用信息技術(shù)提高采收率大有可為

本刊記者 何世念

一提到提高油田采收率，人們通常會(huì)想到通過(guò)注水、注氣、注聚合物、注堿、注表面活性劑等物理化學(xué)方法進(jìn)行驅(qū)油，以提高采收率，而很少想過(guò)，要想最大限度地提高采收率，現(xiàn)代信息技術(shù)也是必不可少的手段。

“信息技術(shù)是現(xiàn)代科技的基礎(chǔ)，將現(xiàn)代信息技術(shù)和基礎(chǔ)油田化學(xué)研究相結(jié)合，是油田企業(yè)今后在提高采收率方面的主要發(fā)展方向，國(guó)內(nèi)油田企業(yè)應(yīng)該對(duì)此有清醒的認(rèn)識(shí)，并予以充分重視。” IBM（國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司）專家這樣說(shuō)。

現(xiàn)代信息技術(shù)從三方面提高采收率

對(duì)于提高油田采收率，現(xiàn)代信息技術(shù)會(huì)在哪些方面發(fā)揮作用呢？據(jù)IBM專家介紹，就目前的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，現(xiàn)代信息技術(shù)在提高油田采收率方面的作用主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

一是通過(guò)信息技術(shù)幫助選擇合適的驅(qū)油劑配方。通常一次采油和二次采油可采收30%～40%左右原油，三次采油還有60%～70%的開(kāi)采潛力，因此世界各產(chǎn)油國(guó)對(duì)三次采油都很重視。目前提高油田采收率主要依靠三次采油技術(shù)，如通過(guò)注聚合物、注堿、注表面活性劑、納米驅(qū)油等，以提高采收率。其中最關(guān)鍵的就是要選擇適合特定地質(zhì)條件的合適有效的驅(qū)油劑配方，而現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息技術(shù)在幫助選擇驅(qū)油劑配方上能發(fā)揮很大的作用。目前一些著名的國(guó)際油公司正在和IBM研究院合作，進(jìn)行驅(qū)油劑與束縛水性能的關(guān)系研究，進(jìn)行驅(qū)油劑分子級(jí)重構(gòu)，以選擇適合油田地質(zhì)條件的驅(qū)油劑配方，激活束縛水，釋放被束縛水分子包裹的原油分子，從而提高采收率。在這項(xiàng)研究過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)，是用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)科學(xué)對(duì)三采驅(qū)油物理機(jī)制模型化，對(duì)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，得出束縛水和驅(qū)油劑配方的參數(shù)組合，最終實(shí)現(xiàn)指導(dǎo)油田開(kāi)發(fā)，以提高油田采收率。

二是通過(guò)提高油藏認(rèn)知度提高采收率。提高對(duì)油藏的認(rèn)知，對(duì)油藏進(jìn)行精細(xì)化描述，是提高采收率的基礎(chǔ)。IBM研發(fā)的GPU+CPU的高性能計(jì)算機(jī)，使RTM（逆時(shí)反演）地震成像技術(shù)的普及推廣成為可能。這項(xiàng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鹽丘、斷層等復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造更好地成像。近年來(lái)，IBM和一些國(guó)際油公司合作，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行“大型盆地建?！薄ⅰ暗卣鹕渚€追蹤”、“輔助歷史擬合”、“盆地規(guī)模大型反演”等多方面的廣泛聯(lián)合研發(fā)。這些研究的目的是提高對(duì)油藏的深入認(rèn)識(shí)，從而發(fā)現(xiàn)原來(lái)普通技術(shù)很難發(fā)現(xiàn)的圈閉環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)油藏的深度開(kāi)發(fā)，提高采收率。

三是利用油水分離技術(shù)提高采收率。在世界各國(guó)的油田，目前采出的原油不能實(shí)現(xiàn)與油田水完全分離，從而導(dǎo)致分離后的油田水還含有一定的原油和鹽類，回注到地層，一方面損失了部分原油，另一方面還污染地層，對(duì)環(huán)保不利。IBM近來(lái)在材料科學(xué)方面取得了進(jìn)展，利用強(qiáng)大的高性能計(jì)算技術(shù)進(jìn)行納米材料的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，成功研發(fā)了納米膜材料，可以成功地分離水和原油及鹽類，使分離后的油田水完全達(dá)到環(huán)保要求。在提高原油采收率的同時(shí)，還滿足了環(huán)保要求。

不斷展開(kāi)的實(shí)踐

一些國(guó)際石油公司早就開(kāi)始了運(yùn)用信息技術(shù)提高采收率的實(shí)踐。挪威石油公司在上世紀(jì)90年代末最早開(kāi)始大規(guī)模使用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)。當(dāng)時(shí)北海油田減產(chǎn)，挪威的油田大多是老舊油田，作業(yè)成本上升，融資難度增加。出于削減成本、減少海上作業(yè)人數(shù)的考慮，挪威石油公司開(kāi)始推廣使用信息技術(shù)，把公司的勘探、開(kāi)發(fā)、鉆井、銷售甚至地震數(shù)據(jù)集成起來(lái)在數(shù)據(jù)中心處理，使油田的可靠性和產(chǎn)油率都得到明顯提升。

挪威石油的成功實(shí)踐很快被一些國(guó)際石油巨頭復(fù)制。如在殼牌的挪威海上Draugen油田項(xiàng)目中，海水深度達(dá)200米，條件相當(dāng)惡劣。殼牌利用了4D地震技術(shù)（即3D地震技術(shù)再加上時(shí)間維度）。通過(guò)以不同時(shí)長(zhǎng)為周期向地層發(fā)射地震波，采油工程隊(duì)在2001年至2004年期間確定的油井不僅實(shí)現(xiàn)了防水，油田的目標(biāo)采收率也從最初的50%提升到73%。

殼牌和歐洲最大的管理咨詢公司凱捷最近對(duì)殼牌旗下50處應(yīng)用了智能信息技術(shù)的資產(chǎn)進(jìn)行了評(píng)估，發(fā)現(xiàn)剔除其他技術(shù)、管理改革的促進(jìn)作用，保守估計(jì)，在上個(gè)十年為這50處資產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了50億美元的資產(chǎn)增值。而根據(jù)IBM最新提供的數(shù)據(jù)，該公司的“智能油田”解決方案單為一家客戶就節(jié)約了14億美元的成本。

作為全球領(lǐng)先的信息技術(shù)咨詢服務(wù)公司，IBM目前正在與不少國(guó)際石油公司開(kāi)展用信息技術(shù)提高采收率方面的項(xiàng)目合作。如與意大利石油公司開(kāi)展大型盆地建模（改進(jìn)地質(zhì)模型的復(fù)雜處理過(guò)程）、地震射線追蹤（優(yōu)化測(cè)線設(shè)計(jì)改進(jìn)地震成像）的合作項(xiàng)目研究，與殼牌合作開(kāi)展逆時(shí)偏移+藍(lán)色基因（實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜構(gòu)造的深入認(rèn)識(shí)）的研究，與加拿大油藏模擬公司開(kāi)展輔助歷史擬合（油藏描述中的非線性優(yōu)化和反演）的研究等。

在國(guó)內(nèi)，IBM正在與某油田企業(yè)商談開(kāi)展三次采油方面和油水分離技術(shù)方面的合作研發(fā)項(xiàng)目。研發(fā)內(nèi)容主要包括進(jìn)行表層束縛水的研究，探明束縛水分子動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)性質(zhì)以其阻隔原油分子采出的物理機(jī)制；開(kāi)展復(fù)合驅(qū)的物理模型化，研究油田特殊的近晶黏土的動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)和去濕性等化學(xué)性質(zhì)以及一系列和油田相關(guān)的外部條件對(duì)其的影響，同時(shí)擴(kuò)展到新型表面活性劑和納米材料的設(shè)計(jì)；研究開(kāi)發(fā)污水處理的油水分離技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從油田廢水中去除殘留的油漬。

信息技術(shù)提高采收率潛力巨大

現(xiàn)代信息技術(shù)已成為當(dāng)今世界各類科技研究的基礎(chǔ)手段，利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，可以更高效地進(jìn)行各類基礎(chǔ)科學(xué)的研究，而在運(yùn)用信息技術(shù)開(kāi)展地質(zhì)勘探和油藏研究方面具有廣闊的發(fā)展空間和巨大的潛力。

IBM專家告訴記者，IBM一直在推進(jìn)充分利用信息化技術(shù)的智慧油田建設(shè)，從最基礎(chǔ)的驅(qū)油技術(shù)入手，進(jìn)行分子級(jí)重構(gòu)的深入研究，在提高油田采收率方面具有巨大的潛力，更具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的社會(huì)效益。實(shí)現(xiàn)先進(jìn)信息技術(shù)和基礎(chǔ)油田化學(xué)研究相結(jié)合，是油田在今后在提高采收率方面的主要發(fā)展方向。

與國(guó)際油公司相比，目前國(guó)內(nèi)油田企業(yè)在應(yīng)用信息技術(shù)方面還存在不小的差距，一些企業(yè)還處于數(shù)字化建設(shè)階段，信息化建設(shè)程度有待提高，需要進(jìn)行全面加速信息化建設(shè)。在提高采收率研究方面，多數(shù)油田企業(yè)還是以周期較長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)室研究為主要手段，同時(shí)存在研究設(shè)備環(huán)境較差等因素，很難較快地取得較大的突破。在國(guó)際日益擴(kuò)大開(kāi)放合作的大環(huán)境下，油田企業(yè)應(yīng)大膽進(jìn)行國(guó)際合作，快速地把國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)引進(jìn)來(lái)，利用國(guó)外大型公司的設(shè)備環(huán)境和技術(shù)資源，展開(kāi)深入的聯(lián)合研發(fā)，真正做到用人之長(zhǎng)補(bǔ)我所短，尋求合作雙贏的發(fā)展道路。而與先進(jìn)的信息技術(shù)服務(wù)公司合作，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)開(kāi)展提高油田采收率研究，可以加快在提高采收率方面研究步伐，加快實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。