中國作家協(xié)會主管

李佩紅，中國作家協(xié)會會員，巴州作協(xié)主席。2023年獲第五屆中華鐵人文學(xué)獎，出版?zhèn)€人散文集《塔克拉瑪干的月亮》《石油花開》《行色新疆》。

2023年3月9日那天，塔克拉瑪干沙漠的天空異常純凈，沒有一絲云，藍(lán)得澄明透徹，海浪般起伏的沙丘綿延到遙遠(yuǎn)的地平線，9000米的鋼鐵鉆塔聳立在金波蕩漾的沙海之上，鉆井平臺上歡呼聲震耳欲聾，扎著碩大紅綢花的黑色鉆桿高懸在半空，揮灑著激情和力量。橫幅“熱烈慶祝中國石油塔里木油田果勒3C井刷新亞洲最深水平井紀(jì)錄”在站成一排的石油人的紅色工裝與陽光的雙重映照下，透著喜慶。

富滿油田在9396米深處順利完鉆，標(biāo)志著油田超深油氣鉆探能力正式邁入9000米級新階段，具備向萬米深地進(jìn)軍的條件，為我國油氣資源勘探開發(fā)打開了新大門。

這一天，我走進(jìn)中國石油塔里木油田地質(zhì)力學(xué)科技帶頭人、企業(yè)高級專家張輝的辦公室，只見他鎖著眉、凝神靜氣地坐在電腦前工作。工作專注的他等我走到他辦公桌前才注意到我。我說：“了解到你們直面世界級難題，針對果勒3C井開展的地應(yīng)力地質(zhì)理論研究，準(zhǔn)確預(yù)測出地層的孔隙壓力、坍塌壓力、漏失壓力、閉合壓力和破裂壓力，清晰掌握了工程地質(zhì)規(guī)律，為這口井做了全身‘PTCT’，實(shí)現(xiàn)超深井眼受力‘看得見’，護(hù)航超深井安全快速鉆進(jìn)，刷新了亞洲最深水平井記錄，取得了這些成績，您和團(tuán)隊不慶祝一下嗎？”

張輝微笑回答，這算是我們的常規(guī)工作。9396米對塔里木油田來說并不是極限，下一步將挑戰(zhàn)萬米井，面對新的更大挑戰(zhàn)，我們需要快馬加鞭，時間對我們來說太寶貴了。

來見張輝之前，我是做了準(zhǔn)備的，對他和他的團(tuán)隊的研究成果做了了解。他創(chuàng)建了超深油氣地質(zhì)力學(xué)建模與應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)體系，培養(yǎng)了國內(nèi)首批油氣田地質(zhì)力學(xué)科研人才和首個油田地質(zhì)力學(xué)科研團(tuán)隊，解決了超深致密砂巖、頁巖及碳酸鹽巖儲層地質(zhì)力學(xué)建模、裂縫性“甜點(diǎn)”預(yù)測、井位井眼軌跡優(yōu)化、鉆井井壁穩(wěn)定性預(yù)測、儲層三維可壓裂性預(yù)測、四維地應(yīng)力與斷裂活動性預(yù)測等技術(shù)難題，保證了復(fù)雜油氣藏地質(zhì)認(rèn)識深化、儲層品質(zhì)準(zhǔn)確評價、安全快速鉆井、單井有效提產(chǎn)和裂縫性氣藏穩(wěn)產(chǎn)開發(fā)，并將自研技術(shù)體系向中石油、中石化和中海油相關(guān)深層砂巖、碳酸鹽巖、頁巖油氣、煤層氣和深水油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域推廣與輸送，解決實(shí)際生產(chǎn)問題并幫助建立相應(yīng)的油氣田地質(zhì)力學(xué)科研團(tuán)隊。與此同時，他致力于研究與實(shí)踐密切結(jié)合，創(chuàng)建的新技術(shù)已工業(yè)化應(yīng)用于塔里木盆地2000余口油氣井和30余個油氣田勘探開發(fā)中，為油田超3000萬噸油氣上產(chǎn)做出了重要貢獻(xiàn)。團(tuán)隊先后獲省部級特等獎1項(xiàng)，一等獎6項(xiàng)，國家發(fā)明專利24件，獲中國石油集團(tuán)公司專利金、銀獎各1項(xiàng)，獲軟件著作權(quán)登記13件，研發(fā)軟件模塊2套，發(fā)表科研論文61篇。以“張輝”命名的創(chuàng)新工作室成功創(chuàng)建為自治區(qū)“勞模和工匠人才創(chuàng)新工作室”，他本人也被評為新疆維吾爾自治區(qū)“青年崗位能手”、中國石油集團(tuán)公司第八屆“十大杰出青年”、第一屆“科技立業(yè)英才”、塔里木油田公司“十三五科技建功人才”，當(dāng)選新疆巴州第十一屆黨代表，入選2020年“享受國務(wù)院政府特殊津貼人選”。

第一盞燈：用地質(zhì)力學(xué)預(yù)測單井鉆井

由于張輝研究的地質(zhì)力學(xué)領(lǐng)域?qū)儆趪H石油勘探開發(fā)的前沿技術(shù)，專業(yè)性極強(qiáng)，為減少讀者閱讀障礙，有必要在此對地質(zhì)力學(xué)做簡要闡述。

廣義上理解，地質(zhì)力學(xué)是地質(zhì)學(xué)和力學(xué)結(jié)合的交叉學(xué)科。在中國地質(zhì)學(xué)界，地質(zhì)力學(xué)是指中國地質(zhì)學(xué)家李四光在研究中國和東亞構(gòu)造的基礎(chǔ)上于20世紀(jì)40年代創(chuàng)立的一種構(gòu)造地質(zhì)學(xué)說。

平常，我們感知的地球似乎是靜止的、安穩(wěn)的，壓根兒感覺不到它在轉(zhuǎn)動，然而事實(shí)上，地球每時每刻都在運(yùn)動著、變化著。地球內(nèi)部在相對穩(wěn)定的情況下承受著來自上層和四周不同層面的壓力，地質(zhì)學(xué)家把這種壓力叫做地應(yīng)力。20世紀(jì)60年代，南非打井挖金子的人發(fā)現(xiàn)，井怎么打都不圓，井口永遠(yuǎn)是橢圓的，他們懷疑地下一定有種東西在左右著打井，有人說是魔鬼，但科學(xué)家可不這么想，他們認(rèn)為，那是一種人類暫時不了解的力量在起作用。后來，他們確認(rèn)這是地應(yīng)力。

張輝研究的方向是油氣田地質(zhì)力學(xué)。油氣田地質(zhì)力學(xué)是研究油氣田整體范圍及相關(guān)地區(qū)巖石力學(xué)屬性、地應(yīng)力場、地層孔隙壓力場等在油氣藏中的分布特征，并研究這些地質(zhì)力學(xué)屬性與儲層結(jié)構(gòu)、斷層、裂縫和流體流動之間交互關(guān)系的新興學(xué)科，屬于構(gòu)造地質(zhì)、巖石力學(xué)、地球物理和石油工程等多種專業(yè)交叉的研究領(lǐng)域。其研究工作通過大量的地質(zhì)數(shù)據(jù)推算建模，無限接近地模擬地層自然形態(tài)，準(zhǔn)確描繪石油天然氣資源在地層的運(yùn)移與變化規(guī)律，進(jìn)而指導(dǎo)勘探開發(fā)，達(dá)到“知己知彼、百戰(zhàn)不殆”的目的。

地質(zhì)學(xué)家的眼中，古老的塔里木盆地是世界上最復(fù)雜的，像一摞盛著石油天然氣的瓷盤被人用力摔在地上，又狠狠踹了幾腳，石油和天然氣就分散在打碎的圈閉、隆起、突起、拗陷、凹陷、洼陷、古潛山、斷背山、斜坡、背斜、斷裂，甚至裂隙之中。1952年起，塔里木石油勘探經(jīng)過五下六上的漫長過程，一代一代石油人把容易找到的石油天然氣解放出來，剩下的全是極為隱蔽的深層的儲層。世界地質(zhì)界公認(rèn)，世界最復(fù)雜多變的地質(zhì)構(gòu)造在塔里木盆地，油氣藏多樣，不僅有河流湖泊的沉積，還有大海大漠的沉淀，不僅要找隱伏在崇山峻嶺里的大背斜，還要探索倒海翻江中撕開的大斷裂，80%以上的超深井都在塔里木油田。一口井打下去，不僅要克服惡劣地表，要鉆穿巨厚高抗鉆礫石層和高蠕變的鹽層、經(jīng)歷強(qiáng)漏失的斷裂帶，還要時刻提防多套異常壓力系統(tǒng)造成的井控風(fēng)險；當(dāng)鉆頭千辛萬苦到達(dá)目的層時，發(fā)現(xiàn)又要面對高壓、高應(yīng)力、大尺度碎裂化巖體帶來的威脅。

隨著塔里木油田勘探開發(fā)的不斷深入，遇到深層復(fù)雜地質(zhì)條件引起的鉆完井難題，特別是庫車地區(qū)最嚴(yán)重最迫切，這些難題直接威脅到油田安全生產(chǎn)、油氣井提速和提產(chǎn)等方面。地質(zhì)力學(xué)作為連接地質(zhì)與鉆完井工程的橋梁，成為一項(xiàng)必須攻克的技術(shù)難題，以滿足油田生產(chǎn)需要。

張輝2006年7月從吉林大學(xué)地球勘測與信息技術(shù)博士畢業(yè)奔赴塔里木報到，領(lǐng)導(dǎo)對他說：“在與外國公司交流時得知他們開始進(jìn)行鉆井地質(zhì)力學(xué)方面的研究，這是全新的研究領(lǐng)域，沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)借鑒，是中國石油行業(yè)的一項(xiàng)空白，你試試做一下這方面的工作。”

張輝接到這個任務(wù)時，很興奮。對26歲的張輝來說，前人沒有走過的路才最具有吸引力和挑戰(zhàn)性，世界上的創(chuàng)造大多都來自那些敢于嘗試的勇敢者、敢于打破常規(guī)探索新方向新出路的人。年輕意味著無畏，年輕預(yù)示著無限可能。

接到科研任務(wù)的張輝一刻不耽誤，甩開了就干，查資料、推公式、編程序，很快進(jìn)入了狀態(tài)。但沒多久就遇到了難題。

他發(fā)現(xiàn)自己在學(xué)校學(xué)得雖然深，但窄。生產(chǎn)工作需要知識的廣度和大量的積累。一時間他感覺很忙亂，算出來的數(shù)據(jù)和繪制出來的圖件都沒有什么應(yīng)用效果。

領(lǐng)導(dǎo)一直鼓勵張輝堅持。

張輝從一份國外的資料上受到啟發(fā)，經(jīng)過一段時間的探索，發(fā)現(xiàn)若要解決深層復(fù)雜地質(zhì)條件引起的鉆完井難題，必須首先摸清楚井筒地質(zhì)力學(xué)涉及的孔隙壓力、坍塌壓力、破裂壓力，計算出這三個壓力對鉆井井筒實(shí)際生產(chǎn)產(chǎn)生的影響。一口井的數(shù)據(jù)量非常大，依靠手工計算，耗時過長，根本不現(xiàn)實(shí)。當(dāng)時油田根本沒有地質(zhì)力學(xué)方面的處理軟件，而自己恰好有一定的編程基礎(chǔ)，于是，張輝從油田檔案館借回一大堆資料，沒日沒夜地分析研究孔隙壓力預(yù)測方法。

從八月份入職到過年期間，最艱苦的是對一個個生產(chǎn)難題的苦苦思考和百思不得其解，最大的樂趣也是對這些難題的一個個解決。

攻關(guān)之初為保證基礎(chǔ)理論算法不出錯，張輝仔細(xì)研讀300余篇文獻(xiàn)，其中很多都已經(jīng)被翻得卷了毛邊。為了更好地定量化描述盆地地質(zhì)力學(xué)屬性，需要他編寫程序模塊，用來處理數(shù)據(jù)分析成果，解決油田生產(chǎn)中的問題，還要將其設(shè)計成圖模板，制作大量圖件，編寫報告，便于應(yīng)用。

判斷一口井鉆井穩(wěn)定與否，計算出地層應(yīng)力和強(qiáng)度之后，難就難在許多計算的單個公式都有了，如何將它們像珍珠一樣串聯(lián)起來，組合成一條美麗的項(xiàng)鏈。張輝把應(yīng)力和強(qiáng)度計算出來后，把每個點(diǎn)上如何影響鉆井的穩(wěn)定性畫成一張平面結(jié)構(gòu)圖。他把結(jié)構(gòu)圖打印到A3紙上，掛在辦公室墻上，每天盯著結(jié)構(gòu)圖研究，感覺自己的目光都快把那張紙看穿了，他想，應(yīng)力、強(qiáng)度和鉆井穩(wěn)定性之間一定有著隱秘的聯(lián)系。找到將一切穿引起來的那條線，問題就迎刃而解。

一天，研究院一位經(jīng)驗(yàn)豐富的老師傅走進(jìn)張輝辦公室，盯著這張結(jié)構(gòu)圖看了很久。在大家眼中，這位老師傅平常工作認(rèn)真，不茍言笑。沒想到他從圖上收回目光后對張輝說：“你這張圖畫得挺好，我認(rèn)真看了，都看明白了。”

老師傅看懂了，說明這個結(jié)構(gòu)圖路徑方向是正確的。張輝的心狂跳起來，看似云淡風(fēng)輕的一句話，給了張輝很大的信心，接下來，張輝大膽地按照這個結(jié)構(gòu)圖編程序。編好程序之后，他內(nèi)心忐忑，畢竟這是創(chuàng)新路上的第一步，是摸索著過河。召開院青年科技成果報告會之前，院里要召開小型的宣講會。張輝在會上宣講了自己的研究成果。講完之后，他心里還是沒底兒。

路過一個綜合科室的時候，一位女同志探出頭來說：“張博士你講得太好了，我都聽懂了。”張輝心里一陣驚喜。

“一個非專業(yè)的外行都聽懂了，說明我把這件事情講清楚、講明白了。”為了讓更多的人能夠聽懂他的這個軟件，備戰(zhàn)青年科技成果報告會，張輝一遍遍講給愛人聽，直到愛人聽懂了，張輝才松了一口氣。

一年時間很快過去，研究院青年科技成果報告會如期召開。張輝闡述了他編的軟件。他的研究成果得到院領(lǐng)導(dǎo)的肯定。由此，獲得研究院自主創(chuàng)新成果一等獎第一名。

雖然張輝研發(fā)的這個軟件模塊剛剛出殼，但是院領(lǐng)導(dǎo)發(fā)現(xiàn)蘊(yùn)含其中的無限潛能。

一個人的力量終究有限。中國科學(xué)院碩士研究生李超，2005年來到塔里木油田從事輪古地區(qū)碳酸鹽巖的研究。2007年10月，看到張輝旗下招募地質(zhì)力學(xué)研究人員，籌備工程地質(zhì)室，他就報名來了。李超和張輝共同研究，完善井筒地質(zhì)力學(xué)評價軟件模塊，選區(qū)塊、做孔隙壓力、坍塌壓力、破裂壓力方法研究、鉆井評價。

研究的過程中常常遇到各種困難。困難不只來自研究，當(dāng)時，他們掛靠在采油氣工藝所，隔行如隔山。加之油田機(jī)構(gòu)變動大，到底該堅持還是該放棄，張輝和李超一時感到迷茫。夜晚，華燈初照，兩人坐在孔雀河邊長談。發(fā)源于天山的孔雀河是一條內(nèi)陸河，河水蜿蜒向南注入塔克拉瑪干沙漠，最終消失在沙漠深處。前進(jìn)路上，浩蕩的河水會漸漸變得細(xì)瘦，直至消失，但河水依然不舍晝夜、義無反顧向前奔流。水的精神感動著他們，兩人堅定了信心，立足當(dāng)下、潛心研究、靜待花開。

在張輝的帶領(lǐng)下，兩人第一步把井的相關(guān)資料吃透，了解已有的研究成果，看書、看文章，收集國外相關(guān)研究成果；第二步做相關(guān)的地質(zhì)基礎(chǔ)研究，做孔隙壓力預(yù)測方法研究；第三步在張輝做的《井筒地質(zhì)力學(xué)評價軟件模塊》基礎(chǔ)上，建立自己的三壓力預(yù)測方法，解決單井設(shè)計當(dāng)中的壓力預(yù)測問題。

張輝預(yù)見到不久的將來，他們會提著這盞燈，照亮井下黑暗的地層。

2020年6月起，張輝帶領(lǐng)的團(tuán)隊又創(chuàng)造性地將三壓力拓展到了五壓力預(yù)測技術(shù)，使超深井鉆井復(fù)雜由6.4％降至4.6%。

中國石油股份公司重點(diǎn)井滿深1井實(shí)鉆進(jìn)速度比計劃提前30天，未出現(xiàn)鉆井復(fù)雜，提速效果明顯，意味著塔里木油田在國內(nèi)首創(chuàng)的超深復(fù)雜地層五壓力預(yù)測技術(shù)獲得成功。

鉆前三壓力預(yù)測缺少精細(xì)的漏失壓力預(yù)測數(shù)據(jù)，且對局部異常高壓的成因、分布規(guī)律認(rèn)識不清，難以避免工程復(fù)雜情況。在傳統(tǒng)三壓力預(yù)測技術(shù)的基礎(chǔ)上，打造五壓力預(yù)測技術(shù)升級版，即地層孔隙壓力、坍塌壓力、漏失壓力、閉合壓力和破裂壓力等鉆井參數(shù)預(yù)測。

在研究攻關(guān)中，科研人員通過主攻漏失壓力預(yù)測，推導(dǎo)出一套地層漏失泥漿密度計算公式，并通過30余口井實(shí)鉆數(shù)據(jù)模擬和反復(fù)論證，投入生產(chǎn)使用。針對富滿、克拉蘇等主力油氣田開發(fā)井，張輝帶領(lǐng)科研人員及時掌握油氣開采、注水注氣引起的地層壓力變化，精準(zhǔn)開展鉆前地層五壓力預(yù)測設(shè)計，對漏失及異常孔隙壓力風(fēng)險加強(qiáng)提示，對重點(diǎn)探井加強(qiáng)鄰并復(fù)雜分析，提高地層孔隙壓力預(yù)測精度。同時，他們還編制新的五壓力預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)化繪圖模板，方便現(xiàn)場施工人員使用。

此外，為提高五壓力預(yù)測時效，他們將每口完鉆井的鉆井井況都做成一幅“井史圖”。

說到這張“井史圖”，引出一個有趣的小插曲。

張輝在與貝克休斯公司的技術(shù)交流中，發(fā)現(xiàn)他們有一種圖，能反映每口井的鉆井井史信息，很直觀，給他很大啟發(fā)。知人善任的張輝將任務(wù)交給了長于制表的科室成員趙崴，在張輝手把手的指導(dǎo)下，根據(jù)塔里木油田井史特點(diǎn)，將鉆井周期和深度作為坐標(biāo)軸，將泥漿密度等鉆井參數(shù)和卡鉆、漏失等20余種鉆井信息分類集中體現(xiàn)在一張圖上。由于塔里木油田鉆井深度大、周期長，原來分析一口井的井史信息需要兩三天時間，現(xiàn)在幾分鐘時間就能很清晰地了解鉆井中的重要信息，大大提高了鄰井復(fù)雜分析時效和精度。

根據(jù)油田井位部署中的技術(shù)需求，地質(zhì)力學(xué)研究逐步在此項(xiàng)工作中開展應(yīng)用。在2021年油田召開的第七輪勘探井位論證會上，地質(zhì)力學(xué)項(xiàng)目組第一次參與井位討論，并作了《克深19-21井區(qū)超深氣藏地質(zhì)力學(xué)研究與井位優(yōu)化建議》報告，標(biāo)志著地質(zhì)應(yīng)力學(xué)應(yīng)用從被動轉(zhuǎn)入主動，從鉆前井位研究中就開始為一口油氣井的提速提產(chǎn)提效服務(wù)。張輝記住了這個里程碑式的日子——2021年10月27日。

第二盞燈：哈拉哈塘三維空間地質(zhì)力學(xué)建模

為進(jìn)一步加強(qiáng)地質(zhì)力學(xué)方面的研究，盡快實(shí)現(xiàn)從研究到生產(chǎn)地轉(zhuǎn)換，2008年底，油田勘探開發(fā)研究院成立工程地質(zhì)室，將西南石油大學(xué)測井專業(yè)畢業(yè)的尹國慶調(diào)到張輝旗下，此后，張輝、李超、尹國慶三人成團(tuán)，按照油田公司要求，共同研究地層壓力預(yù)測。

從哪個方向切入，如何建模依然兩眼一抹黑。當(dāng)時國外沒有相應(yīng)成熟的軟件，聽說斯倫貝謝公司有類似軟件，但那是斯倫貝謝公司的商業(yè)秘密。張輝帶領(lǐng)的團(tuán)隊在沒有任何依靠、沒有任何基礎(chǔ)的條件下自行研究創(chuàng)新。

建立地質(zhì)應(yīng)力模型，復(fù)雜構(gòu)造背景的地層構(gòu)架搭建和三維地球物理反演就是擋在張輝面前的兩座大山。第一步要建地層地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，在此基礎(chǔ)上，才能建立地質(zhì)應(yīng)力模型。建模并不是張輝的專業(yè)，他首先要學(xué)會建地層地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，為此，他開始了新一輪學(xué)習(xí)和挑戰(zhàn)。當(dāng)時研究院有兩個建模高手，其中一個就是綽號“大忙”的張耀堂。張輝虛心向張耀堂請教，幾乎天天黏著張耀堂學(xué)習(xí)編程軟件、建三維地層地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型。張耀堂在背后表揚(yáng)張輝：“這個博士不錯，能靜下心來學(xué)習(xí)。”

張輝花了一年時間系統(tǒng)學(xué)習(xí)了地質(zhì)三維建模和數(shù)值模擬，又花了整整一年時間熟練掌握了三維地球物理反演的技術(shù)。然后又尋找到一個非常適合的三維可視化軟件平臺，但這個平臺在Linux系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)計算必須用Shell語言編程，為此，他又學(xué)習(xí)了Shell腳本編程。

哈拉哈塘是塔里木油田公司開發(fā)的第一個碳酸鹽巖油田，面積近六千平方公里，油層埋深普遍在6000米到8000米之間。2009年，哈拉哈塘油田剛開發(fā)，張輝帶領(lǐng)的團(tuán)隊首先選擇以哈拉哈塘為目標(biāo)，對哈拉哈塘油田展開三維地層地質(zhì)結(jié)構(gòu)描述，在建模的基礎(chǔ)上，再計算壓力和應(yīng)力。這種方法預(yù)測的地層應(yīng)力太簡單，不能描述復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造情況。

此時的張輝意識到只建三維框架沒有意義。三維框架如同建好一間房子，里面沒有裝家具，人還是住不進(jìn)去。要把計算出來的地層斷裂情況裝進(jìn)去，研究斷裂和裂縫的活動性才能與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合應(yīng)用。

張輝說：“攻克這道難關(guān)時，因?yàn)闆]有條件，我和尹國慶兩人把紙質(zhì)圖上斷裂的長度、傾角、產(chǎn)向，按照比例用尺子量出來，再把數(shù)據(jù)一條條輸入計算機(jī)，用模擬的方法把數(shù)值插進(jìn)去。”

沒有什么幸福比得上創(chuàng)造帶來的快樂。

第一個模型終于建好了，張輝高興得一夜未眠，咋看咋美。但不久，現(xiàn)實(shí)就給他潑了一頭冷水，原來應(yīng)力在地下是變化的，不是平均的恒定的。他們根據(jù)測井提供的孔隙度數(shù)據(jù)，編程做插值，沒考慮復(fù)雜構(gòu)造，也沒有考慮斷裂。利用這種方法做出來的地應(yīng)力不合理，力學(xué)上達(dá)不到平衡。算出來的力，太平均了，沒有考慮不同巖層產(chǎn)生的應(yīng)力變化，誤差比較大。再者各種數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，在主程序的基礎(chǔ)上需要自己動手單獨(dú)編程序，如果手工操作，一是不準(zhǔn)確，二是效率太低，處理一組數(shù)據(jù)可能需要幾天甚至幾十天。

一條路走不通就走另外一條路。

三年啊！多少不眠夜，多少困惑，張輝他們耗時三年終于攻克三維地質(zhì)應(yīng)力建模，實(shí)現(xiàn)了中國石油深層地質(zhì)力學(xué)建模技術(shù)上的新突破。

在此基礎(chǔ)上，張輝團(tuán)隊制定出油田技術(shù)流程，設(shè)計出一個標(biāo)準(zhǔn)，任何一位新來的員工，只要照著標(biāo)準(zhǔn)流程一步步操作，就可以完成三維建模。某國際油服公司得知中國石油塔里木油田公司的張輝團(tuán)隊地質(zhì)力學(xué)技術(shù)的進(jìn)展，特意邀請張輝專程去為他們講課，張輝首次在國際石油行業(yè)的舞臺上亮相。

第三盞燈：精準(zhǔn)導(dǎo)航尋“甜點(diǎn)”

2012年，肩負(fù)著領(lǐng)導(dǎo)重托，張輝登上飛機(jī)，飛往大洋彼岸的美國休斯敦參加培訓(xùn)學(xué)習(xí)。

飛機(jī)在萬米高空中飛行。張輝還是在思考他的地應(yīng)力研究。

美國石油公司的石油專家們也意識到地質(zhì)應(yīng)力對石油勘探的影響。他們借鑒給飛機(jī)和橋梁受到各種壓力情況建模的軟件，改進(jìn)后在地質(zhì)建模上應(yīng)用，這是當(dāng)時世界上最先進(jìn)的技術(shù)手段。

培訓(xùn)學(xué)習(xí)期間，每一天，老師上午講的課，必須快速消化吸收，下午就要進(jìn)行考試。張輝覺得自己像是被扒了一層皮。張輝的好學(xué)與鉆研引起了一名美籍華裔老教授的注意，他很喜歡張輝，張輝向他請教，他都會毫無保留，一邊推導(dǎo)公式，一邊給張輝一步步地講解。張輝非常感動。

張輝覺得每個人都有自己的使命，他的使命不在別處，就在塔里木。

四個月的緊張學(xué)習(xí)結(jié)束了，使命在身，張輝迫不及待地返回，當(dāng)飛機(jī)越過重洋，經(jīng)過十幾個小時后降落在祖國的大地上，張輝感到格外親切，內(nèi)心翻涌著美好的情愫。

回國之后，油田公司非常重視，很快成立了項(xiàng)目組，張輝任項(xiàng)目組組長。同時，從油田各單位抽調(diào)了不同專業(yè)的技術(shù)人員，將測井、地震、地質(zhì)三者結(jié)合起來，合力攻克三維地質(zhì)應(yīng)力建模的難關(guān)。2005年研究生畢業(yè)的王海應(yīng)，在同學(xué)大多選擇了天津、北京及沿海大城市的情況下，他逆勢而行直奔塔里木，專攻氣藏開發(fā)三維建模。王海應(yīng)作為中石油業(yè)內(nèi)公認(rèn)的建模專家，2014年8月加入了張輝的團(tuán)隊，極大增強(qiáng)了團(tuán)隊的研究力量。

被地質(zhì)學(xué)家稱為“庫車坳陷”的地方，緊鄰天山南麓，是一個狹長的弧形地帶。庫車拗陷地表山壁陡峭、溝壑縱橫。地表相對高差達(dá)到600～2800米，山與山之間幾乎沒有人行走的道路。千萬年的風(fēng)沙磨蝕，形成了獨(dú)具一格的雅丹地貌。庫車坳陷又被稱為“庫車山前”或“天山山前”。東起庫爾勒，西到阿克蘇，東西長約550公里，南北寬30~80公里，面積約2.9萬平方公里，地質(zhì)上屬于富油氣的前陸盆地。預(yù)測油氣資源量不少于20億噸。庫車山地不僅地表重巒疊嶂、溝壑縱橫，而且地下地質(zhì)情況復(fù)雜。這是經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動，尤其是喜馬拉雅運(yùn)動造成天山山前地帶強(qiáng)烈隆升，沖斷擠壓劇烈，斷層發(fā)育。山前地下構(gòu)造十分高陡，地層傾角大，鉆進(jìn)中極易造成嚴(yán)重井斜，要不斷糾斜，如此往復(fù)循環(huán)，但井筒內(nèi)部異常復(fù)雜，容易造成卡鉆、斷鉆具等惡性事故。地層深處還有高壓鹽水層、鹽層、膏鹽層、復(fù)合鹽層，鉆井過程中泥漿使用不當(dāng)會發(fā)生井壁坍塌、井眼縮徑造成卡鉆。由于山前地帶擠壓劇烈，地層存在巨大擠壓應(yīng)力，還會造成井眼變形。鉆井專家形象地將山地鉆井稱之為“闖鬼門關(guān)”。

20世紀(jì)50年代起，經(jīng)過幾十年的艱苦攻堅，先后在庫車坳陷發(fā)現(xiàn)依奇克里克、克拉2、大北、迪那、克深等油氣田，隨著本區(qū)域超深層勘探開發(fā)逐漸深入，油氣井的鉆探與生產(chǎn)也遇到了越來越多的問題。從前地質(zhì)學(xué)家定完井位之后，張輝他們只是利用地層應(yīng)力計算當(dāng)前井眼下可能出現(xiàn)的地質(zhì)問題，在井身結(jié)構(gòu)、井壁穩(wěn)定性和工程動態(tài)參數(shù)等方面提出建議。但是長期以來只有井筒一維的地質(zhì)力學(xué)分析技術(shù)和成果，制約了工程問題的解決。若是有了三維地質(zhì)力學(xué)建模技術(shù)，他們的研究與應(yīng)用將從被動轉(zhuǎn)為主動，在定井位之前提出意見，用通俗的話說，即精準(zhǔn)導(dǎo)航鉆井。通過斜井、水平井克服萬難挺進(jìn)目的地，用最短的路徑和消耗，進(jìn)入地質(zhì)學(xué)家們指揮的區(qū)域，讓那些藏在縫隙或更深層的油氣重見天日，最大程度上減少失誤，解放一大片區(qū)域，吃到一個個“甜點(diǎn)”，希望和成功的概率增大，找大油氣田的可能性更大。

曾任石油部部長的王濤在他的回憶錄《塔里木的答卷》一書中感慨：“庫車山地天然氣勘探歷史，是一部艱苦卓絕地向科技高峰英勇攀登的歷史……每前進(jìn)一步，都要靠勇氣和力量去開拓、攀登。”一代代石油人的拼搏精神激勵著張輝，既然是最難啃的硬骨頭，那還猶豫什么？張輝態(tài)度異常堅定地對他的團(tuán)員說：“就從建立適合庫車復(fù)雜構(gòu)造強(qiáng)應(yīng)力背景和超深碳酸鹽巖儲層的三維地質(zhì)力學(xué)建模技術(shù)，研發(fā)塔里木三維地質(zhì)力學(xué)建模軟件，解決復(fù)雜地質(zhì)背景下地質(zhì)力學(xué)建模難題開始。”

復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造的三維顯示非常之難。

地質(zhì)力學(xué)的計算，建立在地震勘探和鉆井測井的基礎(chǔ)資料之上。先計算地層壓力，再計算水平方向的壓力，用顏色標(biāo)注，再編程序建模塊。二十多口井，上百條數(shù)據(jù)，編出來導(dǎo)入主體程序中，一套工作流程下來得一兩天。因?yàn)槭侨碌膮^(qū)塊，沒有現(xiàn)場的三維地質(zhì)模型，所以首先得自己建地質(zhì)模型，在地質(zhì)模型的基礎(chǔ)上，將巖石的密度、聲波、地層壓力、孔隙壓力計算出來，再輸入主體模型。在做這些工作時，要熟練掌握幾十種文件格式。在勘探開發(fā)的過程中，分別有預(yù)探井、探井、評價井和開發(fā)井。做預(yù)探井區(qū)塊的三維應(yīng)力模型是最難的。由于周邊沒有可以借鑒的資料，幾十公里遠(yuǎn)才有一口井，有的沒有鉆井實(shí)測的孔隙壓力，采用理論方法進(jìn)行預(yù)測，在實(shí)際過程中有偏差，需要一點(diǎn)一點(diǎn)地進(jìn)行修正。

經(jīng)過兩年的合力攻關(guān)，他們成功了，當(dāng)“庫車山前地質(zhì)應(yīng)力模型”呈現(xiàn)在張輝面前時，他不由得驚嘆：“太美了！”

三維地質(zhì)應(yīng)力立體模型圖像如一塊切開的彩色蛋糕，一層一層、波瀾起伏、清晰分明，應(yīng)力大小、好與壞用深淺不一的紅、黃、藍(lán)、綠幾種顏色標(biāo)得一清二楚。上面插著一根根“大頭針”，那是井的位置。美得似一幅立體抽象藝術(shù)畫。

該套儲層地質(zhì)力學(xué)建模技術(shù)很快在塔里木油田的各個勘探開發(fā)區(qū)塊廣泛應(yīng)用。其中，克拉蘇構(gòu)造帶地質(zhì)力學(xué)建模工作，包括2000平方的三維資料、90口井資料和100條斷層資料的分析，張輝他們6個人協(xié)作，僅兩個月就提交了成果。在張輝他們制作的克拉三維地質(zhì)應(yīng)力模型上，克拉2氣田像潛入深海礁石中的一群鯊魚。24年前，克拉2氣田的發(fā)現(xiàn)只是找到其中的一頭，如今有了新技術(shù)的護(hù)航，塔里木油田再度將目光鎖定在這里，實(shí)現(xiàn)克拉2下面再找克拉2的目標(biāo)。

多年來，他們共完成185個區(qū)塊的三維建模、14個區(qū)塊的四維模型。為認(rèn)識復(fù)雜地質(zhì)背景油氣田儲層、有的放矢地指導(dǎo)勘探開發(fā)發(fā)揮了不可替代的作用。

《三維巖石力學(xué)參數(shù)獲取方法和系統(tǒng)》和《超深碳酸鹽儲層三維地質(zhì)力學(xué)場建立方法和系統(tǒng)》兩項(xiàng)成果于2019和2021年分獲集團(tuán)公司專利獎金獎和銀獎，并形成企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一項(xiàng)——《油氣田三維地質(zhì)力學(xué)建模技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。《縫洞碳酸鹽巖地層地質(zhì)力學(xué)參數(shù)預(yù)測方法與工程應(yīng)用》獲中國石油和化工自動化應(yīng)用協(xié)會科技進(jìn)步獎一等獎、《地質(zhì)力學(xué)技術(shù)研究在復(fù)雜油氣藏勘探開發(fā)中的應(yīng)用》獲中國石油集團(tuán)公司科技進(jìn)步二等獎。

第四盞燈：發(fā)現(xiàn)應(yīng)力和裂縫、斷層的關(guān)系

地球物理所地質(zhì)力學(xué)室主任尹國慶辦公室墻上掛著一張《完井地質(zhì)工程一體化成果圖表》，上面清晰地標(biāo)明了水平最大和最小應(yīng)力、垂向應(yīng)力、水平應(yīng)力差、脆性、可壓裂性、天然裂隙、應(yīng)力與裂隙。其中，圖釘似的天然裂隙和飛鏢盤似的應(yīng)力與裂隙關(guān)系非常直觀，經(jīng)他一解釋，我這個外行都能看懂。

世界上，把復(fù)雜的事情簡單化很難，張輝他們做到了，這需要大智慧。

張輝發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)找油的方法是根據(jù)巖石物理特征評價儲層的好壞，就是孔隙度厚度和高低，通過研究發(fā)現(xiàn)單是孔隙度厚度和高低不能反映儲層的好與壞，比如克深13區(qū)塊，看起來孔隙度厚度和高低很均勻的儲層，產(chǎn)量的差異很大，還有中秋1井，以傳統(tǒng)的方法認(rèn)為井要打在高點(diǎn)上，遠(yuǎn)離高點(diǎn)的地方不好。但是，事實(shí)上遠(yuǎn)離高點(diǎn)的井產(chǎn)量反而比高點(diǎn)部位的要高，這說明傳統(tǒng)的評價方法無法支撐塔里木極端復(fù)雜的地質(zhì)條件。

生命的魅力就在于它的幻化無常，科學(xué)研究的魅力也在于它的幻化不定。它們是多么美妙，張輝癡迷在萬花筒般的世界，忘記了時間、忘記了自我。地層深處的應(yīng)力包括來自地面的重力、地層構(gòu)造之間擠壓的力、地層深度的熱應(yīng)力、流體，還有巖石孔隙的壓力。概括地說，應(yīng)力有九個不同方向的力，所以，在運(yùn)算的過程中要采取矩陣運(yùn)算，地層應(yīng)力建模之后把每個裂縫的方向、形態(tài)逐一裝進(jìn)去，如孩子擺弄復(fù)雜的積木。在組裝的過程中，張輝發(fā)現(xiàn)應(yīng)力和裂縫存在某種隱秘的關(guān)系，像夜空中閃爍的星辰，那么遙遠(yuǎn)、那么真實(shí)。頭腦敏銳的張輝意識到了這一定不是偶然，其中必然包含著相互制約、對立統(tǒng)一的關(guān)聯(lián)。

這個想法讓張輝精神亢奮。接下來的日子，他帶領(lǐng)團(tuán)隊，對不同的裂縫進(jìn)行應(yīng)力預(yù)測后發(fā)現(xiàn)，應(yīng)力和裂縫大小、方向不同，油氣走向會發(fā)生變化，產(chǎn)量就不同。簡單地說，如果裂縫是豎直的，那么來自上方的壓力越大，裂縫就越大。相反，如果裂縫是水平的，那么再從上方施壓，裂縫會越壓越小直到壓死。如果是傾斜的，那么地層產(chǎn)狀（傾角、傾向和走向）和應(yīng)力的關(guān)系又是什么？地層巖石的硬度、裂縫的夾角大小、應(yīng)力的方向和大小應(yīng)有所不同。張輝帶領(lǐng)團(tuán)隊把應(yīng)力方位、裂隙評價出來，在此基礎(chǔ)上把壓力計算出來，計算采用多大壓力能把裂隙壓開，在斷裂活動性預(yù)測基礎(chǔ)上，研發(fā)裂縫型儲層流動與地質(zhì)力學(xué)之間的耦合建模技術(shù)，在儲層物性分析基礎(chǔ)上，通過對地應(yīng)力場控制下的儲層滲流與流動能力評估，得到更準(zhǔn)確的裂隙儲層甜點(diǎn)預(yù)測結(jié)果。

這是一個開創(chuàng)性的發(fā)現(xiàn)。因?yàn)樵诖酥埃涂碧綍r，專家只考慮裂縫的孔隙度大小、有沒有儲油氣的可能性，沒有考慮應(yīng)力變化對裂縫的影響。他預(yù)感到，如果把應(yīng)力考慮進(jìn)去，解決好應(yīng)力問題，匹配得好，可以增強(qiáng)油氣滲透率，提高產(chǎn)氣油量。他的第二個了不起的突破就是，給鉆頭安上了一雙“眼睛”，在有利的位置鉆，穿透最好的儲層，提高油氣采收率和產(chǎn)量。

一次會議中，油田的一位地質(zhì)學(xué)家談到斷層才是真正的高速通道。細(xì)心的張輝聽到這句話后，像有一股電流穿過他的心臟，激活了他的想象力。能不能將斷層在現(xiàn)今條件下的活動性也預(yù)測出來呢？但當(dāng)時沒有任何的軟件能做這件事，而且也沒有任何已有的成果借鑒。張輝他們首先從解剖分析斷層入手，沒有現(xiàn)成的斷層空間產(chǎn)狀數(shù)據(jù)，他們就把圖放大，鋪在地上用尺子量，第一個工區(qū)用了兩周時間，把斷層產(chǎn)狀信息量出來，加載到應(yīng)力環(huán)境中，發(fā)現(xiàn)斷層的力學(xué)性質(zhì)與單井的產(chǎn)量、出水及井壁穩(wěn)定性都有很強(qiáng)的相關(guān)性。他們開始了自主攻關(guān)“斷層力學(xué)活動性預(yù)測技術(shù)”。至今，這項(xiàng)技術(shù)已在庫車、塔中、塔北碳酸鹽巖儲層的每個區(qū)塊的井位部署和開發(fā)方案中推廣應(yīng)用，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用對確定高效井點(diǎn)、避水和明確開發(fā)機(jī)理等都有很好的幫助。

庫車山地的大北1401井，打到了背斜翼部，原井眼處井壁垮塌十分嚴(yán)重，表明鉆遇高應(yīng)力場部位與區(qū)域應(yīng)力場評價結(jié)果一致，同時主應(yīng)力方位與儲層主體發(fā)育方位不匹配，無法通過酸壓改造獲得高產(chǎn)。如果放在以前就硬生生地改造，或是放棄不要了。張輝提出根據(jù)區(qū)域應(yīng)力場分布結(jié)果，在井的北西方向應(yīng)力場較低、儲層發(fā)育有利方位側(cè)鉆。鉆井工程采用了他的建議，水平方向鉆了140米，就鉆出了儲層的集中區(qū)域，投產(chǎn)后日產(chǎn)氣12萬方，油23萬方，救活了這口井。

這一重大應(yīng)用振奮了油田的決策者，很快，技術(shù)被廣泛應(yīng)用到克深2、克深8、克深9區(qū)塊，為井位優(yōu)選、儲層改造方案優(yōu)化和開發(fā)方案優(yōu)化提供了依據(jù)，有力助推了開發(fā)井成功率的不斷提升。

2023年正在鉆的博孜25井，張輝團(tuán)隊根據(jù)地質(zhì)給出的條件做了預(yù)測。由于地下情況過于復(fù)雜，預(yù)測出現(xiàn)了誤差，這口井在6725米的地下開始漏。邊漏邊打，一天漏失鉆井液近百方，耗資上百萬，油田領(lǐng)導(dǎo)非常著急，是繼續(xù)打還是放棄，誰心里也沒有底。院領(lǐng)導(dǎo)指示張輝他們必須做兩件事：一是預(yù)測下部儲層好不好，二是怎么往下打。接到任務(wù)后的張輝團(tuán)隊，跑野外看剖面，夜以繼日加緊研究，對整個區(qū)域進(jìn)行分析，處理大量數(shù)據(jù)，修訂完善了三維地質(zhì)應(yīng)力模型，發(fā)現(xiàn)博孜25井構(gòu)造逆掩在大北11構(gòu)造之下，兩盤不但相互疊加，還扭動轉(zhuǎn)圈了，穿過中間三百多米、比天山大峽谷還要寬的膏鹽巖層，清楚地顯現(xiàn)出下盤地層的油氣儲層發(fā)育良好，由此推測下面是低應(yīng)力的地方，儲層品質(zhì)好，從而堅定了油田決策者繼續(xù)往下打的信心。

第五盞燈：完井可壓裂性預(yù)測技術(shù)

2018年塔里木油田在庫車市境內(nèi)打了一口比喜馬拉雅山還高36米的超深預(yù)探井——輪探1井，在8200米以下的深層找到液態(tài)的石油烴，開創(chuàng)了世界石油勘探開發(fā)史上的先例。

在8000多米的地層，巖石所受應(yīng)力之大好比每個指甲蓋承受兩噸的壓力。在如此強(qiáng)大的應(yīng)力的壓迫下，依靠人力壓開地層，是不可能的，人為動用的能力很弱、很弱。必須依靠地質(zhì)力學(xué)的精細(xì)分析，明確地下裂縫與地應(yīng)力之間的交互關(guān)系，“順勢而為”才能有效地實(shí)現(xiàn)油氣井的提產(chǎn)。

在如此深的地下找油氣，首先更新的是觀念，觀念更新了，行動隨之改變。按照傳統(tǒng)觀念，只要找到地下的油，只要是有油的地方，全部都把它包攬，進(jìn)行開采。有些地方，明知有油，但是油不運(yùn)移，根本開采不出來。有了地質(zhì)力學(xué)的應(yīng)用之后，不僅是找沒找到油的問題，而是在找到油的情況下，進(jìn)一步地考慮應(yīng)力和裂縫，必須找到應(yīng)力弱、有裂縫、油氣可能流動的地方開采，如導(dǎo)彈精準(zhǔn)打擊目標(biāo)。在已有的裂縫基礎(chǔ)上，通過應(yīng)力讓它相互摩擦、觸動，提高孔隙度，達(dá)到油氣運(yùn)移的目的，用通俗的話說，就是借力打力。

中古112井，由于地層復(fù)雜，鉆至井深側(cè)鉆點(diǎn)6150米左右打偏了幾十米，鉆井在地下偏離測鉆點(diǎn)幾十米是符合設(shè)計要求的，但是對地下如一把放飛的氣球似的碳酸巖鹽主體儲層來說，差之毫厘，就謬以千里了。

按照設(shè)計，這口井到達(dá)目的層后，將進(jìn)行酸化壓裂，以打開裂隙，讓儲層相互溝通，方便油氣運(yùn)動。但是，張輝團(tuán)隊通過計算，發(fā)現(xiàn)應(yīng)力方向與儲層主體方向不匹配，就壓裂與否的問題與專業(yè)部門產(chǎn)生了分歧，專業(yè)部門依照以往經(jīng)驗(yàn)分析，地層壓力200多兆帕，這么大的壓力距離又不遠(yuǎn)，說不定能把主體儲層壓開。而張輝他們經(jīng)過分析計算后認(rèn)為，這么壓，不但壓不開，反而適得其反。充分論證之后，決策層采納了張輝提出的意見，決策該井實(shí)施側(cè)鉆措施。2016年5月21日，開始側(cè)鉆，用時9天，側(cè)鉆至6400米，鉆至儲層主體部位，之后再壓裂，獲得了高產(chǎn)，不但節(jié)省了700多萬元壓裂費(fèi)用，也節(jié)約了時間。

一口井的成功，改變了傳統(tǒng)的先壓裂后側(cè)鉆再壓裂的做法，從此之后鉆井全面采用在B超或CT指導(dǎo)下進(jìn)行作業(yè)的形式，變被動為主動。

光有成果還不夠，還得有結(jié)實(shí)的理論支撐。2014年夏天，張輝同愛人陪孩子去草原上放松，可是，他根本沒心看風(fēng)景，腦子塞滿地質(zhì)應(yīng)力研究的數(shù)據(jù)、表格、圖像，愛人開車，他坐在車后座，不顧一路上的顛簸，拿著平板電腦寫論文。

2015年，張輝撰寫的《碳酸鹽巖儲層斷裂活動性研究與井位優(yōu)化應(yīng)用》《克深氣田地質(zhì)力學(xué)響應(yīng)對氣井產(chǎn)能的影響》《超深裂縫性氣藏改造機(jī)理與可壓裂性技術(shù)研發(fā)》三篇論文在國際SPE（國際石油工程師學(xué)會）會議上宣講，得到了國際同行的稱贊。

不久，張輝分別接到了在美國休斯敦、澳大利亞布里斯班、阿拉伯聯(lián)合酋長國首都阿布扎比召開的三個SPE國際學(xué)術(shù)會議的邀請函。

在人才濟(jì)濟(jì)的國際石油擂臺上登臺亮相，是多少科研人員夢寐以求的高光時刻。張輝認(rèn)為成績屬于團(tuán)隊的每一個人。

初夏，張輝團(tuán)隊的尹國慶在美國休斯敦宣講了論文《碳酸鹽巖儲層斷裂活動性研究與井位優(yōu)化應(yīng)用》。

盛夏，張輝在阿拉伯聯(lián)合酋長國首都阿布扎比宣講了論文《超深裂縫性氣藏改造機(jī)理與可壓裂性技術(shù)研發(fā)》。

金秋，張輝團(tuán)隊的袁芳在澳大利亞布里斯班宣講了論文《克深氣田地質(zhì)力學(xué)響應(yīng)對氣井產(chǎn)能的影響》。

SPE會議中分會場主席、國際專家Fred評價張輝團(tuán)隊的研究成果：“感謝你們有趣而極具創(chuàng)造性的論文。我認(rèn)為這在油氣行業(yè)中非常重要，但是業(yè)界鮮有此類研究，你們填補(bǔ)了業(yè)界空白。我贊揚(yáng)你們的團(tuán)隊。”

這一年，是中國石油的閃光年。張輝說，當(dāng)他站上萬眾矚目的國際會議宣講臺，他為自己是中國人而感到自豪和光榮，強(qiáng)烈的愛國情結(jié)、使命感和責(zé)任感油然而生。

對科研人員來說，成功的喜悅往往非常短暫，大部分時間里，他們像蟄伏在地下的知了，拼命地在黑暗的道路上向上攀登。

2020年，位于克拉蘇構(gòu)造西段的博孜3斷控三口井相繼打出了高產(chǎn)，油田上下沉浸在一片喜悅之中，決定將該斷塊打造成為克拉蘇構(gòu)造帶西段的高產(chǎn)示范區(qū)。可疊置于地下多層的斷裂、地應(yīng)力、孔隙壓力、優(yōu)質(zhì)儲層等分布不清楚，給該區(qū)塊井位部署帶來了挑戰(zhàn)，如何科學(xué)布井，成了高效開發(fā)示范區(qū)建設(shè)的攔路虎。

張輝臨危受命。

我在王海應(yīng)的工作電腦上看到博孜區(qū)塊的模型圖，不同的地層分別排列著博孜15、博孜3、博孜12和博孜11，像斜插在不同地層的犬牙，尖銳猙獰。要鉆取下盤的油層被上面的博孜15地層蓋住，上面是厚達(dá)幾百米的鹽層。

你能相信嗎，這么復(fù)雜的地層模型就是讓一個人照著畫也要花很長時間，而張輝的團(tuán)隊三十多個小時不眠不休，快速準(zhǔn)確地把三維應(yīng)力模型建好了。有了三維應(yīng)力模型，地下情況一目了然。采用水平井鉆探是不是能夠提高鉆遇率，張輝為這個想法興奮不已，緊接著論證了在博孜3斷裂帶鉆探水平井的可行性，最終獲得油田高度認(rèn)可。后來實(shí)施的四口水平井，張輝團(tuán)隊建立的高精度三維地質(zhì)力學(xué)模型，可謂功不可沒。

張輝團(tuán)隊建立的這種新的適用于裂縫性致密儲層的可壓裂性計算模型，不但解決了庫車坳陷氣田儲層改造定量優(yōu)化中的難題，助力單井提產(chǎn)，而且該模型已在庫車坳陷400余井次中推廣應(yīng)用，為儲層改造設(shè)計中的施工層段確定、射孔位置優(yōu)選、注入壓力選擇和泵注程序優(yōu)化等提供了量化依據(jù)，為克拉蘇氣田單井提產(chǎn)3倍以上提供了重要的技術(shù)支撐。

第六盞燈：自主創(chuàng)新四維地質(zhì)力學(xué)分析技術(shù)

根據(jù)克拉2、迪那2、克深2等氣田開發(fā)中對動態(tài)的應(yīng)力場預(yù)測的迫切需求，張輝提出了一種“時間—壓力—應(yīng)力”四維地質(zhì)力學(xué)建模方法，發(fā)現(xiàn)了庫車山前氣田開發(fā)中影響產(chǎn)能變化和氣井出水的重要內(nèi)在機(jī)理。該方法能夠?qū)㈤_發(fā)過程中隨壓力下降而不斷變化的地應(yīng)力場信息與氣藏綜合表現(xiàn)密切關(guān)聯(lián)，從而診斷和預(yù)警一些開發(fā)中出現(xiàn)的問題。

克拉2氣田是西氣東輸?shù)闹髁μ铩牟噬刭|(zhì)構(gòu)造圖上看，克拉2氣田的形態(tài)很像一條睡著的金龍魚，側(cè)身躺在藍(lán)色的水中。但是，轉(zhuǎn)動構(gòu)造圖，它又呈現(xiàn)出了完全不同的樣貌，像藍(lán)色的托盤上堆著許多黃金。張輝解釋說，黃色的是天然氣，藍(lán)色的是水，水從哪里來卻不清楚，他們研究地應(yīng)力發(fā)現(xiàn)一種奇怪的現(xiàn)象，同樣的地層有的井出水了，有的井不出水，理論上水界面應(yīng)該是平的，要出水應(yīng)同時出水。監(jiān)測表明構(gòu)造不同，氣水界面抬升情況不一致，且偏差較大，達(dá)100米左右。把地應(yīng)力加上之后，又添加上時間軸，能夠看到在不同的時間點(diǎn)上，應(yīng)力在地層的不同變化。在開發(fā)過程中，隨著壓力下降，應(yīng)力場會發(fā)生相應(yīng)的變化，如果用常規(guī)方法分析，就無法判斷水是從哪里上去的。氣田西南部及東南構(gòu)造高點(diǎn)應(yīng)力變化較大，而中間部位變化較小，進(jìn)一步分析，還是地下發(fā)育豐富的斷層在作怪。在不同應(yīng)力狀態(tài)下，斷層活動性變化趨勢呈現(xiàn)一定差異，斷層活動性變好、變差區(qū)域有一定區(qū)別，氣田應(yīng)力變化的路徑是不同的，會直接影響滲透率，找到了原因，接下來張輝他們通過裂隙、斷層等評價，找到了出水快慢的原因，預(yù)測氣田什么時間會產(chǎn)生突變、發(fā)生水侵，解釋清楚水是如何上去的，由此做出生產(chǎn)方面的調(diào)整，對出水風(fēng)險高的井減緩采收速度。

這一科研成果廣泛應(yīng)用在了迪那2、克深2、克深8、柯克亞氣田，保障了能源安全。

中國進(jìn)入天然氣時代后，對天然氣的需求量逐年增加，特別是到了冬季，用氣達(dá)到高峰。夏天用氣量相對較小，油田計劃把夏天淡季生產(chǎn)的天然氣儲存起來，以備冬季之需。若是建設(shè)儲氣大罐，投資多、占地面積大、維護(hù)成本高、安全管理難度大，那把天然氣存在哪里好呢？這是新的課題。

根據(jù)地下注水的經(jīng)驗(yàn)，有人提出可不可以把天然氣注入地下儲氣庫，夏季用氣低峰時，把氣存在地下，冬季需要再取出來。在東部的遼河、四川、重慶等油田，這是一個相對成熟的專業(yè)技術(shù)，東部油氣田基本沒有斷裂，相當(dāng)于在鹽層中挖一個洞，把氣裝進(jìn)去就行了。但是，塔里木油田情況要復(fù)雜得多，一般井深在6000～8000米之間，斷裂非常發(fā)育，在這樣的地質(zhì)條件下能否像其他油田那樣操作，誰都沒有把握。比如克拉2氣田，一口井每天生產(chǎn)100萬方左右，注氣和采氣的量都很大，注氣和采氣的強(qiáng)度非常高，像吹氣球，把握不好度，很容易吹爆。

挑戰(zhàn)深層油氣藏型的儲氣庫密封性創(chuàng)新的核心技術(shù)，在塔里木屬于首次，而且在儲氣的過程中要把石油擠出來。油田公司把這個重?fù)?dān)交給了張輝團(tuán)隊，張輝他們一刻也不敢放松，開始在新的領(lǐng)域進(jìn)行研究。他們首先要研究注氣時地應(yīng)力不能超過的數(shù)據(jù)是多少，儲氣庫有蓋層，壓力大了蓋子頂飛了，氣全跑了。困難的是地層并非完整規(guī)則的，地層中有許多裂隙和斷層，通常情況下，地層壓著這些裂隙和斷層是閉合的，注入天然氣后，要計算壓力保持在哪個范圍內(nèi)裂隙才不會漲開，裂隙頂漲開，氣會順著裂隙或是斷層溜走。

通過研究，他們發(fā)現(xiàn)，影響密封性的因素有：油氣藏圈閉整體完整性、蓋層微觀孔隙結(jié)構(gòu)、宏觀水動力系統(tǒng)、巖石毛細(xì)管突破壓力、蓋層與斷裂系統(tǒng)的力學(xué)完整性，其中最后一項(xiàng)是密封性評價中的最重要因素。

他們將這一研究成果首先應(yīng)用到老油田東河1井，之后是塔中4井、牙哈、柯克亞，之后將這項(xiàng)技術(shù)延伸應(yīng)用到富滿油田注水開發(fā)和二氧化碳驅(qū)油，提高油田綜合采收率。

張輝每年閱讀大量應(yīng)力方面的外文資料，及時掌握地質(zhì)應(yīng)力前沿技術(shù)與發(fā)展，每周兩到三次，做文獻(xiàn)分享，有什么亮點(diǎn)，與工作結(jié)合，從來沒有放松專業(yè)技術(shù)上的進(jìn)步，仍然站在技術(shù)的最前沿。他像一面旗幟。

工作中，張輝從不固化個人觀點(diǎn)，而是啟發(fā)大家，遇到一個生產(chǎn)難題，先科學(xué)分析問題，然后去攻關(guān)，再用科學(xué)指導(dǎo)生產(chǎn)。

地質(zhì)力學(xué)在油氣勘探開發(fā)中的應(yīng)用不過短短十多年。科室人員從最初的一個人發(fā)展到現(xiàn)在十幾人，匯集了油田各個專業(yè)的精英人才。在張輝的帶領(lǐng)下，研究工作從最初只做一個個點(diǎn)——單井的預(yù)測、應(yīng)力的參數(shù)影響地層垮塌、漏失的程度，發(fā)展到現(xiàn)在從井位部署、鉆井五壓力預(yù)測、井史圖、鉆井工程和油田氣四維建模、完井、壓裂改造、油氣田開采、老油氣田改造、儲氣庫等勘探開發(fā)全過程參與，實(shí)現(xiàn)了一次又一次飛躍。

科研的道路永無止境，2023年塔里木油田正在挑戰(zhàn)萬米深井，張輝他們也將對此展開研究。張輝說：“由于地層越往下溫度越高，巖層的脆性逐漸減弱，而韌性不斷增加，巖層的韌性直接影響鉆井，影響儲層改造和開發(fā)。地殼在靠近萬米的地方會出現(xiàn)脆韌轉(zhuǎn)換帶。我們的任務(wù)是找到雞蛋殼和雞蛋清的邊界，這就是脆韌轉(zhuǎn)換帶。我們要研究在砂巖、泥巖、礫巖、鹽層、硅質(zhì)結(jié)核等復(fù)雜巖下，如何安全鉆進(jìn)到目的層，預(yù)測套管如何下，下到哪一層，下幾層套管，用多大壓力級別的套管和安全泥漿密度，選擇井探裝備的壓力級別，保證不能垮、不能漏、不能噴，安全快速高質(zhì)量鉆進(jìn)；預(yù)測天然裂隙可壓裂性、壓裂部位、在哪里射孔，分化儲層品級，最終保證把油氣采出來。”

這是又一項(xiàng)完全陌生的研究領(lǐng)域，又是一次全新的探索和挑戰(zhàn)。在鐵人精神、塔里木精神的感召下，相信張輝帶領(lǐng)的團(tuán)隊，在不久的將來一定能突破難關(guān)、再創(chuàng)輝煌。