“磨刀石”上抠油花——记科学技术进步奖一等奖致密砂岩油藏持续高效开发关键理论技术创新及应用
地处黄土高原的鄂尔多斯盆地油气资源储量达249亿吨，是我国第二大含油气盆地，也是世界罕见的典型浅埋深裂缝性特—超低渗油藏。90%的原油存在于极其致密的坚硬储层中，集特低渗、低压、低产岩性油藏等不利因素于一体，原油自然递减率10%左右，地层能量较低，渗透率仅仅0.1~1毫达西，大致与磨刀石相当，被业内形象地称为“在磨刀石里找油”，其开采难度堪称世界之最。
由西安石油大学、延长油田股份有限公司、中国石油集团川庆钻探工程有限公司、西北大学联合开发的“致密砂岩油藏持续高效开发关键理论技术创新及应用”正是针对这一迫切需要，开发的衔接油藏评价—开发—挖潜—改造—提高采收率各阶段、覆盖全生命周期的一体化技术。该技术在延长油田、长庆油田推广应用后，取得了显著的社会和经济效益。近日，该技术成果获陕西省科技奖科学技术进步奖一等奖。
深耕不辍 破解世界级难题
2009年以来，西安石油大学联合国内高校和企业，本着敢为天下先的精神，向这个“勘探禁区”的非常规油气资源发起攻关，取得了多项核心理论与技术重大创新成果，终于啃下了这块“硬骨头”。
研发团队创建了致密砂岩油藏的定量表征理论与方法，解决了多尺度表征难题；创新了孔隙空间演化和流体分布评价方法，突破了定量评价技术瓶颈；提出了针对微纳米尺度孔隙的多种气驱协同提高采收率技术，实现了水驱后微观剩余油的高效动用；创新了清洁压裂液纳米改性理论方法和长期注采条件下的地应力、井周应力变化及弱面开启状态变化评价方法，构建了致密砂岩油藏评价、开发、挖潜改造和提高采收率的一体化技术。
目前，该项目理论方法和技术已获授权发明专利21项。经权威机构验收评价和成果鉴定，专家认为该技术总体达到国际先进水平，部分达到国际领先水平，具有较高的推广价值和广阔的应用前景。
早在2004年，该项目第一完成人、西安石油大学副校长张荣军在西北大学油气田地质与开发专业就读研究生时，就在导师的带领下，与同窗好友高辉、屈乐和张创等专注研究致密砂岩油藏高效开发课题，参加工作后尽管经历和岗位各异，但这项课题研究不曾停顿。如今，他们20年前的梦想终于开花结果。
微观入手 想办法让油动起来
记者了解到，致密砂岩油藏在沉积和成岩作用下形成的孔—喉—缝系统，是油水流动和赋存的场所，控制着储层品质，决定最终开发效果和采收率，就像人体的毛细血管一样复杂。因此，评价孔—喉—缝系统的形成、变化及其对油水分布的影响是致密油藏高效开发的核心和关键。
对此，西安石油大学建立了从宏观沉积成岩到微观孔隙结构，从微米级到纳米级孔—喉—缝系统表征，从孔—喉—缝系统动态变化到剩余油赋存，再到挖潜改造和提高采收率全过程、一体化的研究思想与评价方法，通过机理和微观结构研究想办法让油动起来，并取得了系列创新成果。
为了研究的顺利推进，该校石油与天然气工程实验中心专门配备了进口的核磁共振驱替成像、三维CT扫描、岩芯高压驱油等高端仪器设备。科研人员通过可视化方法，对直径2至3厘米、像石头一样致密的砂岩样品进行扫描检测一探究竟，就像医学为人体仪器检查一样，其储层微观结构、三维图像等清晰可见，研究分析岩石孔隙发育过程、油气储藏以及驱油开采机理，为有效开发油气资源提供技术支撑。
西安石油大学石油工程学院教授高辉创建的提高单井产能及采收率技术应用研究室，除常规实验仪器外，还开发了“高温高压真实岩芯可视化驱替系统”专利技术，开展岩芯流体动态研究实验。记者看到，像头发丝一样细的薄薄一层切片岩芯，被置于模拟储层高温高压环境的小型容器中，通过泵注水或注气增加压力驱油，在高倍显微镜下，岩芯中的油、气、水各相流体动态情况一目了然。
“致密砂岩油藏必须靠施加较大压力使砂岩出现裂缝，再通过不同介质驱油后才能采出油。”高辉说，他们研究地下储层性质、流体性质，流体与储层相互作用机理，通过增加压力实验使油藏在储层动起来，并采取相应的增产措施。
油田应用 增产创效数十亿元
10多年来，研究团队发挥区位优势深耕鄂尔多斯盆地，将致密砂岩油藏高效开发技术系列成果相继在中国石油长庆油田分公司、川庆钻探工程有限公司和延长油田股份有限公司的致密砂岩油藏先导试验区近4000口油井规模化推广应用，取得了显著的经济效益。2010年至今，应用该技术累计新增销售收入75.13亿元，新增利润37.33亿元，其中近3年新增销售收入21.76亿元、利润11.38亿元，有效助推鄂尔多斯盆地致密砂岩油藏资源持续高效开发。
比如，研究成果“致密油藏高效注水开发技术组合方式优化”等技术用于长庆油田第十二采油厂低渗透/致密油藏注水开发和压裂改造，注水开发试验区采收率平均提高3.8%，压裂改造试验区压裂有效率平均提高了15%。至2020年，应用此成果累计部署了1200口油井，新增利润7.39亿元。
作者：李军
