曾義金

集團公司首席專家

油氣工程技術(shù)向“更深、更快、更經(jīng)濟、更綠色、更安全、更智能”的方向發(fā)展，企業(yè)要發(fā)揮創(chuàng)新主體作用，擔當起國家戰(zhàn)略科技力量，強化原創(chuàng)技術(shù)策源地、未來產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)裝備攻關(guān)。

油氣工業(yè)發(fā)展史是一部科技創(chuàng)新史，工程技術(shù)進步則是油氣行業(yè)發(fā)展的巨大推動力。

老一輩艱苦奮斗，筑牢我國油氣工業(yè)發(fā)展根基

中國近代油氣工業(yè)發(fā)展緩慢，工程技術(shù)裝備與西方先進水平差距擴大。新中國成立后，老一代石油人通過艱苦卓絕的奮斗，筑起油氣工業(yè)發(fā)展根基，建立了鉆機裝備和井下工具制造廠，實現(xiàn)部分工程裝備的國產(chǎn)化。隨著大慶、勝利等大油田的發(fā)現(xiàn)，油氣工程技術(shù)裝備規(guī)模迅速擴大。改革開放后，通過引進、技術(shù)交流、合作研發(fā)及系列重大科研項目攻關(guān)，中國油氣工業(yè)不斷取得重大工程技術(shù)突破，與國外先進水平差距大幅度縮短，滿足了國內(nèi)勘探開發(fā)技術(shù)需求，實現(xiàn)“走出去”戰(zhàn)略目標。

我國陸上深層油氣資源量占比34%，是油氣增儲上產(chǎn)的重要領(lǐng)域。幾十年來，圍繞深層超深層油氣工程技術(shù)持續(xù)攻關(guān)，關(guān)鍵技術(shù)裝備取得重大進展，形成全系列鉆機裝備生產(chǎn)能力，支撐由“鉆井大國”邁向“鉆井強國”。我國深層鉆采技術(shù)初創(chuàng)于20世紀60年代，快速發(fā)展于上世紀80年代，特別是近10多年來的自主創(chuàng)新，鉆采基礎(chǔ)理論、技術(shù)裝備等得到不斷突破。1966年鉆成第一口深井松基6井，1976年鉆成第一口超深井四川女基井，2021年鉆成第一口特深井塔深5井。塔里木、四川盆地特深層油氣勘探開發(fā)不斷取得重大油氣突破，正在探索“萬米深地油氣資源”新領(lǐng)域。

我國海洋石油工業(yè)起步于20世紀50年代，1965年我國采用自制“浮筒式”鉆井裝置，在鶯歌海近岸鉆成3口海上探井。1978年我國第1臺坐底式鉆井平臺“勝利1號”下水。1985年埕北油田投產(chǎn)，成為我國第一個現(xiàn)代化海域油田。1996年通過對外合作，開發(fā)了第一個深水油田流花11-1油田。2012年5月，“海洋石油981”在南海海域首次進行獨立深水油氣勘探。2014年8月30日，陵水17-2-1井測試獲得高產(chǎn)油氣流，標志著我國具備獨立開發(fā)海上高溫高壓油氣資源的技術(shù)能力。2017年“藍鯨1號”作為核心鉆探裝備，在我國南海北部神狐海域成功試采海域可燃冰。2021年自主開發(fā)的“深海一號”超深水大氣田建成投產(chǎn)，標志著在深水油氣勘探開發(fā)核心裝備方面取得重大突破。

我國非常規(guī)頁巖油氣資源豐富、戰(zhàn)略價值大。2006年4月，中國石化啟動頁巖氣早期資源潛力分析前瞻項目，華東油氣分公司專業(yè)從事非常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)；2011年，國土資源部將頁巖氣列入獨立礦種，國家能源局制定了頁巖氣發(fā)展規(guī)劃；2013年涪陵頁巖氣田開工建設(shè)，2018年竣工驗收投產(chǎn)。“十二五”以來，我國通過鉆井、壓裂等工程技術(shù)裝備升級迭代，實現(xiàn)非常規(guī)頁巖油氣提速降本、效益開發(fā)，支撐建成涪陵、威遠等國家級頁巖氣示范區(qū)，以及新疆吉木薩爾、勝利濟陽頁巖油等等國家級頁巖油示范區(qū)，我國成為全球第二大頁巖氣產(chǎn)氣國及唯一實現(xiàn)陸相頁巖油商業(yè)化規(guī)模開發(fā)的國家。

新興技術(shù)為傳統(tǒng)油氣行業(yè)提供了新的發(fā)展動能。國內(nèi)油氣行業(yè)正在全面推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展。智能鉆完井技術(shù)有望大幅提升鉆完井效率、儲層鉆遇率和油氣采收率；加快人工智能技術(shù)與油氣鉆完井工程的深度融合和落地應用，是全球油氣行業(yè)未來關(guān)注的重點。

技術(shù)不斷突破，打造油氣工程核心競爭力

進入21世紀以來，我國常規(guī)油氣鉆完井技術(shù)進一步強化，非常特色鉆完井技術(shù)優(yōu)勢逐步顯現(xiàn)，鉆完井技術(shù)裝備實現(xiàn)自主可控，全面保障了勘探持續(xù)突破、開發(fā)高效建產(chǎn)。

一是深井超深井鉆完井技術(shù)突飛猛進。

我國陸上深井、超深井主要分布在塔里木盆地和四川盆地，深井超深井數(shù)量呈明顯上升趨勢，超深井鉆完井技術(shù)裝備不斷取得新突破。先后研發(fā)12000米特深井自動化鉆機、35兆帕精細控壓鉆井裝置等核心裝備工具。一鍵式人機交互自動化鉆機批量生產(chǎn)，泥漿泵、特種鉆頭及動力鉆具產(chǎn)品性能持續(xù)提升，頂驅(qū)下套管、交流變頻電機綜合性能優(yōu)于國外同類產(chǎn)品，大功率固井裝備達到國際領(lǐng)先水平。油氣工程裝備制造業(yè)對外出口由機械零件快速發(fā)展到技術(shù)附加值更高的成套設(shè)備，陸地石油鉆機及配套設(shè)備在世界主要油氣產(chǎn)區(qū)形成規(guī)模市場，營銷網(wǎng)絡(luò)輻射全球近90%的產(chǎn)油國。

通過特深層鉆完井關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)研究，在一體化設(shè)計、鉆機裝備、鉆井提速、井下測控、井筒強化、高溫固井、安全控制、完井測試等方面取得一系列突破進展，形成了特深層安全高效鉆完井技術(shù)體系，成功實施一批標志性鉆探作業(yè)，油氣勘探開發(fā)實現(xiàn)由深井超深井到特深井的歷史性跨越，深井鉆深能力突破9000米并向萬米深地進軍。截至目前，我國已在塔里木盆地、四川盆地建成了順北、富滿、元壩等多個超深層、特深層油氣田，走在了世界陸上深層油氣開發(fā)的前列。

西北油田順北803斜井。??李學仁/攝

二是深水海洋鉆完井技術(shù)日新月異。

我國針對海域深水油氣勘探開發(fā)工程技術(shù)需求，成功研制“藍鯨1號”超深水雙塔半潛鉆井平臺等“國之重器”，初步實現(xiàn)海洋深水工程技術(shù)裝備自主化。我國海洋深水工程技術(shù)快速發(fā)展，研發(fā)了系列國產(chǎn)化深水關(guān)鍵技術(shù)裝備，建立了深水鉆完井設(shè)計和標準體系，創(chuàng)建了深水表層高效鉆井關(guān)鍵技術(shù)，搭建了深水井控安全應急體系，形成了深水超深水高效測試工程技術(shù)，完全掌握1500米深水油氣田鉆完井作業(yè)能力，基本具備3000米水深海洋油氣鉆完井作業(yè)能力，實現(xiàn)水深由300米到1500米、由勘探到開發(fā)的跨越，深水油氣成為我國油氣產(chǎn)量重要的增長極，油氣增量占全國增產(chǎn)總量的60%以上。工程技術(shù)進步支撐了流花、陵水、“深海一號”等油氣田的勘探發(fā)現(xiàn)及開發(fā)建設(shè)。

三是頁巖油氣工程技術(shù)迭代提升。

在保障能源安全戰(zhàn)略的推動下，國內(nèi)非常規(guī)頁巖油氣勘探開發(fā)活動熱度持續(xù)不減，油氣發(fā)現(xiàn)數(shù)量、新增儲量均呈現(xiàn)快速上升趨勢。我國自主研發(fā)了井工廠快移鉆機、大功率變頻頂驅(qū)、高性能PDC鉆頭、旋轉(zhuǎn)導向鉆井系統(tǒng)等核心技術(shù)裝備，形成地質(zhì)工程一體化設(shè)計、復雜山地水平井組工廠化作業(yè)等高效鉆完井工程技術(shù)系列。

在水平井鉆井技術(shù)和多級分段壓裂技術(shù)進步促進下，國內(nèi)頁巖油氣的商業(yè)勘探開發(fā)進入快車道。建立頁巖油氣立體開發(fā)模式，完鉆井數(shù)、水平段長、儲層鉆遇率、壓裂改造規(guī)模不斷提升，部分地區(qū)關(guān)鍵指標比肩北美，實現(xiàn)水平井“3000米常態(tài)—4000米成熟—5000米攻關(guān)”目標。

頁巖氣鉆井技術(shù)經(jīng)歷多次迭代提升，逐步形成以“強化鉆井參數(shù)、瘦身井身結(jié)構(gòu)”為核心的低成本鉆井技術(shù)和以“旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導向、超長水平井鉆井技術(shù)”為核心的高效鉆井技術(shù)，具備5000米長水平段鉆完井施工作業(yè)能力。建成以四川盆地為代表的商業(yè)化開發(fā)示范區(qū)，涪陵頁巖氣整體采收率從12.6%提高到23.3%，三層立體開發(fā)井組達44.6%，進入國際先進水平行列。

四是數(shù)智化賦能助力產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

“十三五”以來，在人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算和物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的推動下，國內(nèi)智能鉆井、智能壓裂技術(shù)發(fā)展迅速。開發(fā)了自動送鉆系統(tǒng)，實現(xiàn)以恒鉆速為主，恒鉆壓、恒扭矩、恒壓差為輔的自動化鉆井作業(yè)。開發(fā)了司鉆導航儀系統(tǒng)，形成鉆井遠程可視化監(jiān)測及監(jiān)督技術(shù)、鉆井復雜故障智能預警及處置技術(shù)，為智能鉆井、遠程控制鉆井奠定了基礎(chǔ)。采用嵌入固井工藝指令的全流程自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)“井場—后方—井場”的決策信息閉環(huán)。開發(fā)了多源數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能壓裂預測系統(tǒng)，實現(xiàn)產(chǎn)量、產(chǎn)能和經(jīng)濟多目標優(yōu)化。

能源轉(zhuǎn)型再發(fā)力，構(gòu)建油氣工程技術(shù)新體系

下一步，油氣工程技術(shù)向“更深、更快、更經(jīng)濟、更綠色、更安全、更智能”的方向發(fā)展。企業(yè)要發(fā)揮創(chuàng)新主體作用，擔當起國家戰(zhàn)略科技力量，堅持需求導向、目標導向、結(jié)果指向、價值引領(lǐng)，聚焦勘探開發(fā)核心需求，強化原創(chuàng)技術(shù)策源地、未來產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)裝備攻關(guān)，支撐油氣工程高質(zhì)量發(fā)展。

強化基礎(chǔ)前瞻研究，提升原始創(chuàng)新源頭供給力。聚焦油氣及新能源重大工程技術(shù)難題，解決關(guān)鍵科學問題，提高原始創(chuàng)新能力，夯實鉆完井工程技術(shù)理論基礎(chǔ)，消除基礎(chǔ)材料、電子元器件、工藝方法等瓶頸，開展交叉學科與石油工程的跨界融合研究，進行非油氣工程領(lǐng)域新技術(shù)移植，攻關(guān)研發(fā)變革性、顛覆性新材料、新工具、新儀器、新裝備，為原始創(chuàng)新和重大技術(shù)突破提供源動力。

開拓深地資源新領(lǐng)域，探尋萬米油氣賦存極限。創(chuàng)建復雜地層油氣鉆完井工程理論方法，攻克深地油氣工程裝備、高性能鉆井工具儀器、超高溫高密度井筒工作液、超高溫高壓完井測試工具等關(guān)鍵技術(shù)裝備，研制關(guān)鍵裝備，研發(fā)適用于極端工況環(huán)境的井下工具、測控儀器、化學流體和技術(shù)方法，構(gòu)建萬米油氣鉆完井工程技術(shù)體系，促進油氣工程科技水平與能力再上新臺階，領(lǐng)跑全球萬米深地油氣勘探開發(fā)。

聚焦海洋油氣開發(fā)主戰(zhàn)場，擁抱超深水新時代。圍繞制約我國超深水油氣勘探開發(fā)進程的“卡脖子”工程技術(shù)，提升自主研發(fā)和設(shè)計制造水平，增強深水海域工程施工作業(yè)安全及應急保障能力。重點攻關(guān)3000米水深鉆井及生產(chǎn)平臺、隔水管系統(tǒng)、高壓力級別水下防噴器等、水下生產(chǎn)系統(tǒng)等關(guān)鍵裝備。

實現(xiàn)高端深水核心技術(shù)裝備的自主可控，滿足“超深水時代”油氣勘探開發(fā)工程技術(shù)需求。

完善非常規(guī)油氣工程技術(shù)，推動陸相頁巖油革命。持續(xù)攻關(guān)超長水平井精準探測及導控、超深層頁巖氣高導流體積壓裂、頁巖油大平臺立體縫網(wǎng)壓裂技術(shù)，研發(fā)相關(guān)裝備，開發(fā)地質(zhì)工程一體化專業(yè)設(shè)計軟件，布局開展智能壓裂技術(shù)研究，推進非常規(guī)油氣藏智能壓裂裝備與技術(shù)研發(fā)，完善形成國際領(lǐng)先的超深層頁巖油氣高效開發(fā)工程技術(shù)體系。

深化數(shù)智化技術(shù)攻關(guān)研究，打造群智協(xié)同建井系統(tǒng)。深度融合油氣工程領(lǐng)域知識和AI人工智能算法，深入研究鉆完井多過程智能化建模方法，開發(fā)多參量動態(tài)過程辨識技術(shù)、作業(yè)設(shè)備動態(tài)在線監(jiān)測技術(shù)、大數(shù)據(jù)故障診斷與智能分析預警技術(shù)、光纖傳感通訊技術(shù)，研發(fā)高端智能新材料、智能化鉆完井裝備，實現(xiàn)鉆井、壓裂的全自主智能決策和閉環(huán)調(diào)控和數(shù)字孿生技術(shù)。

積極探索新能源新領(lǐng)域，引領(lǐng)綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展。通過鉆完井裝備動力轉(zhuǎn)變方式減少碳排放，利用先進的自動化與遠程決策系統(tǒng)提高井場作業(yè)的自動化和遠程操作能力，開發(fā)地熱資源高效成井、熱儲改造、高效取熱等關(guān)鍵技術(shù)。持續(xù)推進CCUS技術(shù)規(guī)模化應用。開展儲氫井井筒完整性、氫氣泄漏監(jiān)測技術(shù)研究，加強氫能生產(chǎn)、儲存、應用關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、示范應用。探索鉆完井作業(yè)與海洋新能源耦合提升能源利用效率。