深地能源储层地质环境及资源禀赋特征的精准探测与科学认识是践行国家深地战略、打破深地“黑箱”的第一关卡。其中,获取深部保真样品并精准评价储层岩体原位地质特征参数,是油气、煤田等深部资源科学勘探开发的前提,面临的理论与技术瓶颈是如何实现深部储层不同深度、不同复杂地质环境下的多向钻孔保真取心与原位环境条件下的测试。目前仍缺乏相应的原位多参数耦合保真取心实现方法与保真测试技术装备,难以准确获取深部原位环境下的真实储层地质参数,亟需研发储层岩体多向型原位保真取心与地质参数原位测量原理、技术与装备。
项目“储层地质参数高精度测量关键技术研究及应用”在深刻认识储层地质参数原位测量与矿产资源精准评价技术瓶颈的基础上,科学提炼深部储层岩体多向保压取心原理与技术、深部储层超短半径侧钻实现方法与装备、储层关键地质参数原位测量与反演评价等三大关键科学技术问题,从“原理构想-理论建模-模块化功能设计-装备集成验证-现场示范应用”出发,提出储层岩体保真取心与地质参数原位获取新原理、新方法、新技术,拟系统开展四大研究内容:储层岩体多向保真取心原理技术及装备、储层关键地质参数原位测量方法及仪器、储层超短半径侧钻钻具装备研制与集成、储层岩体关键参数原位测试及示范应用。
项目拟依托“多资源协同陆相页岩油绿色开采”、“深地工程智能建造与健康运维”、“煤矿充填开采国家工程研究中心”等国家级平台,基于深圳大学-四川大学世界上深部原位取心的首倡团队,联合中国石油集团科学技术研究院有限公司、中煤能源研究院有限责任公司、合力(天津)能源科技股份有限公司、东北石油大学等能源领域的顶尖科研团队和企业,实现校企强强联合。项目团队研究基础扎实,在基础原理探索方面,自主研制了多套国际领先的原位保真取心实验设备,率先实现了深部140 MPa保压、150℃保温取心,形成了一整套深部岩体原位竖直方向保真取心与测试的原理、技术与装备。在技术综合集成及工程科学实践方面,创建了全新采油工程技术,推动了创新成果的规模应用,有力支撑了“百年油田”建设实施。为项目理论探索、实验测试与工程应用提供了多维度有力支持。
项目将在理论层面实现三大突破:系统攻关多向自触发取心保压运动控制原理及自密封机制,探索不同取心工况条件下的柔性结构保压控制器的耐压能力与稳定性,突破现有取心技术无法实现多向保真取心的世界性难题;构建基于深部原位环境及岩体划痕测试数据的地质参数原位获取方法,形成储层多物理场耦合测试新方法与反演新理论,破解储层原位关键地质参数获取难题;研发多向型高可靠性保真取心技术装备与实现方法,提出储层关键地质参数原位获取技术,首创基于多维度保真测试数据的油气、矿井储层综合评价思路与架构,实现储层资源的精细化评价。也将在方法与手段层面实现三大突破:首次提出基于多向自触发保压的取心技术与耦合取心工艺方法,实现深部储层岩体原位“活体”获取;突破现有柔性钻杆强度低、取心方向不固定、作业安全性差的技术瓶颈,创新研发高强度柔性钻杆及配套工具,制定柔性钻具取心工艺,形成储层岩体保真取心技术;提出深部储层地质参数原位测试技术,研制适用于储层地质参数原位获取的微型装置,实现储层关键地质参数的原位测量与反演。
最终形成深部储层岩体保真取心与原位测试的基础理论-共性技术-应用示范的有机融合,开展储层地质参数原位测量及资源综合评价典型工程示范,为保障国家能源安全提供技术与装备支撑,助力提升我国深部油气、矿井煤层气等资源开发潜力、评估精度和获取能力。