工程地质广泛地应用于城市建设、铁路、涵洞、桥梁、大坝、水库、矿山等工程设计和滑坡、泥石流等自然灾害研究中，作为地质学的一个重要二级学科，经过近百年的发展，已经形成了较为系统的理论体系、工作方法和技术手段。然而，工程地质在石油工程中涉足相对较少，或没有得到广泛的应用和重视。随着油田开发的深入和难采、非常规油气田的不断发现，单靠传统的石油地质和石油工程很难解决诸如套损套变、出砂防砂、复杂钻井中井壁稳定性、复杂井况完井、水力压裂、注水强度、采油工作制度、井网、井距及井排展布方向等油气勘探开发过程中遇到的难题，发展传统近地表的工程地质方法原理，将其应用到地下复杂的油气藏开采中可以弥补这方面的不足。

石油工程地质是一门研究与石油天然气勘探开发有关的工程地质问题的前缘交叉学科，具有很大的潜力和发展空间。它以石油地质学、地质力学、岩石力学、岩体力学、工程地质学、地球物理学、油气藏物理学、储层地质学和钻(完)井工程、采油工程及油气藏工程等多学科理论方法为基础，把三维地震叠前弹性信息和多极阵列声波等现代地球物理前沿技术手段引入到石油工程矿场应用中；又以油气藏岩体力学和地应力场为主线，以室内岩体力学测试实验为依据，以数理统计、分析与建模为手段，通过岩心测试分析、测井与地震关联，从油气藏岩体物理角度揭示石油地质与石油工程之间的内在联系。该学科可实现油气勘探开发丰富优质资源的高度共享，整合勘探与开发、地质与工程、试验与研究等工作流程与体系，改变目前传统的工作方式，从而提高勘探开发工作效率。

石油工程地质以传统的工程地质理论、方法为基础，以地应力为线索将石油地质与石油工程紧密地结合起来，明确了石油工程地质的概念、内涵和外延，创建了系统严密的油气藏岩体物理理论支撑体系，形成了配套的岩体地球物理和数值模拟系列方法与技术，实现了油气田矿场中可操作的地震、测井、钻井、完井、采油和油气藏工程的工业化应用，丰富和完善了石油地质与油气田开发理论及技术。拓展了工程地质、地震、测井等学科的应用领域，搭建了石油地质与石油工程一体化工作平台。

现代油气藏勘探开发是一个高度综合、庞大复杂的系统工程。在实际工作中，它需要多领域、多学科、多专业综合研究协同作战。为此，应以地质力学、石油地质学、石油工程、工程地质、地球物理、岩体力学、计算机科学、现代数学为基础，在储层地质建模基础上，基于地震技术的应力场建模，最终建立全油藏、全三维应力场大小及方向的分布数据体，优化钻完井、油藏工程及采油工程设计与现场实施。

《石油工程地质》创建了地下深处油气藏岩体复杂围岩、变温、变压等地质条件下，多孔、多相及非均质的油气藏岩体物理理论，并将钻井取心实验、测井计算与三维地震叠前弹性参数反演相结合，建立油气藏三维空间上精细岩体力学参数和非均质应力场初始数字模型。并可借此进一步精确模拟油气田开发过程中地应力场三维非稳态变化，可满足钻(完)井工程、采油工程和油藏工程对油气藏储层参数、岩石(体)力学参数和地应力场非对称耦合匹配的量化精准要求，从而指导低渗透、难采、非常规油气藏经济有效开发。

通过建立油气藏岩体力学和三维网格应力大小及方向数字模型，结合整体压裂理论，开展随井间储层和应力场变化的全缝长压裂数值模拟，获得井筒以外人工裂缝的高度、长度及裂缝的走向。开展人工裂缝与注采井网的匹配关系研究，确定压裂井泄油区域非规则几何体形状。按照非规则泄油区域部署井网，进行整体压裂优化设计方法研究，形成难采油田直井－水平井非对称立体式井网整体压裂理论方法和系列技术。

《石油工程地质》突破了传统以点带面的岩石力学及地应力场研究方式，而从岩石→岩块→岩层→岩体认识点、线、面、体，避免微观代替宏观、岩块实验代表岩体的研究方式，提出油气藏岩体的新概念，通过油气藏岩体物理理论研究，借助地球物理手段实现油气藏三维应力场数值模型，获得不同井点、不同储层条件下的应力大小及方向，满足石油工程对地应力的精准要求。实现多学科协同作战，建立起从勘探到开发整个过程的地质与工程一体化工作平台，使得围绕一个目标多个领域、多学科、多部门能在一个平台上协调工作，充分实现各项工作无缝连接，实现在油气勘探开发领域大量优质资源、信息、成果的高度共享。

今后勘探开发对象的多样性与复杂程度将不断增加，这将对地应力的研究和认识提出更高要求，并且需要更加精准的模型以满足石油工程的设计实施。目前的预测方法仅为一个尝试，虽然它提高了分辨率并完善了技术方法，但在诸如非储层段套损预测、复杂火山岩水平井改造、大段泥岩应力确定等问题上，还需开展进一步研究。

油气藏应力场研究是一个复杂的问题，本文作者十余年来做了大量的尝试性的探索，形成一系列理论和配套技术。然而对于诸如块状厚层火山岩、碳酸盐的地应力如何求取、地应力场如何更加精细准确的建立、裂缝性储层天然裂缝对应力场的影响、前期油田开发中，由于压裂高压注水等形成的动态裂缝如何求取等许多问题还存在不足，有待进一步探索提高。

面向钻(完)井工程、采油工程和油藏工程的石油工程地质研究是今后油田发展的一个研究应用热点，也是中国在强非均质、难采油气田、非常规油气藏开发方面提高国际竞争力的瓶颈技术。在勘探开发整个过程的应用中，油气藏岩体地应力研究，尤其是低渗、特低渗及非常规油气藏岩体地应力研究，应该提到与油气藏储集层物性研究同等地位上来。复杂地质条件下的油气勘探开发今后将越来越表现出工程与地质一体化研究的重要性，它迫切需要工程与地质结合的边缘交叉综合理论体系、实用技术与科研人才结合的复合型管理人才，从而形成工程与地质有机结合的组合创新。

本文摘编自师永民、张玉广著《石油工程地质》之前言，内容有删减。

（本期编辑：安 静）

石油工程地质

师永民  张玉广  著

责编：王 运  韩 鹏  李 静

北京：科学出版社  2017.01

ISBN  978-7-03-049006-3

石油工程地质是面向石油的工程地质研究， 以工程地质理论、方法为基础， 针对地下油气藏特定的地质环境， 从岩体、岩体物理及岩体地球物理角度揭示油气藏岩体工程内在的规律性，建立地下复杂围压条件下的三维岩体力学和应力场大小及方向分布模型，为油田矿场工程设计、实施和管理等提供决策依据。

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