地下千米以深，油氣在僅有發(fā)絲萬分之一的頁巖孔隙里如何流動?高壓注水造縫后，裂縫又將往何處延伸?這些“地下迷宮”，被中國石油大學(xué)(北京)克拉瑪依校區(qū)科研團(tuán)隊成功破解，相關(guān)研究于近日獲得2025年度新疆科學(xué)技術(shù)獎自然科學(xué)獎一等獎。

科研團(tuán)隊經(jīng)過數(shù)年攻關(guān)，完成了“非常規(guī)油氣儲層水力壓裂多尺度多場耦合智能表征及其應(yīng)用”項目，從流動機(jī)理到裂縫擴(kuò)展再到智能決策，形成了自主可控的完整技術(shù)鏈。

該團(tuán)隊成員戴佳成告訴記者，長期以來，關(guān)鍵機(jī)理難以直接觀測驗證、模型精度不足、現(xiàn)場適用性不強(qiáng)，成為擺在非常規(guī)油氣開發(fā)面前的“三座大山”。他們扎根油田一線尋找突破口。

在肉眼無法察覺的納米級孔隙里，油氣流動呈復(fù)雜非線性特征。團(tuán)隊揭示了微納限域效應(yīng)，攻克了頁巖吸附量精確測量難題，建立覆蓋納米級基質(zhì)孔、微米級天然裂縫直至米級人工裂縫的多尺度流動模型，將地下油氣的流動情況精細(xì)刻畫了出來。

頁巖內(nèi)部不同位置的力學(xué)性質(zhì)千差萬別，裂縫既可能張開也可能發(fā)生剪切錯動。為了探索裂縫向何處發(fā)育，團(tuán)隊創(chuàng)建了百微米級分辨率的細(xì)觀力學(xué)表征方法，揭示了拉張—剪切復(fù)合擴(kuò)縫機(jī)理，高度還原了復(fù)雜裂縫在地下三維空間中的延伸過程。“這好比給地層做了一次高精度‘CT’，裂縫如何延展、能織出多大縫網(wǎng)，變得可計算、可預(yù)測。”戴佳成說。

基于理論和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，團(tuán)隊將地質(zhì)、力學(xué)與人工智能技術(shù)深度交叉，建立機(jī)理與數(shù)據(jù)聯(lián)合驅(qū)動的智能優(yōu)化方法，研發(fā)出智能壓裂軟件平臺。壓裂前，平臺系統(tǒng)能自動優(yōu)化段簇布置、液量、砂量等關(guān)鍵參數(shù)，為每口井量身定制方案;施工中，平臺系統(tǒng)能夠?qū)崟r分析壓力、排量等數(shù)據(jù)，動態(tài)輔助工程人員調(diào)整策略，讓壓裂擁有了“智慧大腦”。

如今，該團(tuán)隊相關(guān)成果有力支撐了國內(nèi)多個油田智能壓裂平臺建設(shè)，并在國家級頁巖油氣示范區(qū)現(xiàn)場應(yīng)用，平均單井日油氣產(chǎn)量較同層位鄰井顯著提升。該項目第一完成人田守嶒表示，下一步，團(tuán)隊將繼續(xù)面向國家能源安全重大需求，推動成果在更多復(fù)雜儲層和重點(diǎn)區(qū)塊落地應(yīng)用，為油氣高效、綠色、智能開發(fā)貢獻(xiàn)科技力量。