踏一程山水 繪地質春秋

干思思

我國是世界上最早發(fā)現和利用石油的國家之一，但由于地域廣闊、地質條件復雜多樣，石油、天然氣等重要能源的勘探、開采一直以來面臨著源源不斷的挑戰(zhàn)。早期，理論知識和技術手段相對匱乏，人們大都憑借經驗尋找油氣田，然而石油和天然氣在形成初期呈現分散狀態(tài)，必須經過遷移、聚集才能形成可供開采的工業(yè)油氣藏，這就使油氣工程開發(fā)成為一件資金、人力投入高度集中，同時風險性高的事情。

一直以來，如何利用理論和技術預判，以少量投入獲得高回報是整個石油行業(yè)共同關注的問題。怎樣才能避免“撲空”開采，不得不提的便是油氣藏描述研究。這是一種針對油氣藏的綜合評價和研究，是油氣田開發(fā)的核心工作，經幾十年實踐證明，能夠有效提升石油領域的作業(yè)精度。

“它強調的是利用最先進的技術進行描述油氣藏的各種特征，并且隨著技術的提升，這種描述的應用范圍也越來越廣泛，從油氣田的勘探、評價到開發(fā)各個階段……”在有著多年從業(yè)經驗的王志章看來，深挖油氣藏描述問題，融合先進技術手段推動相關技術發(fā)展勢在必行，是一項利國利民的事業(yè)。30多年來，他也一直致力于此，無論什么時候都以國家迫切需求為出發(fā)點，深入不毛之地，將中國油氣地質發(fā)展推向更高、更強的舞臺。

油氣藏描述助力“直接”找油

任何一項概念或技術皆不會憑空產生，對油氣藏描述研究而言也是如此。作為20世紀70年代的產物，它一經問世就以高適配性、效果顯著等特點迅速在油氣地質勘探與開發(fā)行業(yè)站穩(wěn)腳跟。

根據王志章介紹可以了解，油氣藏描述研究誕生于國外，最早由斯侖貝謝等海外公司提出并開展軟件系統(tǒng)研究、地區(qū)應用推廣等。它運用地質、地震、測井和生產動態(tài)信息等資料，借助計算機技術，通過在三維空間內研究和定量描述油氣藏開發(fā)地質特征，實現對不同勘探和開發(fā)階段的油氣藏多學科綜合研究及評價。以往的勘探開發(fā)實踐表明，勘探與開發(fā)工作成敗的關鍵在于對油氣藏認識是否符合客觀實際，這使“對油氣藏的認識”成為貫穿各個階段的主要任務?；谶@樣的理解，以美國、法國公司為首的油氣藏描述研究于1980年前后快速拉開帷幕，并且在油田動態(tài)監(jiān)測、最終采收率評價及剩余油分布規(guī)律等研究層面取得了較大的進展。

國際上，油氣藏描述發(fā)展如火如荼，國內的石油地質工作也隨著大慶油田的開發(fā)進入一個嶄新的階段。20世紀60年代，當時國內尚沒有油氣藏描述概念，計算機技術也并未廣泛應用，但在地層構造、對比、沉積等地質研究中，人工解釋測井曲線數據、物探資料及利用實體模型油氣藏地質特征等綜合研究手段已經存在，這些恰恰符合油氣藏描述研究的范疇?！坝蜌獠孛枋龈拍钫奖灰M到國內，大概在20世紀80年代，是一批搞測井研究的老專家最早使用的?！蓖踔菊抡f。

緊接著隨著石油工業(yè)的發(fā)展，油氣藏描述研究相關工作在國內越發(fā)得到重視，包括中國石油勘探開發(fā)研究院、中國石油大學等多家單位投入研究，其技術發(fā)展更被列入“七五”國家重點科技攻關項目。也正是這個時候，王志章進入華東石油學院勘探系工作，之后還有幸參加了首次國家級油藏描述攻關項目。他回憶說，當時作為初學者主要是抱著學習的心態(tài)，接觸到勝利牛莊油田油氣藏描述的相關工作，也切實感受到科研攻關的不易，“從1986年到1989年，因為計算機技術等不成熟，上百研究人員花費四五年的時間才把油氣藏描述清楚”。

直到1990年前后，隨著計算機的發(fā)展特別是高速工作站的建立，油氣藏描述技術才真正步入大發(fā)展階段?！坝嬎銠C技術的提升是一方面。另一方面，以往在油氣藏描述范圍內，地質、物探、測井、油藏工程、數學等專業(yè)均會涉及，但這些專業(yè)之間由于沒有建立強聯系，就會出現盲點。所以，在進行油氣藏描述研究的時候，注重專業(yè)間的結合十分重要，比如說測井與地質專業(yè)的結合、地質與地震專業(yè)的結合……”王志章解釋說，高速工作站恰好就是多領域融合的一個代表平臺，能夠將地質、地球物理、工程等領域整合到一起進行工作，不但提升了單位工作效率，而且促進了油氣藏描述成果的廣泛應用。

他還強調，油氣藏是一個實實在在的整體。研究人員不可能因自身的專業(yè)單一性，就將它的某一部分劃分出來研究，而是必須從整體角度出發(fā)考慮問題?！皩嶋H上，我們最終的目的就是充分利用地質、地震、測井、油藏工程等資料，借助計算機，利用精確的數學方法，將油氣藏描述刻畫清楚，這和中醫(yī)診治講求的望聞問切有著異曲同工的道理?！?/p>

立地生根，多專業(yè)傍身

研究的整體性、不割裂，注定了油氣藏描述的高復合性，也需要相關從業(yè)人員具備多學科基礎和素養(yǎng)。于是，王志章在地質專業(yè)畢業(yè)后，果斷地投身地質與地球物理研究，開展地震資料的處理、解釋等工作?！奥?，我就發(fā)現地震資料可以幫助人們解決很多問題，把前期的地質知識和地球物理信息結合在一起，能夠使地質學家的諸多難題得到較好的解析?！?/p>

基于這樣的認識，王志章碩士畢業(yè)后想要在地震、地質專業(yè)融合方面做些事情，但當時國內正在開展的課題項目，并沒有給他提供適合一展拳腳的機會。出于對自身知識儲備的強化、擴展的目的，他任職中國石油大學后，進行了7年測井資料處理、解釋，雖然同屬于油氣藏描述范疇，但對他而言還需要一個新的認識、摸索的過程。

在不斷學習、深化專業(yè)研究的階段，王志章的項目工作也在有條不紊地進行。結合前期的地質、地震、測井專業(yè)基礎，他從多角度考量油田的油氣藏描述問題，在全國各地區(qū)的油田奔走，攻關了多項國家及省部級課題。從中國的東部油田到西部油田，王志章所在團隊憑借“牛莊油藏描述”“棗南油田油藏描述及儲層評價”“改善棗園油田開發(fā)效果”“關鍵井研究及多井評價”項目，在1994年、1995年兩年間，分別獲得了中國石油集團公司科技進步獎一等獎、國家科技進步獎二等獎、山東省科技進步獎二等獎。與此同時，王志章作為技術骨干參與的“視標準層構成與測井資料數據標準化”也獲評國家“八五”優(yōu)秀科研成果。

1998年，王志章博士畢業(yè)，扎實的專業(yè)基礎和豐富的研究經驗讓他對油氣藏描述有了更多的認識和見解。他說，這個過程好比盲人摸象，從一個角度出發(fā)了解的只能是局部，掌握的層面越多，將各方面的知識結合在一起才能對油田做出一個系統(tǒng)描述和評價。他感謝自己多年的專業(yè)所得，同時將技術、人脈層面的積累看得格外重要，“做任何事情不可能一蹴而就，幾十年的技術、經驗也好，別人的認可也好，都是一步步得來的”。

他從不滿足于已經取得的成果，眼睛盯著的是國之所需，所以當21世紀復雜油氣田研究成為國家攻關重點，王志章也理所當然地投身其中?！皬碗s油氣藏可以歸結為六類：一是致密油氣藏，包括致密砂巖油氣藏、火山巖油氣藏；二是碳酸鹽油氣藏，以大型碳酸鹽油氣藏為主；三是含水油氣藏，主要指高含水、特高含水油氣藏；四是稠油、特稠油油氣藏；五是多層砂巖油氣藏；六是極復雜斷塊油藏。我們的工作就是圍繞這些油氣藏描述開展，主要油氣水層的識別、定量表征及預測技術等創(chuàng)新、優(yōu)化?！?/p>

細化到詳細的攻關問題，王志章認為，油氣藏描述可簡單劃分為六部分，即格、儲、流、藏、動、油。這些部分有著不同的含義，王志章解釋說：“格代表著整體的地層、構造與沉積格架，相當于人體的骨架；儲就是儲層，等同于人體的肌肉；流是指流體，相當于人體血液；藏指的是油氣藏的規(guī)模、類型、模型；動是指油氣藏在開采過程中的變化，具體要搞清楚變化的原因、趨勢；油則是說油田開發(fā)到一定程度，需要針對剩余油的分布特征等進行再描述?！泵嫦蜻@六個方面，王志章組織團隊進行技術研究，推動了行業(yè)技術的發(fā)展，特別在儲層研究方面，他們還提出了相控儲層對比及預測、有效儲集空間評價、視標準層構成與視儲集空間構成、概率相與概率流動單元等新觀點與新理論，發(fā)展并完善了碩、博士導師張一偉、熊琦華教授提出的儲層巖石物理相及油藏滲流地質學新理論。

深耕不輟，身披榮光

概念、技術的發(fā)展讓王志章團隊的研究不斷邁向新臺階，優(yōu)秀的研究成果也幫助他們獲得了更多的選擇權，在多項石油公司全國對外招標項目中，他們脫穎而出。也因此，從1987年開始，王志章陸續(xù)進行了20多家油氣田200余個油氣藏的攻關項目，研究成果、足跡遍布大江南北，獲得了包括國家科技進步獎二等獎、北京市科技進步獎一等獎等幾十項榮譽。

在這些獲獎項目當中，尤為值得一提的是“大型致密油氣藏評價開發(fā)一體化關鍵技術及應用”研究。在石油工業(yè)充滿挑戰(zhàn)、機遇和競爭的形勢下，在油氣田評價和開發(fā)相關技術逐步多元化、專業(yè)化的境況下，王志章領銜中國石油大學、中國石化股份公司華北油氣分公司、中國石化股份公司西南油氣分公司等單位組成的項目團隊，面向鄂爾多斯盆地大牛地上古多層疊置極強非均質致密砂巖氣藏、盆緣杭錦旗上古復雜帶致密砂巖氣藏、四川盆地西部侏羅系復雜河道致密砂巖氣藏評價與開發(fā)難點，依托國家“十一五”“十二五”重大項目、中石化重點科技項目開展攻關研究。

他指出，在“十五”期間，我國在鄂爾多斯盆地、四川盆地的天然氣勘探開發(fā)初見成效，但如何擴大生產規(guī)模、實現產能接替與穩(wěn)產，高效評價、開發(fā)、建設大氣田是一項十分艱巨的任務，屬世界級難題。也因此開展系統(tǒng)的大型致密砂巖氣評價與開發(fā)一體化關鍵技術研究及工業(yè)化應用，意義重大。

在研究過程中，面對不同類型致密砂巖氣藏富集規(guī)律不清、單一河道刻畫精度差、儲層質量評價難度大等難題，他們以沉積巖石學、層序地層學、地球物理學、滲流力學等為指導，綜合應用地質、物探、測井、錄井、測試等多學科信息，以勘探、開發(fā)大數據為支撐，開展氣藏三維空間格、儲、流、藏、動、產等定量化描述。

“我們對油氣藏的研究是建立在長期理解之上的。每個油氣藏有自身的特點，做科研就是要考慮針對它的特點，應該從哪些方面入手，又有哪些技術行之有效。”在王志章看來，沒有一勞永逸的技術，不同油氣藏哪怕同一“病情”也會有“體質”的差異。“致密砂巖油氣藏最大的難題就預測，儲層與非儲層難以精準確定，優(yōu)質儲層在哪里？哪些區(qū)域含氣，哪些不含氣，這都是需要下功夫的。”

經過多年攻關，王志章和他的項目團隊取得了多項創(chuàng)新性技術成果：他們突破技術瓶頸，創(chuàng)建了強噪弱信號目標處理技術、多域多屬性疊置河道期次剝離與三維空間雕刻技術，實現了特定區(qū)域的識別能力和儲層預測精準度的大幅度提升；立足致密砂巖氣藏有效儲層預測難度大、儲層參數計算不準確等問題，他們以新理論、新方法、新技術、新標準打破發(fā)展阻礙，使儲層品質評價更符合生產實際，避免了有效儲層的漏失；他們還針對不同類型的油氣藏，創(chuàng)立了“斷、砂、構、儲”控藏、波形差異控產理論，明確了其高產富集模式，突破了盆緣復雜帶難以形成規(guī)模氣藏的傳統(tǒng)認識……先進的理論方法、技術標準有助于我國致密砂巖氣田探明儲量和開發(fā)的進一步發(fā)展，合理、高效的工程技術對復雜致密氣藏的大規(guī)模、長遠開發(fā)深有裨益。

在成果推廣應用情況的描述中，有這樣幾段話“建成全國首個10億方水平井開發(fā)示范區(qū)，并連續(xù)3年水平井整體建產10億方”“徹底解放盆緣復帶致密氣藏的動用，在杭錦旗成功建產14億方”。龐大的數字、顯著的成果效益彰顯著技術攻關的魅力，也因為這樣，王志章領導的項目團隊榮獲了2018年度北京市科技進步獎一等獎。

腳踏實地走好每一步

獎項對王志章來講，是錦上添花的存在，幾十年的科學研究已經能夠讓他坦然面對得失，享受攻關過程中的酸甜苦辣。很多時候，他接手的油田項目并不被外界看好，甚至一度被認定為“不可能產油”“難度過大”“沒有開采價值”，但王志章偏偏“啃”下了一塊塊硬骨頭，讓一部分被判死刑的油田重獲新生。

“當時中石化有限公司的大牛地氣田，有一塊區(qū)域被認為是不可能產氣的地方，然后我們就通過自主開發(fā)的一套波形差異分析技術確定了它的開采價值。最后，結果也獲得了證實，石油公司因此多部署了100多口井。”王志章的語氣充滿自豪感。這樣的例子不是少數，包括勝利牛莊的油藏描述、大港棗園的油氣藏描述、新疆的復雜裂縫性油氣藏描述、砂礫巖稠油油藏、滴西的火山巖氣藏、彩南的厚層砂巖油氣藏、吉林的低滲特低滲油藏、遼河的砂礫巖油藏、塔里木的大型碳酸鹽巖油藏、低幅度隱蔽性油藏、華北的特高含水油藏及火山巖油氣藏、中原的復雜斷塊油藏等都被定義為“老大難”，但最終也都在王志章團隊的努力下獲得效益。

精準的描述離不開理論、技術的支撐。近年來，王志章除了加強專業(yè)間的結合，注重多角度闡述油氣藏描述問題，還特別從行業(yè)外取經，引進智能化手段，提出了復雜油氣藏高精度、智能化表征等技術?！霸缭?010年左右，國內就提出過數字油藏，但因為概念不清晰、忽略了油藏的精度要求，并沒發(fā)展成型。我認為，從數字油藏到智能油藏是一個飛躍?！蓖踔菊绿貏e指出，機器學習、深度學習等方法的引進，給油氣藏描述帶來更廣闊的發(fā)展空間。

在進一步規(guī)劃中，王志章用閑暇時所作的一首小詩做了總結：“地學園中漫步走，思緒萬千任我游。借問明日何所做，火非碳礫高智稠?！彼忉屨f，“火非碳礫高智稠”代表著團隊的發(fā)展方向，“火指火山巖油氣藏，是近年來國家極為重視的；非指非常規(guī)，包括致密油氣藏、頁巖油氣藏等；碳指大型碳酸鹽巖油氣藏；礫指砂礫巖油氣藏；高指各種類型的特高含水油氣藏；智指油氣藏的智能化，主要探究油氣藏如何實現智能化；稠指稠油、超稠油油藏，在常溫下凝固，只能通過特殊手段開采。”

面向未來，注重新技術引進、強化機理研究、提高技術精度、建立地質模式，王志章正在和他的科研團隊立足國家需求，多方面持續(xù)發(fā)力，為油氣地質發(fā)展注入源源不斷的活力。

專家簡介

王志章，中國石油大學地球科學學院教授、博士生導師，人工智能應用高級工程師。歷任中國石油大學（北京）油藏描述與預測研究所副所長、所長，資源與環(huán)境系副主任等職務，兼任中國石油學會石油地質專業(yè)委員會開發(fā)地質學組副組長，《新疆石油地質》《錄井工程》等雜志編委。他主要從事油藏描述、測錄井地質、開發(fā)地質、儲層地震等方面的教學與科研工作，培養(yǎng)碩、博士生200多名。近年來在火山巖、非常規(guī)、碳酸鹽巖、砂礫巖、特高含水、稠油超稠油等油氣藏智能化方面多有建樹，先后承擔國家、省部級和各石油公司重大科研項目近200項，發(fā)表論文200篇，出版專著30部。獲得國家科技進步獎二等獎4項，省部級科技進步獎一等獎7項、二等獎11項、三等獎3項。2019年，被評為科學中國人（2018）年度人物——數理化及地學領域。