石油工程新理论与技术讲座论文

石油工程新理论与技术讲座论文

张一凡

（学号2012010298，石油工程12级卓越班，中国石油大学（北京），北京市，102249）

摘要：随着各大油田步入开发阶段的后期，传统的油藏类型面临高含水、驱动能量不足、提高采收率困难等等问题，而非常规油气藏的开采难度较大，并且部分存在地形问题难以开采，或者技术不成熟无法大规模开采的问题，导致石油行业进入了一个前沿科技和研究为主导的情况当中。本文结合了新理论与技术讲座课程里中国石油界顶尖的八位老师在各个方面进行的讲解，对石油工程的新理论与技术进行了归纳和汇总。这其中包括石油工程学科特点与科技动态、固壁仿生与超分子化学、地质应力分析及工程应用新进展、非常规气藏的研究与开发、特低渗油藏提采的研究、低渗地层开发与水平井研究、火驱提高采收率进展以及高含水期油田堵水调剖的原理和方法，分别由高德利、蒋官澄、金衍、李相方、岳湘安、吴晓东、赵仁保和姜汉桥老师讲授。

关键词：石油工程；新理论与技术；固壁仿生；地应力；

1高德利：石油工程学科特点与科技动态

1.1 石油工程学科的特点

在讲述的开始，高德利老师通过提问和分析生产时的各个环节，为我们揭示了石油工程的基本概念。总的来说，高老师强调了概念记忆的重要性，点明了石油与天然气工程就是围绕油气资源的钻探、开采及储运而实施的知识、技术和资金密集型工程，是油气资源开发的核心业务。而石油天然气工程涉及多门学科作为基础，在研究地层、工程装备、流体等多种与石油工程密切相关的因素时，应用了如理论分析、物理模拟、数值模拟、数理统计及矿场测量与试验等方法。

1.1.1 研究因素

石油工程包含许多主观和客观因素。大体分为三部分：

1.1.1.1地层：客观因素

在石油工程的研究中，地层作为不可忽视的一部分，具备研究的客观性。不论是钻井还是油藏采油都需要考虑地质构造、岩性、地应力、可钻性、各向异性等等性质，并且不可避免的需要结合地层的温度、压力等物理性质。对于特殊的地层，裂缝、溶洞的考虑和敏感性因素的克服都是研究过程中的重点。只有所有的条件都考虑到，才能达到最佳的勘探开发效果。

同时，在对地层因素的考虑中，具有多孔介质、不同岩性，或者是物理性质上高温高压、低品位的初等、高陡构造等复杂特征的储层也同样是客观影响因素的一部分。

1.1.1.2工程装备：主观因素

开采过程中，主观的技术高低将会制约工程的进展。这其中包括管柱管材、设备的好坏，以及钻井完井系统、人工举升能力、测量设备的精准程度、压裂酸化作业的效果等等因素，这些都会对工程应用的具体结果产生影响，同时也是我们可以控制、针对性提升的部分。

与此同时，技术功能、服役条件、完整性、安全性、自动化的问题仍然成为这部分的制约，不过科学技术的前进是没有止境的，随着科技的发展，这部分的提升会越来越显著。

1.1.1.3流体：主观/客观因素

石油工程的所有环节都与流体脱不开干系。钻井完井、增产改造、修井等环节都需要流

体的参与，而这部分相对人为可控，比较主观，因为钻井液、完井液都在时用时新，不断发展当中。而像是地层流体、海洋风、浪、流等部分，就是相对客观的影响因素了。因此，流体具有它特殊的两面性。

随着技术的进展，入井流体调制、井底淹没射流、复杂多相流、多场多尺度渗流等技术不断发展研究，流体的因素正步入精细化、科学化、数字化的阶段。

1.1.2石油工程核心业务内容

石油工程的核心业务包括油气钻井、油气完井、油气生产、油藏工程和油气储运五个部分。高老师详细介绍了各部分的渊源，并解释了储运学科的特殊性。而在二级学科，存在油气井工程、油气田开发工程以及油气储运工程三个二级学科，最终统计归入石油与天然气工程一级学科和博士后流动站。

在这部分，高老师分析了学科的不同特点，并重点介绍了油气井工程的概念，对油气井工程的发展实力予以肯定。从概念上来说，油气井工程就是围绕油气井的建设（这其中包括钻井与完井）、测量以及防护而实施的技术和资金密集型的系统工程，包含了多个学科领域。而油气田开发工程就是在油气田发现之后的部分，包括开发方案、可采储量、提高采收率等方面的研究。油气储运工程则是在前两个部分结束之后，对集输、脱气脱酸等方面的问题。

1.1.3相关概念

这部分高老师介绍了直径复杂地层、斜井大位移、复杂结构井和海洋深水的相关概念，并讲解了多种开发条件下的开发实例。

石油工程是一个综合的学科，每一个环节都离不开其他科学技术的发展。

1.2 石油工程学科的科技动态

在讲解完基本特点之后，高德利老师提出了目前的时代石油工程面临的挑战。通过CNPC 给出的资料和SPE等外文文献的资料显示，世界范围内面临着油气资源开采难度加大、老油田挖潜程度加深，国内页岩气开发地形约束条件较大、新发现油藏多来自深水、北极圈资源无法开采等问题，揭示了两点：①提高采收率是目前能源危机的重中之重；②非常规油藏的研究应该上一个新的台阶。

从能源金字塔可以看出，常规油气藏的数量其实是很少的，这些质量好、容易开采的油很快就面临采收率的瓶颈。量大、质量差而难以开采的非常规资源才是开发过程的重中之重。

在此之后，高德利老师对多种复杂条件的石油工程科技动态进行了讲解。

1.2.1 深水油气工程

深水油气工程面临着巨大的挑战。这主要是由于深水环境十分恶劣，海床不像陆地地层那样稳固，还面临着钻井压力窗口狭窄、浅层流的灾害，以及海地附近低温高压、气体水合物等问题，这些共同构成了深水生产的安全性问题。

因此，才会出现海上平台事故频发、生产安全保障性差的问题。

海洋平台981是一个较为成功的例子。

1.2.2深层油气工程

对资源的需求迫使人们开始挑战深井、超深井等复杂的地层环境。比如塔里木气田和西南油气田的开发，就象征着资源开发难度的加大。

1.2.3 开发过程的挑战

这部分高老师简单介绍了井眼稳定、轨迹控制，以及高效破岩，储层保护、先进井型、