(一)研究工作基础及水平
油气藏压裂改造与评价重点实验室依托于东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室、油气藏改造中国石油集团公司重点实验室和非常规油气成藏省部共建国家重点实验室培育基地等省部级科研平台,面向国家油气勘探开发领域的重大战略需求,瞄准油气藏压裂裂缝起裂与扩展机理、压裂裂缝描述与多孔介质渗流、压裂工艺与井筒匹配性、产能预测与压裂效果评价等4个方向的技术难题,开展高含水老油田、非常规油气藏、深层复杂油气藏的增产改造机理、措施、工艺等方面的研究。
实验室现有科研房屋面积4000平方米,50万元以上设备数量32台(件)、设备总值2000余万元。研究领域涵盖石油工程岩石力学、流体力学、压裂理论与工艺、油气渗流理论与技术等方面。实验室现有固定研究人员25人、流动人员1人,博硕士研究生稳定在50人左右,其中拥有龙江学者特聘教授2人、黑龙江省杰出青年基金获得者1人,龙江科技英才1人,孙越崎青年科技奖1人。 在年龄结构上,研究人员平均年龄38岁,40岁以下占67%;在学历结构上,100%具有博士学位,50%具有一年以上海外访学经历;在专业结构上,研究方向稳定互补,能发挥多学科综合研究的优势。
实验室在油气藏压裂改造与评价领域的研究能力和水平处于国内领先地位,先后承担国家自然科学基金、省自然基金项目等国家级、省部级项目26项,累计科研经费1.2亿元;获省部级以上科研成果奖14项,其中国家科技进步二等奖1项,黑龙江省科技进步一等奖22项;实验室成员目前累计在国内外期刊发表论文300余篇,其中被SCI和EI收录100余篇;共申请专利89项,其中发明专利54项。
(二)建设目的
重点实验室的建设,主要以创新发展高含水老油田、非常规油气藏、深层复杂油气藏的压裂增产改造关键核心理论和技术为目的,力求实现油气藏压裂增产改造技术的重大突破,引领压裂增产改造技术的潮流,通过与同行业高校、油田企业间的合作,构建产学研深度融合的一体化平台,加快实验室科研成果的转化和推广应用,并着力培养出一批高水平、创新型专业人才,为我国油田企业高质量发展提供人才保障和技术支持。
(三)建设意义
1、保障国家能源战略安全和支撑经济快速发展的需要
2018年我国石油对外依存度逼近70%,原油进口将继续增长。未来我国将进入非常规油气储量、产量缓慢增长,老油田储量、产量下降的发展阶段。所以,针对老油田产油递减、含水增高,非常规油气资源开发困难等问题,油气藏压裂改造与评价重点实验室,以高含水老油田储层改造和非常规油气藏高效开发关键技术为中长期科研攻关目标,加快储层改造压裂增产核心理论与技术的攻关突破。进而实现我国非常规油气资源开发高效利用,减少我国能源对外依存度,缓解我国经济上行压力。同时确保高含水老油田继续担负我国能源战略安全和支撑新时代经济发展的重要使命。
2、支撑大庆油田振兴发展的需要
黑龙江省是我国东部油气开发的重点省区,是油气战略的核心区。做为黑龙江省重要的油气产能矿区,大庆油田在国民经济和国际能源安全需求中起着举足轻重的作用。目前大庆油田面临着产量快速递减、高含水期和特高含水后期延续开发的技术难题,重点实验室展开油气藏压裂改造前沿性、创新性的基础研究,以大庆油田老油区、衰竭矿区及其它非常规产油区为研究目标,建立增产改造、高效开发、技术创新一体化生产体系,不断提高大庆油田老油区采收率、非常规资源储量动用率、为油田振兴发展提供有力的技术支撑。
3、龙江经济发展和新一轮东北振兴的需要
油气藏压裂改造与评价重点实验室的建设,可加快储层改造压裂增产核心理论与技术的攻关突破。特别是在老油田增产、致密油气、泥岩油气开发理论和相关人才培养方面,结合“十三五”国家能源规划和石油工业科技发展规划,围绕黑龙江省振兴东北老工业基地,建设哈大齐工业走廊和大庆建设百年油田等宏伟蓝图,立足大庆,依托东北,面向全国,本着加强基础,重视应用,突出特色,发展优势的原则,实验室计划通过承担国家重点项目、国家自然科学基金、省部基金、国际合作和油田科技攻关项目,从基础理论到油田应用技术形成完整的研究系列,进而为龙江经济发展和新一轮东北振兴提供技术支持。
(四)实验室预期职能
实验室建成后,预期具备以下几方面职能:
1、油气藏压裂改造与评价发展战略的智库
(1)接受国家、省相关部门委托,为我国高含水老油田后续增产改造和非常规油气田压裂开发、发展政策的制定提供相应的技术背景、技术评价、技术发展趋势、可行性分析及政策建议,提高战略决策的科学性、政策制定的合理性。
(2)跟踪非常规油气田高效开发和老油田储层增产改造国内外发展最新动态和技术水平,科学评估我国高含水老油田和非常规油气田的资源潜力,论证提出储层压裂增产改造的关键技术及瓶颈问题,定期编制行业发展咨询报告,引领行业绿色、高效、可持续发展。
(3)参与制定相关标准、规范。
(4)面向社会提供技术培训、咨询和服务。
2、引领行业技术创新示范的平台
(1)研究制定油气藏压裂增产改造方向行业共性和关键技术的中长期规划,开展国家和企业重大科技专项的顶层设计,联合相关高校、科研院所开展科技攻关,以突破关键技术瓶颈和重大创新技术为核心,形成自主知识产权的有形化成果。
(2)通过研究和实践,创新形成老油气藏及非常规油气藏压裂增产改造开发理论体系、技术体系和管理体系,探索一条老油气藏及非常规油气藏绿色智能高效开发的新路子。
(3)促进产学研深度融合。按照“应用一代、研发一代、储备一代”的技术发展思路,提前部署,超前研究,及时转化,加快推广。
3、国际一流的开放式学术平台
(1)吸引国际一流专家学者到实验平台合作研究,组织召开国际国内学术交流会,开展国际项目合作、学习考察培训;
(2)大力引进国外先进技术和理念,开阔视野,积极利用其他行业高新技术服务于油田开发。
4、高水平的人才培养基地
(1)培养行业领军人才,形成一支高水平创新型团队,提升国际国内影响力。
(2)精准培养油气藏压裂增产改造领域硕士、博士研究生。
(3)为相关油田企业提供各类高端技术人才培训服务。
5、区域经济发展的引擎
(1)联合地方政府,发挥石油创新技术特色优势,搭建企地创新成果转化平台,形成专门机制,形成产业链。
(2)促进区域相关专业科研机构深度融合,辐射龙江地区技术发展,带动区域经济整体提升。
重点实验室针对裂缝扩展机理、多孔渗流机理、井筒完整性和压裂产能预测等多个技术难题,开展高含水老油田、非常规油气藏、深层复杂油气藏的增产改造机理、措施、工艺等方面的研究,目前形成以下四个优势研究方向:
(1)压裂裂缝起裂与扩展
水力压裂是非常规油气田有效动用和老油田储层改造增产增注的主要技术手段,其主要原理是在高压下将压裂液注入储层,岩石在流体的压力作用下发生断裂,形成裂缝网络,以便油气在固体介质中传播,提高了储层的渗透性。
该方向主要研究内容为:压裂裂缝起裂和延伸机理研究、裂缝转向及延伸干扰规律研究、大型体积式水力压裂交叉缝网起裂机理及扩展规律研究、水平井压裂簇状缝网起裂机理及扩展规律研究、裂缝性储层压裂裂缝定向压裂起裂与扩展规律研究、不同岩性储层水力压裂裂缝形态控制方法研究等。
(2)压裂裂缝描述与多孔介质渗流
压裂裂缝复杂程度描述与重复压裂地应力场、储层流体驱替应力场耦合的研究,是储层改造增产的主要研究方向。同样,在多重介质内多场耦合条件下流体的流动规律,也是具有一定创新性和难度的热点研究问题。
该方向主要研究内容为:储层压裂缝网复杂程度评价理论研究、重复压裂后地应力场分布与复杂缝网形态预测技术、介观、微观尺度下储层结构三维重构和多相流体驱替动力学机理研究、多场耦合条件下双重介质或多重介质内不同流体运移规律研究、压裂裂缝网络分布的几何表征方法研究、水平井压体积式压裂缝网形态特征研究、多重裂隙描述与渗吸规律研究。
(3)压裂工艺与井筒匹配性
针对不同类型的储层,要求在压裂施工后所形成的缝网具有不同的形态,同时对整个开发系统而言,不同的井网和储层厚度所应用的施工工艺又会有很大不同。所以,针对储层物性、井网和单井井筒情况,压裂施工的工艺和优化匹配是增产工艺安全、高效应用的关键。
该方向主要研究内容为:储层增产机理及储层压裂适应性研究、井筒完整性评价技术研究;储层压裂及井筒适应性研究、多层段有效压裂改造工艺及井筒完整性评价技术研究、油气井重复压裂工艺及对井筒完整性影响机制研究。
(4)产能预测与压裂效果评价
为研究压裂后油气井的产能变化,近年来宏观尺度下多重介质内多场耦合渗流数值模型和解析模型逐渐成为研究的前沿,一方面,产能预测与评价是油气井压裂决策的主要科学依据,另一方面,产能预测与评价同样是油气井生产动态控制过程的指导依据。
该方向主要研究内容为:直井和水平井产能模型数值、解析模拟方法和物理模拟方法研究、压裂后储层和井筒内多场耦合渗流特征研究、压裂后裂缝长期导流能力预测与评价研究、重复压裂储层综合评价技术研究、砂岩、煤岩、页岩压裂改造效果研究、多级压裂试井理论及产能评价研究。