竇宏恩

中國石油勘探開發(fā)研究院教授級高級工程師

中國石油大學(xué)（北京）兼職教授、工程博導(dǎo)

中國石油和化工自動化應(yīng)用協(xié)會人工智能分會副秘書長

（摘要）盡管可再生能源的發(fā)展勢頭強勁，但在較長一段時間，油氣資源仍將是全球能源消費的重要組成部分。提高油氣能源效率，對滿足全球日益增長的能源需求至關(guān)重要，也是實現(xiàn)能源安全、經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護的關(guān)鍵。

盡管可再生能源的發(fā)展勢頭強勁，但在較長一段時間，油氣資源仍將是全球能源消費的重要組成部分。提高油氣能源效率，對滿足全球日益增長的能源需求至關(guān)重要，也是實現(xiàn)能源安全、經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護的關(guān)鍵。高效的油氣能源生產(chǎn)和利用還能減少能源進口依賴，增強能源安全，對我國綠色可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。

我國常規(guī)油氣開采面臨的挑戰(zhàn)和對策

當(dāng)前，我國常規(guī)油氣開采面臨挑戰(zhàn)—老油田進入高含水期，新發(fā)現(xiàn)油田品位低，開發(fā)成本逐年上升，效益開發(fā)的挑戰(zhàn)加劇。老油田開發(fā)方面，含水率和采出程度分別超過70%，大部分油田進入高含水和高采出程度的“雙高”階段，新發(fā)現(xiàn)的油田基本都具有低豐度、低滲透率、低產(chǎn)量的“三低”的低品位特點，不論是高含水老油田提高原油采收率還是“三低”新油田的產(chǎn)能建設(shè)，其成本都逐年上升，噸油成本增高，效益變差。從油氣采收率角度來看，全球原油平均采收率36%，我國除大慶油田是46%以外，其他油田原油采收率在22%至29%，進一步提高原油采收率的難度加大。易開采的資源相對逐漸減少，低品位難動用的原油儲量逐年增多，提高開采效率成為油氣行業(yè)的重要目標(biāo)，可以采用常規(guī)油氣提高油氣采收率技術(shù)及能源效率的技術(shù)對策。

第一，改善水驅(qū)技術(shù)仍是我國提高采收率的主體技術(shù)。我國陸上油田高含水和低滲透油藏都采用細分開發(fā)層系、完善注采系統(tǒng)、不斷深化地層認(rèn)識、高效油藏深部調(diào)驅(qū)、強化老井井況治理、篩選水平井技術(shù)井位、壓裂酸化技術(shù)、研制新型地下和地面水處理系統(tǒng)、提高注入水和返出水的利用率、動態(tài)優(yōu)化調(diào)控注采參數(shù)，實現(xiàn)老油田長期穩(wěn)油控水，提高原油采收率8%到10%。我國大慶、勝利等高含水和特高含水油田依然要開展好改善水驅(qū)的開發(fā)試驗，找出適合本油田開發(fā)的技術(shù)組合。同時，要注重油田開發(fā)方式的轉(zhuǎn)換，以最小的水資源消耗獲得最大的能源效率。

第二，化學(xué)驅(qū)技術(shù)依然是我國高含水老油田提高采收率的首選技術(shù)。通過使用“表面活性劑+聚合物+堿”的不同技術(shù)組合，主要通過聚合物驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)、二元復(fù)合驅(qū)等技術(shù)改善油水界面性質(zhì)，使更多的原油從巖石孔隙中被驅(qū)替出來，該技術(shù)可提高原油采收率8%到15%。大慶、勝利等高含水油田采用此項技術(shù)，原油采收率大幅度提高，但大多數(shù)油田還沒找到適合本油田的化學(xué)驅(qū)技術(shù)，下一步應(yīng)建立適合本油田化學(xué)驅(qū)的試驗區(qū)及試驗基地，實現(xiàn)低成本、低污染、高效綠色的化學(xué)驅(qū)技術(shù)，提升化學(xué)驅(qū)效率。

第三，氣驅(qū)是我國特高含水油田和低滲透/致密油氣田提高采收率的必選技術(shù)。通過向油藏注入氣體（如二氧化碳、天然氣或氮氣）來提高油藏的壓力和改善油氣流動性，若注二氧化碳，既提高油的采收率，又減少溫室氣體的排放，實現(xiàn)碳捕集、封存和利用（CCUS）。這種方法在我國吉林、大慶、勝利油田已擴大應(yīng)用規(guī)模，提高原油采收率10%至20%，實現(xiàn)了提高油田經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的雙贏。

第四，熱采技術(shù)是我國稠油、超稠油和油砂開采的主體技術(shù)。通過向油藏注入熱量來降低油的黏度，提高其流動性，將流動性差或不流動的原油開采到地面。根據(jù)我國遼河、新疆和勝利油田的不同稠油油藏特點，注氣吞吐、蒸汽驅(qū)、蒸汽輔助重力排油、火燒油層等加熱油藏技術(shù)均有成功應(yīng)用，提高稠油采收率20%到50%。目前，我國的稠油采收率相對較高，但汽油比太低，導(dǎo)致熱利用率很低、成本過高，怎樣開發(fā)出低成本、高效、綠色環(huán)保的稠油熱采工藝是新挑戰(zhàn)。

非常規(guī)油氣開采面臨的挑戰(zhàn)和對策

我國頁巖油氣探明率低，產(chǎn)量規(guī)模相對較小，采收率低，開發(fā)成本高，挑戰(zhàn)重重。一是在地質(zhì)理論認(rèn)識上，我國頁巖油氣田與美國有較大差異。美國頁巖油氣田基本符合連續(xù)型油氣聚集（成藏）的地質(zhì)理論，只要找到頁巖油氣，就可以連片鉆井。但在我國，“已發(fā)現(xiàn)井”周圍很難找到“油氣”甜點。二是我國頁巖油氣藏的發(fā)現(xiàn)區(qū)域自然環(huán)境差，建井成本高。三是頁巖油氣儲集層多為湖相沉積，壓力系數(shù)較低、單層厚度較薄、體積壓裂立體動用程度較低、產(chǎn)量較低。四是在壓裂技術(shù)方面缺乏實時監(jiān)控、優(yōu)化、決策、指揮為一體的全生命周期優(yōu)化系統(tǒng)，壓裂質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。面對挑戰(zhàn)，可采用如下應(yīng)對策略。

一是深化頁巖油氣地質(zhì)認(rèn)識，持續(xù)推動頁巖油氣全面進入規(guī)模化開發(fā)。深化對我國頁巖油氣的地質(zhì)認(rèn)識，精細表征頁巖微納米孔隙、比表面、有機孔貢獻率，將傳統(tǒng)的單層單相吸附理論過渡到多層多相競爭吸附理論，提高頁巖油氣儲量的動用程度，提高單井產(chǎn)能。因此要深化和發(fā)展提高頁巖油氣儲量動用程度的基礎(chǔ)認(rèn)識，揭示微納米孔喉對產(chǎn)能貢獻的認(rèn)識，動用高比表面積的微納米孔喉。進一步認(rèn)識裂縫控藏作用，對體積壓裂過程中的井距、縫間距、縫長等參數(shù)與儲集層規(guī)模進行匹配，推動我國頁巖氣進行規(guī)模開發(fā)奠定理論基礎(chǔ)。

二是繼續(xù)強化水平井體積壓裂技術(shù)，將其打造成我國頁巖油氣開采的主體技術(shù)。與美國相比，我國頁巖油氣水平井井段普遍較短，簇間距較大，且裂縫條數(shù)較少、密度較小。水平井的單縫砂比和施工排量均明顯偏高。要深入開展對比研究，縮小差距，提高我國頁巖油氣井的產(chǎn)量水平；持續(xù)完善我國頁巖油氣井的壓裂工藝及其壓裂參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計理論和工業(yè)軟件；加快研制壓裂智能化和自動化作業(yè)裝備，以實現(xiàn)大型壓裂車組多臺泵車協(xié)同控制與運行，提高非常規(guī)油氣井的作業(yè)效率，降低生產(chǎn)成本。

三是采用多層系、立體式、大井叢、工廠化的關(guān)鍵技術(shù)模式，提高頁巖氣產(chǎn)量。攻克水平井三維軌跡控制、平臺水平井多層布井、縱向多層應(yīng)力場分析及壓裂實時監(jiān)測等關(guān)鍵技術(shù)，形成大平臺多層布井、工廠化、立體式壓裂新模式。通過壓裂隔層挖掘縱向小層，實現(xiàn)多層動用模式，提高油氣井產(chǎn)量，并以超長水平井技術(shù)提升儲量和產(chǎn)量貢獻率。同時，建立頁巖油氣開發(fā)全生命周期能量保持理念，將地層能量轉(zhuǎn)化成油氣流動的動力，形成精細控壓生產(chǎn)技術(shù)，從而提高頁巖油氣采收率。

四是在非常規(guī)領(lǐng)域，立足鄂爾多斯、準(zhǔn)噶爾、松遼，以及渤海灣盆地中高成熟度頁巖油規(guī)模效益開發(fā)，立足四川盆地3500米以淺頁巖氣資源穩(wěn)產(chǎn)和提高采收率，加快3500米以深頁巖氣勘探開發(fā)步伐。加快體制機制創(chuàng)新，加大政策扶持力度，持續(xù)推動頁巖油氣開發(fā)成本不斷下降、產(chǎn)量持續(xù)提升。

提高能源效率，實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展

2022年，我國單位GDP能源消耗量0.45噸標(biāo)煤/萬元人民幣，相比發(fā)達國家仍然較高，提高油氣能源效率至關(guān)重要。

一是加強人工智能技術(shù)在油氣勘探開發(fā)、煉油化工中的應(yīng)用，提高能源生產(chǎn)效率。通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)實現(xiàn)油氣勘探開發(fā)、煉油化工油氣工業(yè)鏈的各種信息采集、集成、融合、共享，研發(fā)油氣行業(yè)的人工智能通用大模型，進一步集成和融合油氣行業(yè)各領(lǐng)域從各類傳感器和監(jiān)控系統(tǒng)中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，以生成數(shù)據(jù)的交互式和動態(tài)可視化表示，處理和分析復(fù)雜的跨域數(shù)據(jù)集，采用智能識別人工難以檢測的異常工況和模式，實現(xiàn)各領(lǐng)域生產(chǎn)準(zhǔn)確預(yù)測和優(yōu)化控制，提升油氣勘探開發(fā)和煉油化工等各環(huán)節(jié)的能源效率。減少單位能源產(chǎn)出所需的原材料和能源消耗，降低溫室氣體排放，應(yīng)對氣候變化。

二是加強油氣能源生產(chǎn)和使用監(jiān)管，促進技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級，提高國內(nèi)油氣生產(chǎn)和利用的能源效率。加大油氣生產(chǎn)和使用的監(jiān)管力度，建立健全油氣能源管理的法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系，規(guī)范油氣生產(chǎn)和消費行為。對油氣生產(chǎn)過程和利用中的全鏈條能源消耗進行監(jiān)測和管理，有效解決油氣能源浪費、環(huán)境影響等問題，推動油氣資源的合理開發(fā)和利用，提高能源利用效率。隨著環(huán)境保護標(biāo)準(zhǔn)的提高和資源條件的變化，油氣能源生產(chǎn)和消費行業(yè)需要不斷創(chuàng)新技術(shù)和管理方法，提高資源的開采效率和利用效率，推動油氣行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，推動各行各業(yè)技術(shù)進步和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

三是加大節(jié)能減排力度，減少各行各業(yè)和人們?nèi)粘Ｉ畹挠蜌饽茉聪?，提高油氣能源利用效率。首先，在工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，進行技術(shù)更新和設(shè)備升級，采用更節(jié)能高效的生產(chǎn)設(shè)備和工藝以減少油氣能源浪費。主要包括油氣生產(chǎn)和利用過程中采用節(jié)能型機械設(shè)備、優(yōu)化生產(chǎn)流程、采用高效照明系統(tǒng)。在日常生活中，選擇公共交通工具、步行及騎行，居家生活采用更節(jié)能的家電設(shè)備。其次，加強建筑節(jié)能、優(yōu)化供暖和空調(diào)系統(tǒng)。再其次，通過提供稅收優(yōu)惠、補貼政策、能源消耗標(biāo)準(zhǔn)，制定和執(zhí)行相關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵企業(yè)和個人采取節(jié)能措施。