李佩紅，中國作家協(xié)會(huì )會(huì )員，巴州作協(xié)主席。2023年獲第五屆中華鐵人文學(xué)獎，出版個(gè)人散文集《塔克拉瑪干的月亮》《石油花開(kāi)》《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(méi)有一絲云，藍得澄明透徹，海浪般起伏的沙丘綿延到遙遠的地平線(xiàn)，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(zhù)碩大紅綢花的黑色鉆桿高懸在半空，揮灑著(zhù)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錄”在站成一排的石油人的紅色工裝與陽(yáng)光的雙重映照下，透著(zhù)喜慶。

富滿(mǎn)油田在9396米深處順利完鉆，標志著(zhù)油田超深油氣鉆探能力正式邁入9000米級新階段，具備向萬(wàn)米深地進(jìn)軍的條件，為我國油氣資源勘探開(kāi)發(fā)打開(kāi)了新大門(mén)。

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(zhuān)家張輝的辦公室，只見(jiàn)他鎖著(zhù)眉、凝神靜氣地坐在電腦前工作。工作專(zhuān)注的他等我走到他辦公桌前才注意到我。我說(shuō)：“了解到你們直面世界級難題，針對果勒3C井開(kāi)展的地應力地質(zhì)理論研究，準確預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)規律，為這口井做了全身‘PTCT’，實(shí)現超深井眼受力‘看得見(jiàn)’，護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(jì)，您和團隊不慶祝一下嗎？”

張輝微笑回答，這算是我們的常規工作。9396米對塔里木油田來(lái)說(shuō)并不是極限，下一步將挑戰萬(wàn)米井，面對新的更大挑戰，我們需要快馬加鞭，時(shí)間對我們來(lái)說(shuō)太寶貴了。

來(lái)見(jiàn)張輝之前，我是做了準備的，對他和他的團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)建模與應用關(guān)鍵技術(shù)體系，培養了國內首批油氣田地質(zhì)力學(xué)科研人才和首個(gè)油田地質(zhì)力學(xué)科研團隊，解決了超深致密砂巖、頁(yè)巖及碳酸鹽巖儲層地質(zhì)力學(xué)建模、裂縫性“甜點(diǎn)”預測、井位井眼軌跡優(yōu)化、鉆井井壁穩定性預測、儲層三維可壓裂性預測、四維地應力與斷裂活動(dòng)性預測等技術(shù)難題，保證了復雜油氣藏地質(zhì)認識深化、儲層品質(zhì)準確評價(jià)、安全快速鉆井、單井有效提產(chǎn)和裂縫性氣藏穩產(chǎn)開(kāi)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(yè)巖油氣、煤層氣和深水油氣勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域推廣與輸送，解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題并幫助建立相應的油氣田地質(zhì)力學(xué)科研團隊。與此同時(shí)，他致力于研究與實(shí)踐密切結合，創(chuàng )建的新技術(shù)已工業(yè)化應用于塔里木盆地2000余口油氣井和30余個(gè)油氣田勘探開(kāi)發(fā)中，為油田超3000萬(wàn)噸油氣上產(chǎn)做出了重要貢獻。團隊先后獲省部級特等獎1項，一等獎6項，國家發(fā)明專(zhuān)利24件，獲中國石油集團公司專(zhuān)利金、銀獎各1項，獲軟件著(zhù)作權登記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“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“青年崗位能手”、中國石油集團公司第八屆“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”，當選新疆巴州第十一屆黨代表，入選2020年“享受?chē)鴦?wù)院政府特殊津貼人選”。

第一盞燈：用地質(zhì)力學(xué)預測單井鉆井

由于張輝研究的地質(zhì)力學(xué)領(lǐng)域屬于國際石油勘探開(kāi)發(fā)的前沿技術(shù)，專(zhuān)業(yè)性極強，為減少讀者閱讀障礙，有必要在此對地質(zhì)力學(xué)做簡(jiǎn)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造的基礎上于20世紀40年代創(chuàng )立的一種構造地質(zhì)學(xué)說(shuō)。

平常，我們感知的地球似乎是靜止的、安穩的，壓根兒感覺(jué)不到它在轉動(dòng)，然而事實(shí)上，地球每時(shí)每刻都在運動(dòng)著(zhù)、變化著(zhù)。地球內部在相對穩定的情況下承受著(zhù)來(lái)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力。20世紀60年代，南非打井挖金子的人發(fā)現，井怎么打都不圓，井口永遠是橢圓的，他們懷疑地下一定有種東西在左右著(zhù)打井，有人說(shuō)是魔鬼，但科學(xué)家可不這么想，他們認為，那是一種人類(lèi)暫時(shí)不了解的力量在起作用。后來(lái)，他們確認這是地應力。

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)地區巖石力學(xué)屬性、地應力場(chǎng)、地層孔隙壓力場(chǎng)等在油氣藏中的分布特征，并研究這些地質(zhì)力學(xué)屬性與儲層結構、斷層、裂縫和流體流動(dòng)之間交互關(guān)系的新興學(xué)科，屬于構造地質(zhì)、巖石力學(xué)、地球物理和石油工程等多種專(zhuān)業(yè)交叉的研究領(lǐng)域。其研究工作通過(guò)大量的地質(zhì)數據推算建模，無(wú)限接近地模擬地層自然形態(tài)，準確描繪石油天然氣資源在地層的運移與變化規律，進(jìn)而指導勘探開(kāi)發(fā)，達到“知己知彼、百戰不殆”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雜的，像一摞盛著(zhù)石油天然氣的瓷盤(pán)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(guò)五下六上的漫長(cháng)過(guò)程，一代一代石油人把容易找到的石油天然氣解放出來(lái)，剩下的全是極為隱蔽的深層的儲層。世界地質(zhì)界公認，世界最復雜多變的地質(zhì)構造在塔里木盆地，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(kāi)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)歷強漏失的斷裂帶，還要時(shí)刻提防多套異常壓力系統造成的井控風(fēng)險；當鉆頭千辛萬(wàn)苦到達目的層時(shí)，發(fā)現又要面對高壓、高應力、大尺度碎裂化巖體帶來(lái)的威脅。

隨著(zhù)塔里木油田勘探開(kāi)發(fā)的不斷深入，遇到深層復雜地質(zhì)條件引起的鉆完井難題，特別是庫車(chē)地區最嚴重最迫切，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，成為一項必須攻克的技術(shù)難題，以滿(mǎn)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)導對他說(shuō)：“在與外國公司交流時(shí)得知他們開(kāi)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(méi)有現成的經(jīng)驗借鑒，是中國石油行業(yè)的一項空白，你試試做一下這方面的工作?！?/p>

張輝接到這個(gè)任務(wù)時(shí)，很興奮。對26歲的張輝來(lái)說(shuō)，前人沒(méi)有走過(guò)的路才最具有吸引力和挑戰性，世界上的創(chuàng )造大多都來(lái)自那些敢于嘗試的勇敢者、敢于打破常規探索新方向新出路的人。年輕意味著(zhù)無(wú)畏，年輕預示著(zhù)無(wú)限可能。

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

他發(fā)現自己在學(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(shí)間他感覺(jué)很忙亂，算出來(lái)的數據和繪制出來(lái)的圖件都沒(méi)有什么應用效果。

領(lǐng)導一直鼓勵張輝堅持。

張輝從一份國外的資料上受到啟發(fā)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的探索，發(fā)現若要解決深層復雜地質(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(gè)壓力對鉆井井筒實(shí)際生產(chǎn)產(chǎn)生的影響。一口井的數據量非常大，依靠手工計算，耗時(shí)過(guò)長(cháng)，根本不現實(shí)。當時(shí)油田根本沒(méi)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，于是，張輝從油田檔案館借回一大堆資料，沒(méi)日沒(méi)夜地分析研究孔隙壓力預測方法。

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

攻關(guān)之初為保證基礎理論算法不出錯，張輝仔細研讀300余篇文獻，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(xiě)程序模塊，用來(lái)處理數據分析成果，解決油田生產(chǎn)中的問(wèn)題，還要將其設計成圖模板，制作大量圖件，編寫(xiě)報告，便于應用。

判斷一口井鉆井穩定與否，計算出地層應力和強度之后，難就難在許多計算的單個(gè)公式都有了，如何將它們像珍珠一樣串聯(lián)起來(lái)，組合成一條美麗的項鏈。張輝把應力和強度計算出來(lái)后，把每個(gè)點(diǎn)上如何影響鉆井的穩定性畫(huà)成一張平面結構圖。他把結構圖打印到A3紙上，掛在辦公室墻上，每天盯著(zhù)結構圖研究，感覺(jué)自己的目光都快把那張紙看穿了，他想，應力、強度和鉆井穩定性之間一定有著(zhù)隱秘的聯(lián)系。找到將一切穿引起來(lái)的那條線(xiàn)，問(wèn)題就迎刃而解。

一天，研究院一位經(jīng)驗豐富的老師傅走進(jìn)張輝辦公室，盯著(zhù)這張結構圖看了很久。在大家眼中，這位老師傅平常工作認真，不茍言笑。沒(méi)想到他從圖上收回目光后對張輝說(shuō)：“你這張圖畫(huà)得挺好，我認真看了，都看明白了?！?/p>

老師傅看懂了，說(shuō)明這個(gè)結構圖路徑方向是正確的。張輝的心狂跳起來(lái)，看似云淡風(fēng)輕的一句話(huà)，給了張輝很大的信心，接下來(lái)，張輝大膽地按照這個(gè)結構圖編程序。編好程序之后，他內心忐忑，畢竟這是創(chuàng )新路上的第一步，是摸索著(zhù)過(guò)河。召開(kāi)院青年科技成果報告會(huì )之前，院里要召開(kāi)小型的宣講會(huì )。張輝在會(huì )上宣講了自己的研究成果。講完之后，他心里還是沒(méi)底兒。

路過(guò)一個(gè)綜合科室的時(shí)候，一位女同志探出頭來(lái)說(shuō)：“張博士你講得太好了，我都聽(tīng)懂了?！睆堓x心里一陣驚喜。

“一個(gè)非專(zhuān)業(yè)的外行都聽(tīng)懂了，說(shuō)明我把這件事情講清楚、講明白了?！睘榱俗尭嗟娜四軌蚵?tīng)懂他的這個(gè)軟件，備戰青年科技成果報告會(huì )，張輝一遍遍講給愛(ài)人聽(tīng)，直到愛(ài)人聽(tīng)懂了，張輝才松了一口氣。

一年時(shí)間很快過(guò)去，研究院青年科技成果報告會(huì )如期召開(kāi)。張輝闡述了他編的軟件。他的研究成果得到院領(lǐng)導的肯定。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(gè)軟件模塊剛剛出殼，但是院領(lǐng)導發(fā)現蘊含其中的無(wú)限潛能。

一個(gè)人的力量終究有限。中國科學(xué)院碩士研究生李超，2005年來(lái)到塔里木油田從事輪古地區碳酸鹽巖的研究。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(lái)了。李超和張輝共同研究，完善井筒地質(zhì)力學(xué)評價(jià)軟件模塊，選區塊、做孔隙壓力、坍塌壓力、破裂壓力方法研究、鉆井評價(jià)。

研究的過(guò)程中常常遇到各種困難。困難不只來(lái)自研究，當時(shí)，他們掛靠在采油氣工藝所，隔行如隔山。加之油田機構變動(dòng)大，到底該堅持還是該放棄，張輝和李超一時(shí)感到迷茫。夜晚，華燈初照，兩人坐在孔雀河邊長(cháng)談。發(fā)源于天山的孔雀河是一條內陸河，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(huì )漸漸變得細瘦，直至消失，但河水依然不舍晝夜、義無(wú)反顧向前奔流。水的精神感動(dòng)著(zhù)他們，兩人堅定了信心，立足當下、潛心研究、靜待花開(kāi)。

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(shū)、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)基礎研究，做孔隙壓力預測方法研究；第三步在張輝做的《井筒地質(zhì)力學(xué)評價(jià)軟件模塊》基礎上，建立自己的三壓力預測方法，解決單井設計當中的壓力預測問(wèn)題。

張輝預見(jiàn)到不久的將來(lái)，他們會(huì )提著(zhù)這盞燈，照亮井下黑暗的地層。

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

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

鉆前三壓力預測缺少精細的漏失壓力預測數據，且對局部異常高壓的成因、分布規律認識不清，難以避免工程復雜情況。在傳統三壓力預測技術(shù)的基礎上，打造五壓力預測技術(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預測。

在研究攻關(guān)中，科研人員通過(guò)主攻漏失壓力預測，推導出一套地層漏失泥漿密度計算公式，并通過(guò)30余口井實(shí)鉆數據模擬和反復論證，投入生產(chǎn)使用。針對富滿(mǎn)、克拉蘇等主力油氣田開(kāi)發(fā)井，張輝帶領(lǐng)科研人員及時(shí)掌握油氣開(kāi)采、注水注氣引起的地層壓力變化，精準開(kāi)展鉆前地層五壓力預測設計，對漏失及異?？紫秹毫︼L(fēng)險加強提示，對重點(diǎn)探井加強鄰并復雜分析，提高地層孔隙壓力預測精度。同時(shí)，他們還編制新的五壓力預測標準化繪圖模板，方便現場(chǎng)施工人員使用。

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

說(shuō)到這張“井史圖”，引出一個(gè)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)現他們有一種圖，能反映每口井的鉆井井史信息，很直觀(guān)，給他很大啟發(fā)。知人善任的張輝將任務(wù)交給了長(cháng)于制表的科室成員趙崴，在張輝手把手的指導下，根據塔里木油田井史特點(diǎn)，將鉆井周期和深度作為坐標軸，將泥漿密度等鉆井參數和卡鉆、漏失等20余種鉆井信息分類(lèi)集中體現在一張圖上。由于塔里木油田鉆井深度大、周期長(cháng)，原來(lái)分析一口井的井史信息需要兩三天時(shí)間，現在幾分鐘時(shí)間就能很清晰地了解鉆井中的重要信息，大大提高了鄰井復雜分析時(shí)效和精度。

根據油田井位部署中的技術(shù)需求，地質(zhì)力學(xué)研究逐步在此項工作中開(kāi)展應用。在2021年油田召開(kāi)的第七輪勘探井位論證會(huì )上，地質(zhì)力學(xué)項目組第一次參與井位討論，并作了《克深19-21井區超深氣藏地質(zhì)力學(xué)研究與井位優(yōu)化建議》報告，標志著(zhù)地質(zhì)應力學(xué)應用從被動(dòng)轉入主動(dòng)，從鉆前井位研究中就開(kāi)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(gè)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)一步加強地質(zhì)力學(xué)方面的研究，盡快實(shí)現從研究到生產(chǎn)地轉換，2008年底，油田勘探開(kāi)發(fā)研究院成立工程地質(zhì)室，將西南石油大學(xué)測井專(zhuān)業(yè)畢業(yè)的尹國慶調到張輝旗下，此后，張輝、李超、尹國慶三人成團，按照油田公司要求，共同研究地層壓力預測。

從哪個(gè)方向切入，如何建模依然兩眼一抹黑。當時(shí)國外沒(méi)有相應成熟的軟件，聽(tīng)說(shuō)斯倫貝謝公司有類(lèi)似軟件，但那是斯倫貝謝公司的商業(yè)秘密。張輝帶領(lǐng)的團隊在沒(méi)有任何依靠、沒(méi)有任何基礎的條件下自行研究創(chuàng )新。

建立地質(zhì)應力模型，復雜構造背景的地層構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)結構模型，在此基礎上，才能建立地質(zhì)應力模型。建模并不是張輝的專(zhuān)業(yè)，他首先要學(xué)會(huì )建地層地質(zhì)結構模型，為此，他開(kāi)始了新一輪學(xué)習和挑戰。當時(shí)研究院有兩個(gè)建模高手，其中一個(gè)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(zhù)張耀堂學(xué)習編程軟件、建三維地層地質(zhì)結構模型。張耀堂在背后表?yè)P張輝：“這個(gè)博士不錯，能靜下心來(lái)學(xué)習?！?/p>

張輝花了一年時(shí)間系統學(xué)習了地質(zhì)三維建模和數值模擬，又花了整整一年時(shí)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(gè)非常適合的三維可視化軟件平臺，但這個(gè)平臺在Linux系統中，要實(shí)現計算必須用Shell語(yǔ)言編程，為此，他又學(xué)習了Shell腳本編程。

哈拉哈塘是塔里木油田公司開(kāi)發(fā)的第一個(gè)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(kāi)發(fā)，張輝帶領(lǐng)的團隊首先選擇以哈拉哈塘為目標，對哈拉哈塘油田展開(kāi)三維地層地質(zhì)結構描述，在建模的基礎上，再計算壓力和應力。這種方法預測的地層應力太簡(jiǎn)單，不能描述復雜地質(zhì)構造情況。

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

張輝說(shuō)：“攻克這道難關(guān)時(shí)，因為沒(méi)有條件，我和尹國慶兩人把紙質(zhì)圖上斷裂的長(cháng)度、傾角、產(chǎn)向，按照比例用尺子量出來(lái)，再把數據一條條輸入計算機，用模擬的方法把數值插進(jìn)去?！?/p>

沒(méi)有什么幸福比得上創(chuàng )造帶來(lái)的快樂(lè )。

第一個(gè)模型終于建好了，張輝高興得一夜未眠，咋看咋美。但不久，現實(shí)就給他潑了一頭冷水，原來(lái)應力在地下是變化的，不是平均的恒定的。他們根據測井提供的孔隙度數據，編程做插值，沒(méi)考慮復雜構造，也沒(méi)有考慮斷裂。利用這種方法做出來(lái)的地應力不合理，力學(xué)上達不到平衡。算出來(lái)的力，太平均了，沒(méi)有考慮不同巖層產(chǎn)生的應力變化，誤差比較大。再者各種數據的轉換，在主程序的基礎上需要自己動(dòng)手單獨編程序，如果手工操作，一是不準確，二是效率太低，處理一組數據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??！多少不眠夜，多少困惑，張輝他們耗時(shí)三年終于攻克三維地質(zhì)應力建模，實(shí)現了中國石油深層地質(zhì)力學(xué)建模技術(shù)上的新突破。

在此基礎上，張輝團隊制定出油田技術(shù)流程，設計出一個(gè)標準，任何一位新來(lái)的員工，只要照著(zhù)標準流程一步步操作，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隊地質(zhì)力學(xué)技術(shù)的進(jìn)展，特意邀請張輝專(zhuān)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：精準導航尋“甜點(diǎn)”

2012年，肩負著(zhù)領(lǐng)導重托，張輝登上飛機，飛往大洋彼岸的美國休斯敦參加培訓學(xué)習。

飛機在萬(wàn)米高空中飛行。張輝還是在思考他的地應力研究。

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

培訓學(xué)習期間，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(jué)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(huì )毫無(wú)保留，一邊推導公式，一邊給張輝一步步地講解。張輝非常感動(dòng)。

張輝覺(jué)得每個(gè)人都有自己的使命，他的使命不在別處，就在塔里木。

四個(gè)月的緊張學(xué)習結束了，使命在身，張輝迫不及待地返回，當飛機越過(guò)重洋，經(jīng)過(guò)十幾個(gè)小時(shí)后降落在祖國的大地上，張輝感到格外親切，內心翻涌著(zhù)美好的情愫。

回國之后，油田公司非常重視，很快成立了項目組，張輝任項目組組長(cháng)。同時(shí)，從油田各單位抽調了不同專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員，將測井、地震、地質(zhì)三者結合起來(lái)，合力攻克三維地質(zhì)應力建模的難關(guān)。2005年研究生畢業(yè)的王海應，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(zhuān)攻氣藏開(kāi)發(fā)三維建模。王海應作為中石油業(yè)內公認的建模專(zhuān)家，2014年8月加入了張輝的團隊，極大增強了團隊的研究力量。

被地質(zhì)學(xué)家稱(chēng)為“庫車(chē)坳陷”的地方，緊鄰天山南麓，是一個(gè)狹長(cháng)的弧形地帶。庫車(chē)拗陷地表山壁陡峭、溝壑縱橫。地表相對高差達到600～2800米，山與山之間幾乎沒(méi)有人行走的道路。千萬(wàn)年的風(fēng)沙磨蝕，形成了獨具一格的雅丹地貌。庫車(chē)坳陷又被稱(chēng)為“庫車(chē)山前”或“天山山前”。東起庫爾勒，西到阿克蘇，東西長(cháng)約550公里，南北寬30~80公里，面積約2.9萬(wàn)平方公里，地質(zhì)上屬于富油氣的前陸盆地。預測油氣資源量不少于20億噸。庫車(chē)山地不僅地表重巒疊嶂、溝壑縱橫，而且地下地質(zhì)情況復雜。這是經(jīng)歷了多期構造運動(dòng)，尤其是喜馬拉雅運動(dòng)造成天山山前地帶強烈隆升，沖斷擠壓劇烈，斷層發(fā)育。山前地下構造十分高陡，地層傾角大，鉆進(jìn)中極易造成嚴重井斜，要不斷糾斜，如此往復循環(huán)，但井筒內部異常復雜，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、復合鹽層，鉆井過(guò)程中泥漿使用不當會(huì )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力，還會(huì )造成井眼變形。鉆井專(zhuān)家形象地將山地鉆井稱(chēng)之為“闖鬼門(mén)關(guān)”。

20世紀50年代起，經(jīng)過(guò)幾十年的艱苦攻堅，先后在庫車(chē)坳陷發(fā)現依奇克里克、克拉2、大北、迪那、克深等油氣田，隨著(zhù)本區域超深層勘探開(kāi)發(fā)逐漸深入，油氣井的鉆探與生產(chǎn)也遇到了越來(lái)越多的問(wèn)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力計算當前井眼下可能出現的地質(zhì)問(wèn)題，在井身結構、井壁穩定性和工程動(dòng)態(tài)參數等方面提出建議。但是長(cháng)期以來(lái)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(wèn)題的解決。若是有了三維地質(zhì)力學(xué)建模技術(shù)，他們的研究與應用將從被動(dòng)轉為主動(dòng)，在定井位之前提出意見(jiàn)，用通俗的話(huà)說(shuō)，即精準導航鉆井。通過(guò)斜井、水平井克服萬(wàn)難挺進(jìn)目的地，用最短的路徑和消耗，進(jìn)入地質(zhì)學(xué)家們指揮的區域，讓那些藏在縫隙或更深層的油氣重見(jiàn)天日，最大程度上減少失誤，解放一大片區域，吃到一個(gè)個(gè)“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(cháng)的王濤在他的回憶錄《塔里木的答卷》一書(shū)中感慨：“庫車(chē)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(kāi)拓、攀登?！币淮腿说钠床窦钪?zhù)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員說(shuō)：“就從建立適合庫車(chē)復雜構造強應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，解決復雜地質(zhì)背景下地質(zhì)力學(xué)建模難題開(kāi)始?！?/p>

復雜地質(zhì)構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，用顏色標注，再編程序建模塊。二十多口井，上百條數據，編出來(lái)導入主體程序中，一套工作流程下來(lái)得一兩天。因為是全新的區塊，沒(méi)有現場(chǎng)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)模型的基礎上，將巖石的密度、聲波、地層壓力、孔隙壓力計算出來(lái)，再輸入主體模型。在做這些工作時(shí)，要熟練掌握幾十種文件格式。在勘探開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，分別有預探井、探井、評價(jià)井和開(kāi)發(fā)井。做預探井區塊的三維應力模型是最難的。由于周邊沒(méi)有可以借鑒的資料，幾十公里遠才有一口井，有的沒(méi)有鉆井實(shí)測的孔隙壓力，采用理論方法進(jìn)行預測，在實(shí)際過(guò)程中有偏差，需要一點(diǎn)一點(diǎn)地進(jìn)行修正。

經(jīng)過(guò)兩年的合力攻關(guān)，他們成功了，當“庫車(chē)山前地質(zhì)應力模型”呈現在張輝面前時(shí)，他不由得驚嘆：“太美了！”

三維地質(zhì)應力立體模型圖像如一塊切開(kāi)的彩色蛋糕，一層一層、波瀾起伏、清晰分明，應力大小、好與壞用深淺不一的紅、黃、藍、綠幾種顏色標得一清二楚。上面插著(zhù)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(huà)。

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(gè)勘探開(kāi)發(fā)區塊廣泛應用。其中，克拉蘇構造帶地質(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(gè)人協(xié)作，僅兩個(gè)月就提交了成果。在張輝他們制作的克拉三維地質(zhì)應力模型上，克拉2氣田像潛入深海礁石中的一群鯊魚(yú)。24年前，克拉2氣田的發(fā)現只是找到其中的一頭，如今有了新技術(shù)的護航，塔里木油田再度將目光鎖定在這里，實(shí)現克拉2下面再找克拉2的目標。

多年來(lái)，他們共完成185個(gè)區塊的三維建模、14個(gè)區塊的四維模型。為認識復雜地質(zhì)背景油氣田儲層、有的放矢地指導勘探開(kāi)發(fā)發(fā)揮了不可替代的作用。

《三維巖石力學(xué)參數獲取方法和系統》和《超深碳酸鹽儲層三維地質(zhì)力學(xué)場(chǎng)建立方法和系統》兩項成果于2019和2021年分獲集團公司專(zhuān)利獎金獎和銀獎，并形成企業(yè)標準一項——《油氣田三維地質(zhì)力學(xué)建模技術(shù)標準》?！犊p洞碳酸鹽巖地層地質(zhì)力學(xué)參數預測方法與工程應用》獲中國石油和化工自動(dòng)化應用協(xié)會(huì )科技進(jìn)步獎一等獎、《地質(zhì)力學(xué)技術(shù)研究在復雜油氣藏勘探開(kāi)發(fā)中的應用》獲中國石油集團公司科技進(jìn)步二等獎。

第四盞燈：發(fā)現應力和裂縫、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(zhù)一張《完井地質(zhì)工程一體化成果圖表》，上面清晰地標明了水平最大和最小應力、垂向應力、水平應力差、脆性、可壓裂性、天然裂隙、應力與裂隙。其中，圖釘似的天然裂隙和飛鏢盤(pán)似的應力與裂隙關(guān)系非常直觀(guān)，經(jīng)他一解釋?zhuān)疫@個(gè)外行都能看懂。

世界上，把復雜的事情簡(jiǎn)單化很難，張輝他們做到了，這需要大智慧。

張輝發(fā)現傳統找油的方法是根據巖石物理特征評價(jià)儲層的好壞，就是孔隙度厚度和高低，通過(guò)研究發(fā)現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區塊，看起來(lái)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，以傳統的方法認為井要打在高點(diǎn)上，遠離高點(diǎn)的地方不好。但是，事實(shí)上遠離高點(diǎn)的井產(chǎn)量反而比高點(diǎn)部位的要高，這說(shuō)明傳統的評價(jià)方法無(wú)法支撐塔里木極端復雜的地質(zhì)條件。

生命的魅力就在于它的幻化無(wú)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(wàn)花筒般的世界，忘記了時(shí)間、忘記了自我。地層深處的應力包括來(lái)自地面的重力、地層構造之間擠壓的力、地層深度的熱應力、流體，還有巖石孔隙的壓力。概括地說(shuō)，應力有九個(gè)不同方向的力，所以，在運算的過(guò)程中要采取矩陣運算，地層應力建模之后把每個(gè)裂縫的方向、形態(tài)逐一裝進(jìn)去，如孩子擺弄復雜的積木。在組裝的過(guò)程中，張輝發(fā)現應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、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(zhù)相互制約、對立統一的關(guān)聯(lián)。

這個(gè)想法讓張輝精神亢奮。接下來(lái)的日子，他帶領(lǐng)團隊，對不同的裂縫進(jìn)行應力預測后發(fā)現，應力和裂縫大小、方向不同，油氣走向會(huì )發(fā)生變化，產(chǎn)量就不同。簡(jiǎn)單地說(shuō)，如果裂縫是豎直的，那么來(lái)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(huì )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）和應力的關(guān)系又是什么？地層巖石的硬度、裂縫的夾角大小、應力的方向和大小應有所不同。張輝帶領(lǐng)團隊把應力方位、裂隙評價(jià)出來(lái)，在此基礎上把壓力計算出來(lái)，計算采用多大壓力能把裂隙壓開(kāi)，在斷裂活動(dòng)性預測基礎上，研發(fā)裂縫型儲層流動(dòng)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上，通過(guò)對地應力場(chǎng)控制下的儲層滲流與流動(dòng)能力評估，得到更準確的裂隙儲層甜點(diǎn)預測結果。

這是一個(gè)開(kāi)創(chuàng )性的發(fā)現。因為在此之前，石油勘探時(shí)，專(zhuān)家只考慮裂縫的孔隙度大小、有沒(méi)有儲油氣的可能性，沒(méi)有考慮應力變化對裂縫的影響。他預感到，如果把應力考慮進(jìn)去，解決好應力問(wèn)題，匹配得好，可以增強油氣滲透率，提高產(chǎn)氣油量。他的第二個(gè)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(huì )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。細心的張輝聽(tīng)到這句話(huà)后，像有一股電流穿過(guò)他的心臟，激活了他的想象力。能不能將斷層在現今條件下的活動(dòng)性也預測出來(lái)呢？但當時(shí)沒(méi)有任何的軟件能做這件事，而且也沒(méi)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(méi)有現成的斷層空間產(chǎn)狀數據，他們就把圖放大，鋪在地上用尺子量，第一個(gè)工區用了兩周時(shí)間，把斷層產(chǎn)狀信息量出來(lái)，加載到應力環(huán)境中，發(fā)現斷層的力學(xué)性質(zhì)與單井的產(chǎn)量、出水及井壁穩定性都有很強的相關(guān)性。他們開(kāi)始了自主攻關(guān)“斷層力學(xué)活動(dòng)性預測技術(shù)”。至今，這項技術(shù)已在庫車(chē)、塔中、塔北碳酸鹽巖儲層的每個(gè)區塊的井位部署和開(kāi)發(fā)方案中推廣應用，這項技術(shù)的應用對確定高效井點(diǎn)、避水和明確開(kāi)發(fā)機理等都有很好的幫助。

庫車(chē)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重，表明鉆遇高應力場(chǎng)部位與區域應力場(chǎng)評價(jià)結果一致，同時(shí)主應力方位與儲層主體發(fā)育方位不匹配，無(wú)法通過(guò)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。張輝提出根據區域應力場(chǎng)分布結果，在井的北西方向應力場(chǎng)較低、儲層發(fā)育有利方位側鉆。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域，投產(chǎn)后日產(chǎn)氣12萬(wàn)方，油23萬(wàn)方，救活了這口井。

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

2023年正在鉆的博孜25井，張輝團隊根據地質(zhì)給出的條件做了預測。由于地下情況過(guò)于復雜，預測出現了誤差，這口井在6725米的地下開(kāi)始漏。邊漏邊打，一天漏失鉆井液近百方，耗資上百萬(wàn)，油田領(lǐng)導非常著(zhù)急，是繼續打還是放棄，誰(shuí)心里也沒(méi)有底。院領(lǐng)導指示張輝他們必須做兩件事：一是預測下部?jì)雍貌缓?，二是怎么往下打。接到任?wù)后的張輝團隊，跑野外看剖面，夜以繼日加緊研究，對整個(gè)區域進(jìn)行分析，處理大量數據，修訂完善了三維地質(zhì)應力模型，發(fā)現博孜25井構造逆掩在大北11構造之下，兩盤(pán)不但相互疊加，還扭動(dòng)轉圈了，穿過(guò)中間三百多米、比天山大峽谷還要寬的膏鹽巖層，清楚地顯現出下盤(pán)地層的油氣儲層發(fā)育良好，由此推測下面是低應力的地方，儲層品質(zhì)好，從而堅定了油田決策者繼續往下打的信心。

第五盞燈：完井可壓裂性預測技術(shù)

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

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

在如此深的地下找油氣，首先更新的是觀(guān)念，觀(guān)念更新了，行動(dòng)隨之改變。按照傳統觀(guān)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(kāi)采。有些地方，明知有油，但是油不運移，根本開(kāi)采不出來(lái)。有了地質(zhì)力學(xué)的應用之后，不僅是找沒(méi)找到油的問(wèn)題，而是在找到油的情況下，進(jìn)一步地考慮應力和裂縫，必須找到應力弱、有裂縫、油氣可能流動(dòng)的地方開(kāi)采，如導彈精準打擊目標。在已有的裂縫基礎上，通過(guò)應力讓它相互摩擦、觸動(dòng)，提高孔隙度，達到油氣運移的目的，用通俗的話(huà)說(shuō)，就是借力打力。

中古112井，由于地層復雜，鉆至井深側鉆點(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(lái)說(shuō)，差之毫厘，就謬以千里了。

按照設計，這口井到達目的層后，將進(jìn)行酸化壓裂，以打開(kāi)裂隙，讓儲層相互溝通，方便油氣運動(dòng)。但是，張輝團隊通過(guò)計算，發(fā)現應力方向與儲層主體方向不匹配，就壓裂與否的問(wèn)題與專(zhuān)業(yè)部門(mén)產(chǎn)生了分歧，專(zhuān)業(yè)部門(mén)依照以往經(jīng)驗分析，地層壓力200多兆帕，這么大的壓力距離又不遠，說(shuō)不定能把主體儲層壓開(kāi)。而張輝他們經(jīng)過(guò)分析計算后認為，這么壓，不但壓不開(kāi)，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(jiàn)，決策該井實(shí)施側鉆措施。2016年5月21日，開(kāi)始側鉆，用時(shí)9天，側鉆至6400米，鉆至儲層主體部位，之后再壓裂，獲得了高產(chǎn)，不但節省了700多萬(wàn)元壓裂費用，也節約了時(shí)間。

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

光有成果還不夠，還得有結實(shí)的理論支撐。2014年夏天，張輝同愛(ài)人陪孩子去草原上放松，可是，他根本沒(méi)心看風(fēng)景，腦子塞滿(mǎn)地質(zhì)應力研究的數據、表格、圖像，愛(ài)人開(kāi)車(chē)，他坐在車(chē)后座，不顧一路上的顛簸，拿著(zhù)平板電腦寫(xiě)論文。

2015年，張輝撰寫(xiě)的《碳酸鹽巖儲層斷裂活動(dòng)性研究與井位優(yōu)化應用》《克深氣田地質(zhì)力學(xué)響應對氣井產(chǎn)能的影響》《超深裂縫性氣藏改造機理與可壓裂性技術(shù)研發(fā)》三篇論文在國際SPE（國際石油工程師學(xué)會(huì )）會(huì )議上宣講，得到了國際同行的稱(chēng)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(cháng)國首都阿布扎比召開(kāi)的三個(gè)SPE國際學(xué)術(shù)會(huì )議的邀請函。

在人才濟濟的國際石油擂臺上登臺亮相，是多少科研人員夢(mèng)寐以求的高光時(shí)刻。張輝認為成績(jì)屬于團隊的每一個(gè)人。

初夏，張輝團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(dòng)性研究與井位優(yōu)化應用》。

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

金秋，張輝團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)響應對氣井產(chǎn)能的影響》。

SPE會(huì )議中分會(huì )場(chǎng)主席、國際專(zhuān)家Fred評價(jià)張輝團隊的研究成果：“感謝你們有趣而極具創(chuàng )造性的論文。我認為這在油氣行業(yè)中非常重要，但是業(yè)界鮮有此類(lèi)研究，你們填補了業(yè)界空白。我贊揚你們的團隊?！?/p>

這一年，是中國石油的閃光年。張輝說(shuō)，當他站上萬(wàn)眾矚目的國際會(huì )議宣講臺，他為自己是中國人而感到自豪和光榮，強烈的愛(ài)國情結、使命感和責任感油然而生。

對科研人員來(lái)說(shuō)，成功的喜悅往往非常短暫，大部分時(shí)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造帶西段的高產(chǎn)示范區?？莎B置于地下多層的斷裂、地應力、孔隙壓力、優(yōu)質(zhì)儲層等分布不清楚，給該區塊井位部署帶來(lái)了挑戰，如何科學(xué)布井，成了高效開(kāi)發(fā)示范區建設的攔路虎。

張輝臨危受命。

我在王海應的工作電腦上看到博孜區塊的模型圖，不同的地層分別排列著(zhù)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(pán)的油層被上面的博孜15地層蓋住，上面是厚達幾百米的鹽層。

你能相信嗎，這么復雜的地層模型就是讓一個(gè)人照著(zhù)畫(huà)也要花很長(cháng)時(shí)間，而張輝的團隊三十多個(gè)小時(shí)不眠不休，快速準確地把三維應力模型建好了。有了三維應力模型，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(gè)想法興奮不已，緊接著(zhù)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可。后來(lái)實(shí)施的四口水平井，張輝團隊建立的高精度三維地質(zhì)力學(xué)模型，可謂功不可沒(méi)。

張輝團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(chē)坳陷氣田儲層改造定量?jì)?yōu)化中的難題，助力單井提產(chǎn)，而且該模型已在庫車(chē)坳陷400余井次中推廣應用，為儲層改造設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，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)

根據克拉2、迪那2、克深2等氣田開(kāi)發(fā)中對動(dòng)態(tài)的應力場(chǎng)預測的迫切需求，張輝提出了一種“時(shí)間—壓力—應力”四維地質(zhì)力學(xué)建模方法，發(fā)現了庫車(chē)山前氣田開(kāi)發(fā)中影響產(chǎn)能變化和氣井出水的重要內在機理。該方法能夠將開(kāi)發(fā)過(guò)程中隨壓力下降而不斷變化的地應力場(chǎng)信息與氣藏綜合表現密切關(guān)聯(lián)，從而診斷和預警一些開(kāi)發(fā)中出現的問(wèn)題。

克拉2氣田是西氣東輸的主力田。從彩色地質(zhì)構造圖上看，克拉2氣田的形態(tài)很像一條睡著(zhù)的金龍魚(yú)，側身躺在藍色的水中。但是，轉動(dòng)構造圖，它又呈現出了完全不同的樣貌，像藍色的托盤(pán)上堆著(zhù)許多黃金。張輝解釋說(shuō)，黃色的是天然氣，藍色的是水，水從哪里來(lái)卻不清楚，他們研究地應力發(fā)現一種奇怪的現象，同樣的地層有的井出水了，有的井不出水，理論上水界面應該是平的，要出水應同時(shí)出水。監測表明構造不同，氣水界面抬升情況不一致，且偏差較大，達100米左右。把地應力加上之后，又添加上時(shí)間軸，能夠看到在不同的時(shí)間點(diǎn)上，應力在地層的不同變化。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，隨著(zhù)壓力下降，應力場(chǎng)會(huì )發(fā)生相應的變化，如果用常規方法分析，就無(wú)法判斷水是從哪里上去的。氣田西南部及東南構造高點(diǎn)應力變化較大，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。在不同應力狀態(tài)下，斷層活動(dòng)性變化趨勢呈現一定差異，斷層活動(dòng)性變好、變差區域有一定區別，氣田應力變化的路徑是不同的，會(huì )直接影響滲透率，找到了原因，接下來(lái)張輝他們通過(guò)裂隙、斷層等評價(jià)，找到了出水快慢的原因，預測氣田什么時(shí)間會(huì )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(shí)代后，對天然氣的需求量逐年增加，特別是到了冬季，用氣達到高峰。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(lái)，以備冬季之需。若是建設儲氣大罐，投資多、占地面積大、維護成本高、安全管理難度大，那把天然氣存在哪里好呢？這是新的課題。

根據地下注水的經(jīng)驗，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(shí)，把氣存在地下，冬季需要再取出來(lái)。在東部的遼河、四川、重慶等油田，這是一個(gè)相對成熟的專(zhuān)業(yè)技術(shù)，東部油氣田基本沒(méi)有斷裂，相當于在鹽層中挖一個(gè)洞，把氣裝進(jìn)去就行了。但是，塔里木油田情況要復雜得多，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(shuí)都沒(méi)有把握。比如克拉2氣田，一口井每天生產(chǎn)100萬(wàn)方左右，注氣和采氣的量都很大，注氣和采氣的強度非常高，像吹氣球，把握不好度，很容易吹爆。

挑戰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(guò)程中要把石油擠出來(lái)。油田公司把這個(gè)重擔交給了張輝團隊，張輝他們一刻也不敢放松，開(kāi)始在新的領(lǐng)域進(jìn)行研究。他們首先要研究注氣時(shí)地應力不能超過(guò)的數據是多少，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則的，地層中有許多裂隙和斷層，通常情況下，地層壓著(zhù)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(gè)范圍內裂隙才不會(huì )漲開(kāi)，裂隙頂漲開(kāi)，氣會(huì )順著(zhù)裂隙或是斷層溜走。

通過(guò)研究，他們發(fā)現，影響密封性的因素有：油氣藏圈閉整體完整性、蓋層微觀(guān)孔隙結構、宏觀(guān)水動(dòng)力系統、巖石毛細管突破壓力、蓋層與斷裂系統的力學(xué)完整性，其中最后一項是密封性評價(jià)中的最重要因素。

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

張輝每年閱讀大量應力方面的外文資料，及時(shí)掌握地質(zhì)應力前沿技術(shù)與發(fā)展，每周兩到三次，做文獻分享，有什么亮點(diǎn)，與工作結合，從來(lái)沒(méi)有放松專(zhuān)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(gè)人觀(guān)點(diǎn)，而是啟發(fā)大家，遇到一個(gè)生產(chǎn)難題，先科學(xué)分析問(wèn)題，然后去攻關(guān)，再用科學(xué)指導生產(chǎn)。

地質(zhì)力學(xué)在油氣勘探開(kāi)發(fā)中的應用不過(guò)短短十多年?？剖胰藛T從最初的一個(gè)人發(fā)展到現在十幾人，匯集了油田各個(gè)專(zhuān)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(gè)個(gè)點(diǎn)——單井的預測、應力的參數影響地層垮塌、漏失的程度，發(fā)展到現在從井位部署、鉆井五壓力預測、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(kāi)采、老油氣田改造、儲氣庫等勘探開(kāi)發(fā)全過(guò)程參與，實(shí)現了一次又一次飛躍。

科研的道路永無(wú)止境，2023年塔里木油田正在挑戰萬(wàn)米深井，張輝他們也將對此展開(kāi)研究。張輝說(shuō)：“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(kāi)發(fā)。地殼在靠近萬(wàn)米的地方會(huì )出現脆韌轉換帶。我們的任務(wù)是找到雞蛋殼和雞蛋清的邊界，這就是脆韌轉換帶。我們要研究在砂巖、泥巖、礫巖、鹽層、硅質(zhì)結核等復雜巖下，如何安全鉆進(jìn)到目的層，預測套管如何下，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?chē)?，安全快速高質(zhì)量鉆進(jìn)；預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(lái)?！?/p>

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