程一体化应用领域及规模仍然有限，下一步要逐步实现一定程度上的标准化，从而实现工厂化模式的高速开发。一是加强油藏精细刻画方面技术成长和培训，重点可能突出是地质建模工作包括井区模型建立、校正调整，断层、缝洞发育带预测以及防漏、防塌等工程风险提示；二是深化地质导向技术，突出发挥轨迹优化、预判调整中的作用和价值；三是推进工程预警相关技术研究应用工作，重点包括现场工程异常预警系统及远程专家会诊平台建设；四是提升特殊地质引发钻井工程问题分析能力，如深层气井中完固井后漏气点的查找分析。

针对隐蔽油气藏的有利目标勘探难度大，对勘探部署、工程技术要求高的特点，可综合多种资料优势互补，形成高精度联合成像的油藏建模核心技术，建立动态精细油藏模型，利用快速分段高效压裂管柱、低压裂液伤害为核心的立体缝网压裂工艺技术，提高压裂体积和单井产能。

在综合三维建模方面，如三维地震模型与地质模型的结合，三维数据和二维数据甚至点的模型进行融合，建立完整的工程—地质一体化模型，充分预测异常高压、蠕变地层、底层破裂压力，优化泥浆参数，在建模过程中向工程技术方向延伸，注重地应力、岩石力学的精细描述，指导工程施工钻具组合与钻头优选。

在工程分析优化方面，围绕勘探工程开发，开展数据管理工作，未来的趋势，掌握数据就是掌握生产力，因此在建设初期，我们就需要进行数据汇集、治理、模型、方案存储，知识库建立，打通数据共享渠道，为未来智能地质研究建设好数据底座，将信息技术与地质工程一体化研究业务深度融合，构建全流程数字化研究工作环境，为井位部署与综合方案等工作提供综合性优选分析决策平台。

4 结束语

围绕勘探工程开发全产业链，长远来看开发与实践是重中之重，如何开发与实践，人员的素质是重点，要对物探、地质、钻井、录井、测井、固井、储层改造、产能建设、经济评价等相关知识进行学习，拓展知识面，并通过对实际工作中遇到的问题，与相关地质、工程等方面的专家沟通，对新需求、新要求用计算机或者数学的方法进行实现，满足一体化工作。

地质工程一体化是一个复杂的团队工作，在团队内部需要具备一批素质高的地质工程师和油气井工程师，涵盖多学科人才，突破组织架构、学科限制，通过多角度、多层次的探讨研究，不断创新发展实践，助力大油气田开发建设。