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新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在重塑全球創(chuàng)新版圖、全球經(jīng)濟結構。近日，第二十四屆中國國際石油石化技術裝備展覽會（cippe2024）開幕。創(chuàng)新、智能、低碳、環(huán)保是我國油氣行業(yè)發(fā)展的主要方向，展覽會上，中國石化現(xiàn)場推介了最新研制的XJ2750萬米車載修井機、國內(nèi)首套百萬立方米級大型抗硫壓縮機等多款全球首臺（套）、行業(yè)首創(chuàng)或首展的創(chuàng)新技術和產(chǎn)品。

展覽會同期還舉辦了第二屆石油技術與裝備院校長論壇暨第十六屆國際石油天然氣產(chǎn)業(yè)大會，與會專家以“創(chuàng)新引領復雜油氣發(fā)展 科技助力能源轉(zhuǎn)型升級”為主題，圍繞油氣和新能源理論、技術裝備發(fā)展趨勢，以及深地、深水和油氣勘探開發(fā)關鍵技術等，交流分享石油天然氣工具、儀器、裝備等領域科技成果。

本版圖片由中國石化出版社 石油工程技術研究院 石化機械 石油工程公司等參展企業(yè)提供

□本報記者 秦紫函 魏佳琪

順勢而為、乘勢而上，我國能源科技領域正在從“追趕者”逐步向“領跑者”轉(zhuǎn)變。其中，油氣行業(yè)智能“智”造裝備立足國家所需、產(chǎn)業(yè)所趨、轉(zhuǎn)型所急，通過工藝流程改進、技術改造及綠色產(chǎn)品創(chuàng)新，推動了油氣產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈優(yōu)化升級，堅定不移搶占未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點，釋放更多新質(zhì)生產(chǎn)力的活躍因子。

力爭在世界范圍內(nèi)率先開拓“萬米深地油氣資源”新領域

中國工程院院士孫金聲指出：深層超深層是我國油氣重大戰(zhàn)略接替領域，蘊藏39%的剩余石油資源和57%的剩余天然氣資源，預測萬米深地仍有大量油氣資源。我國超深層油氣主要分布在塔里木、四川等盆地。目前，我國鉆完井井深已突破9000米，但特深層巖性復雜，超高溫、超高壓、超高應力、超高鹽等“四超”條件，導致鉆井施工風險大、工程質(zhì)量控制難，實現(xiàn)萬米安全高效鉆完井，能力仍有差距。亟須解決特深與極端溫度壓力等因素導致的重大難題，打造高端鉆完井裝備及創(chuàng)新制造產(chǎn)業(yè)鏈，在世界范圍內(nèi)率先開拓“萬米深地油氣資源”新領域。

向地球深部進軍是我們必須解決的戰(zhàn)略科技問題。萬米深地工程將有力推動重大技術裝備攻關和重大工程項目突破，奠定我國在萬米深地油氣工程技術領域的國際領先地位，實現(xiàn)石油科技高水平自立自強。

人類探測器早已飛出太陽系。然而，地球直徑近6400千米，大陸地殼厚度也超30千米，人類至今鉆探最大深度仍未超過13000米。國外自20世紀70年代開展特深井鉆探，蘇聯(lián)、美國、德國等國家完鉆20余口萬米級深井，主要以科探井和大位移水平井為主，垂深超過萬米的井有3口，其中，蘇聯(lián)SG-3井標志人類深井鉆探進入萬米時代，鉆探耗時23年。孫金聲表示，萬米深井鉆完井工程是世紀工程，也是我國深部油氣地質(zhì)科學和裝備發(fā)展的必然選擇，代表當今世界鉆井的最高水平，是一項復雜的系統(tǒng)工程，被稱為“超級工程”。

中國石油副總工程師，中油技服執(zhí)行董事、黨委書記楊立強介紹，近年來深井超深井技術發(fā)展迅猛，深井自動化鉆機、井身結構拓展、控壓鉆井、高效PDC鉆頭、鉆井液、高效堵漏和高強度水泥漿，以及自動化固井、深層連續(xù)油管等一系列關鍵技術、高端裝備、尖端工具、核心助劑獲得突破，8000米超深井鉆井實現(xiàn)常態(tài)化，首口萬米井塔科1井已經(jīng)突破1萬米，正在向目標深度11100米挺進，8500米深井實現(xiàn)100天內(nèi)完鉆，標志著我國已經(jīng)成為深井超深井強國，深井超深井鉆井技術與裝備的進步為超深油氣層的勘探開發(fā)和保障國家能源安全提供了強有力的技術支撐，正在引領油氣行業(yè)開發(fā)模式的變革。

孫金聲指出，國內(nèi)外特深井鉆完井經(jīng)驗帶來以下啟示：第一，井身結構是關鍵，工程設計要留有更多空間，完井尺寸要大，采用隨鉆擴眼、膨脹管等非常規(guī)手段拓展井身結構十分有效；第二，工具、儀器、井筒工作液耐高溫高壓是重點；第三，監(jiān)測、預警、安全控制十分重要；第四，超深大負荷鉆機裝備及高強輕質(zhì)鉆桿等是保障。目前，國內(nèi)陸地鉆機、頂驅(qū)、控壓鉆井、膨脹管、高密度油基鉆井液、大溫差固井等關鍵技術取得長足發(fā)展，接近或達到國際先進水平；在復雜超深井井身結構拓展、高溫隨鉆測量儀器、垂直鉆井、高效鉆頭、高溫隨鉆擴眼器、高強度低密度鉆桿、抗超高溫高密度高鹽鉆井液、高溫高壓固井和完井工具等方面仍與國外存在差距。需要加強兩方面研究，即萬米深井極端工況下地質(zhì)力學、流體力學、管柱力學作用機理與調(diào)控機制；高溫高壓高腐蝕及復雜應力條件下金屬/非金屬材料性能與失效機理。

加快推進非常規(guī)油氣高效開發(fā)技術及裝備自主研發(fā)

我國頁巖油氣、致密油氣分布廣泛，儲量巨大，動用程度低，主要分布在四川、鄂爾多斯、準噶爾、松遼和渤海灣等盆地。

水平井體積壓裂是解決非常規(guī)油氣藏高效開發(fā)問題的關鍵技術。從事壓裂相關研究多年的西南石油大學校長郭建春介紹，當前我國已形成了以大排量、大液量、密切割、強加砂為主體的非常規(guī)水平井體積壓裂改造技術，在我國各大盆地的頁巖油氣和致密油氣儲層均收到較好改造效果，展現(xiàn)了廣闊的應用前景。

目前，非常規(guī)油氣體積壓裂出現(xiàn)以下現(xiàn)象：一是加砂模式多樣化，部分加砂參數(shù)的設計與泵注參數(shù)的優(yōu)化缺乏理論指導和針對性，泵注工藝的轉(zhuǎn)變導致經(jīng)常性出現(xiàn)施工壓力異常、施工過程砂堵等現(xiàn)象；二是頁巖氣壓裂工藝從1.0升級到2.0，裂縫密度和改造體積顯著提升，加砂強度提升了2~3倍 ，但是后期測試和生產(chǎn)表明，規(guī)模與產(chǎn)量不匹配；三是致密氣采用高密度壓裂技術，平均單井產(chǎn)量提升7倍以上，但遞減較快，同時部分井壓裂后大量出砂，單井最大出砂量達到180立方米（出砂率6.7%）。

郭建春表示，主要是支撐劑在裂縫里的運動和沉降出了問題，主要為以下幾點：第一， 大量支撐劑堆積在主裂縫，分支縫進液不進砂，有效支撐體積小；第二，支撐劑平面上輸送距離短，縱向上快速沉降在裂縫下部；第三，低黏滑溜水壓裂時纖維逸出率高，支撐劑沉降剖面和縫長改善效率低。這其中還涉及高應力下復雜縫網(wǎng)巖石-支撐劑-壓裂液-纖維耦合多級支撐的科學問題，本質(zhì)是復雜空間內(nèi)多元體系（變黏壓裂液、支撐劑、暫堵劑、纖維等）固液多相紊流過程。要實現(xiàn)提高平面鋪置長度和縱向鋪置高度，就要做到“送得到”；要實現(xiàn)“次、微縫”得到有效支撐，就要做到“進得去”；要實現(xiàn)砂堤穩(wěn)定壓裂后出砂率顯著降低，就要做到“鋪得好”。

深層致密/頁巖油氣藏的改造對裂縫網(wǎng)絡體積和導流能力提出了更高要求，在有限砂液量下構建裂縫體積最大化與流動能力最優(yōu)化，是實現(xiàn)降本增效的重要手段。郭建春介紹，支撐劑高效鋪置技術將支撐劑輸送至各級裂縫，實現(xiàn)主縫+分支縫+微納裂縫的長效有效連通，擴大裂縫有效支撐體積，為致密/頁巖油氣藏高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供了新的技術路徑 。

成都理工大學黨委書記劉清友認為，現(xiàn)有技術難以實現(xiàn)安全綠色高效開采深層頁巖氣等非常規(guī)油氣資源，亟須探索新的鉆完井技術和裝備，鉆完井智能化有望實現(xiàn)非常規(guī)油氣資源高效開發(fā)新的突破。他曾提出“未來智能鉆井系統(tǒng)”的概念與方案，即采用智能機器人+智慧鉆頭觀測和檢測鉆進過程，通過通信傳輸井下真實數(shù)據(jù)指導鉆井進程，修正地質(zhì)模型，實現(xiàn)地質(zhì)工程一體化智能鉆井。未來，應在以下幾方面重點攻關：一是數(shù)字化三維可視化地質(zhì)建模，川南深層頁巖氣儲層地質(zhì)條件更加復雜，現(xiàn)有技術仍難以實現(xiàn)儲層微結構的準確預測，亟待構建復雜構造、微結構、天然裂縫系統(tǒng)等多屬性、多尺度、多結構數(shù)據(jù)池，采用人工智能算法，透明呈現(xiàn)三維地質(zhì)體，支撐高效鉆井與壓裂；二是包括智能鉆機、智能鉆頭、智能地質(zhì)導向、鉆井牽引機器人等在內(nèi)的智能鉆井研究；三是針對深層頁巖氣開發(fā)耗水量大、套損嚴重等問題，研究多分支水平井機器人-靶向爆炸-水力復合壓裂方法，通過機器人靶向輸送炸藥至多分支水平井爆炸產(chǎn)生復雜裂縫，水力擴張爆炸裂縫，形成裂縫網(wǎng)絡，實現(xiàn)深層頁巖氣綠色、高效、智能開發(fā)；四是研制井下機器人智能鉆完井模擬實驗系統(tǒng)，是實現(xiàn)智能鉆完井關鍵工藝及裝備研發(fā)和應用的前提條件和重要保障，國內(nèi)外在此領域尚處空白，必須自主研發(fā)。