技术创新是油气田高效开发的永恒主题

    有幸参加在莫斯科举行的第21届世界石油大会，会议涉及面之广、规模之大、层次之高使自己感受颇多。在各类会议中，涉及油气田勘探与开发的新技术、新方法、新领域仍然是讨论的主题。其中，老油田新契机、水力压裂的最佳实践、上游创新的下一次浪潮、先进的钻井与生产技术、一体化油藏管理与监测等专题都表明技术创新是油气工业可持续发展的保证，在塑造油气工业发展中发挥了重要作用。

    作为技术论坛“老油田新契机”的主持人之一，通过与BP在全球气驱项目的实施方法与实践、丹麦技术大学的聪明水连续自动注入装置和在线电阻率及流量测量技术、德国的耐高温的生物聚合物等论文作者的讨论，开拓了视野并认识到老油田提高采收率的途径还有许多值得我们借鉴与学习的经验。

    特别是来自沙特阿美石油公司的托马斯·拜耳《2020年油藏数值模拟与模型发展展望》和俄罗斯JSCIGiRGL的亚历山大·哈弗金《EOR/IOR纳米技术应用：现在与未来》的发言与讨论，使我们对于在全球油气田开发领域的前沿技术的展望有了更新的认识和指导。

    托马斯·拜耳认为，一体化的油藏数值模拟技术包括盆地模拟技术、钻井模拟技术和油藏模拟技术，其中，盆地模拟技术是评价与预测油气资源潜力的关键，钻井模拟技术是降低钻井成本、提高井下数据的关键，油藏模拟技术是提高采收率、实现油田价值最大化的核心手段。他分析表明：盆地模拟技术用于确定烃类的形成、运移、封闭和圈闭、描述生油与充填过程以及古油水界面，从而确定新的油气储层或岩层，降低油气勘探的风险。目前，盆地模拟可处理千万至亿级节点规模，到2020年预计可处理10亿网格节点规模。

    钻井模拟技术是通过钻井建模和过程模拟提高钻井质量，并借助随钻测量手段确定油藏特征。目前，钻井模拟技术存在一定的缺陷：一是在钻井设计及泥浆系统的模拟中组分不完整；二是为提高模拟速度、缩短运行时间采用简单的钻井模型代替复杂耗时的高级钻井模型；三是目前的随钻监测系统预测能力较弱。

    未来钻井模拟向全耦合、实时处理方向发展，即通过有限元模拟，实现钻井过程与地下地质力学模型耦合、岩屑传输与流体动力学的耦合。在应用上，实现随钻实时监测与钻井模拟耦合，通过实时监测数据与钻井模拟计算数据的对比分析地层稳定性、确定井筒失稳，实现早期预警和措施处理，从而降低钻井成本和提高井下数据的利用价值。

    非常规油气资源的投入开发和水力压裂工艺的实施，为油藏模拟注入了新的活力，目前的油藏模拟模型，或来自简单的理论模型，或借用常规油气资源开发模型，不适应非常规资源的开发。未来的油藏模拟技术向以下几个方面发展。

    1.精细水力压裂模型

    建立精细水力压裂与油藏模拟的耦合模型，较好地描述裂缝流动通道实现对裂缝、井措施和井设计的优化设计。

    2.精细流动和开采模型

    建立微观尺度/宏观尺度的物理模型，如纳米尺度流动模型、HPC的分子模拟以及PVT性质与传递模型，改进模拟的精度。

    3.快速和高保真油藏模拟

    油藏模拟是油藏管理的主要技术手段，为实现精细模拟油田开发过程，分辨率和速度有待进一步提高。目前世界上最大的模拟规模是沙特阿美石油公司使用500计算节点进行的十亿网格规模的模拟，计算耗时12个小时。

    未来发展方向是形成高效快速的数值模拟非线性、线性求解技术及GPU/CPU并行技术，实现2000+核的大规模并行，从而改善复杂油藏数值模拟的运行性能，满足油藏模拟的快速和高保真、高分辨率的模拟。

    亚历山大·哈弗金认为，纳米科学技术经半个多世纪的发展，成为了具有前沿性、交叉性和多学科特征的技术，是21世纪最重要的科学技术，纳米油气现象、基于纳米材料和工艺的纳米油气技术等方面都有一定的发展和应用。在纳米技术应用的过程中，更多的纳米尺度的物理化学现象将会显露。伴随着纳米科技的进步，人们将会利用新的纳米现象来设法提高油气采收率。

    他指出以下是油气纳米技术可能的发展方向:（1）岩石中黏土成分的影响规律；（2）岩石润湿性调控；（3）纳米储集系统研究；（4）降低注水和采油的功耗；（5）对纳米复合材料的应用；（6）疏水性的纳米流体，纳米试剂，纳米粉末等；（7）油气工业的整体生态相容性等。

    总之，第21届世界石油大会让我们收获较大。取长补短、不断创新是我们全面建成世界水平综合性国际能源公司的有效途径。

    （作者：刘合，为中国石油勘探开发研究院副总工程师）