聚焦油气勘探开发核心需求 加快构建石油工程技术新体系.pdf

SPOTLIGHTS【关注高水平科技自立自强】2024.0321聚焦油气勘探开发核心需求加快构建石油工程技术新体系新中国成立后，尤其是改革开放以来，我国油气关键技术装备不断发展突破，形成较为完整的研发、制造、销售和服务体系，市场竞争力、国际影响力不断提升，打造了一批大国重器，油气勘探开发自主能力增强，为实现能源保供作出了重要贡献。当前，在全球新一轮科技革命和产业变革大背景下，要坚持国家战略目标，聚焦提高科技发展质量，面向油气勘探开发主战场，加强关键核心技术攻关，加速科技成果产业化，提高关键环节和重点领域创新能力，重点研发具有先发优势的关键技术和引领未来发展的基础前沿技术，推动油气工程技术装备向高端化、智能化、绿色化发展。油气工业发展史是一部科技创新史，工程技术进步则是油气行业发展的巨大推动力。老一辈艰苦奋斗，筑牢我国油气工业发展根基中国近代油气工业发展缓慢，工程技术装备与西方先进水平差距扩大。新中国成立后，老一代石油人通过艰苦卓绝的奋斗，筑起油气工业发展根基，建立了钻机装备和井下工具制造厂，实现部分工程装备的国产化。随着大庆、胜利等大油田的发现，油气工程技术装备规模迅速扩大。改革开放后，通过引进、技术交流、合作研发及系列重大科研项目攻关，中国油气工业不断取得重大工程技术突破，与国外先进水平差距大幅度缩短，满足了国内勘探开发技术需求，实现“走出去”战略目标。我国陆上深层油气资源量占比34%，是油气增储上产的重要领域。几十年来，围绕深层超深层油气工程技术持续攻关，关键技术装备取得重大进展，形成全系列钻机装备生产能力，支撑由“钻井大国”迈向“钻井强国”。1966年钻成第一口深井松基6井，1976曾义金中国石化集团公司首席专家油气工程技术向“更深、更快、更经济、更绿色、更安全、更智能”的方向发 展，企 业 要发挥创新主体作用，担当起国家战略科技力量，强化原创技术策源地、未来产业关键技术装备攻关。”“SPOTLIGHTS【关注 高水平科技自立自强】22232024.03年钻成第一口超深井四川女基井，2021年钻成第一口特深井塔深5井。塔里木、四川盆地特深层油气勘探开发不断取得重大突破，正在探索“万米深地油气资源”新领域。我国海洋石油工业起步于20世纪50年代，1965年我国采用自制“浮筒式”钻井装置，在莺歌海近岸钻成3口海上探井。1978年我国第1台坐底式钻井平台“胜利1号”下水。1985年埕北油田投产，成为我国第一个现代化海域油田。1996年通过对外合作，开发了第一个深水油田流花11-1油田。2012年5月，“海洋石油981”在南海海域首次进行独立深水油气勘探。2014年8月30日，陵水17-2-1井测试获得高产油气流，标志着我国具备独立开发海上高温高压油气资源的技术能力。2017年“蓝鲸1号”作为核心钻探装备，在我国南海北部神狐海域成功试采海域可燃冰。2021年自主开发的“深海一号”超深水大气田建成投产，标志着在深水油气勘探开发核心装备方面取得重大突破。我国非常规页岩油气资源丰富、战略价值大。2006年4月，中国石化启动页岩气早期资源潜力分析前瞻项目，华东油气分公司专业从事非常规油气资源勘探开发；2011年，国土资源部将页岩气列入独立矿种，国家能源局制定了页岩气发展规划；2013年涪陵页岩气田开工建设，2018年竣工验收投产。“十二五”以来，我国通过钻井、压裂等工程技术装备升级迭代，实现非常规页岩油气提速降本、效益开发，支撑建成涪陵等国家级页岩气示范区，以及新疆吉木萨尔等国家级页岩油示范区，我国成为全球第二大页岩气生产国及唯一实现陆相页岩油商业化规模开发的国家。新兴技术为传统油气行业提供了新的发展动能。国内油气行业正在全面推进数字化转型、智能化发展。智能钻完井技术有望大幅提升钻完井效率、储层钻遇率和油气采收率；加快人工智能技术与油气钻完井工程的深度融合和落地应用，是全球油气行业未来关注的重点。技术不断突破，打造油气工程核心竞争力进入21世纪以来，我国常规油气钻完井技术进一步强化，非常规特色钻完井技术优势逐步显现，钻完井技术装备实现自主可控，全面保障了勘探持续突破、开发高效建产。一是深井超深井钻完井技术突飞猛进。我国陆上深井、超深井主要分布在塔里木盆地和四川盆地，深井超深井数量呈明显上升趋势，超深井钻完井技术装备不断取得新突破。先后研发12000米特深井自动化钻机、35兆帕精细控压钻井装置等核心装备工具。一键式人机交互自动化钻机批量生产，泥浆泵、特种钻头及动力钻具产品性能持续提升，顶驱下套管、交流变频电机综合性能优于国外同类产品，大功率固井装备达到国际领先水平。油气工程装备制造业对外出口由机械零件快速发展到技术附加值更高的成套设备，陆地石油钻机及配套设备在世界主要油气产区形成规模市场，营销网络辐射全球近90%的产油国。通过特深层钻完井关键技术攻关研究，在一体化设计、钻机装备、钻井提速、井下测控、井筒强化、高温固井、安全控制、完井测试等方面取得一系列突破进展，形成了特深层安全高效钻完井技术体系，成功实施一批标志性钻探作业，油气勘探开发实现由深井超深井到特深井的历史性跨越，深井钻深能力突破9000米并向万米深地进军。二是深水海洋钻完井技术日新月异。我国针对海域深水油气勘探开发工程技术SPOTLIGHTS【关注高水平科技自立自强】2024.0323需求，成功研制“蓝鲸1号”超深水双塔半潜钻井平台等“国之重器”，初步实现海洋深水工程技术装备自主化。我国海洋深水工程技术快速发展，研发了系列国产化深水关键技术装备，建立了深水钻完井设计和标准体系，创建了深水表层高效钻井关键技术，搭建了深水井控安全应急体系，形成了深水超深水高效测试工程技术，完全掌握1500米深水油气田钻完井作业能力，基本具备3000米水深海洋油气钻完井作业能力，实现水深由300米到1500米、由勘探到开发的跨越，深水油气成为我国油气产量重要的增长极，油气增量占全国增产总量的60%以上。三是非常规油气工程技术迭代提升。在保障能源安全的推动下，国内非常规页岩油气勘探开发活动热度持续不减，油气发现数量、新增储量均呈现快速上升趋势。我国自主研发了井工厂快移钻机、大功率变频顶驱、高性能PDC钻头、旋转导向钻井系统等核心技术装备，形成地质工程一体化设计、复杂山地水平井组工厂化作业等高效钻完井工程技术系列。在水平井钻井技术和多级分段压裂技术进步推动下，国内页岩油气的商业勘探开发进入快车道。建立页岩油气立体开发模式，完钻井数、水平段长度、储层钻遇率、压裂改造规模不断提升，部分地区关键指标比肩北美，实现水平井“3000米常态4000米成熟5000米攻关”目标。页岩气钻井技术经历多次迭代提升，逐步形成以“强化钻井参数、瘦身井身结构”为核心的低成本钻井技术和以“旋转地质导向、超长水平井钻井技术”为核心的高效钻井技术，具备5000米长水平段钻完井施工作业能力。建成以四川盆地为代表的商业化开发示范区，涪陵页岩气整体采收率从12.6%提高到23.3%，三层立体开发井组达44.6%，进入国际先进水平行列。四是数智化赋能助力产业转型升级。“十三五”以来，在人工智能、大数据、云计算和物联网等新兴技术的推动下，国内智能钻井、智能压裂技术发展迅速。开发了自动送钻系统，实现以恒钻速为主，恒钻压、恒扭矩、恒西北油田顺北803斜井。李学仁/摄西北油田顺北803斜井。李学仁/摄SPOTLIGHTS【关注 高水平科技自立自强】24252024.03压差为辅的自动化钻井作业。开发了司钻导航仪系统，形成钻井远程可视化监测及监督技术、钻井复杂故障智能预警及处置技术，为智能钻井、远程控制钻井奠定了基础。采用嵌入固井工艺指令的全流程自动控制系统，实现“井场后方井场”的决策信息闭环。开发了多源数据驱动的智能压裂预测系统，实现产量、产能和经济多目标优化。能源转型再发力，构建油气工程技术新体系下一步，油气工程技术向“更深、更快、更经济、更绿色、更安全、更智能”的方向发展。企业要发挥创新主体作用，担当起国家战略科技力量，坚持需求导向、目标导向、结果指向、价值引领，聚焦勘探开发核心需求，强化原创技术策源地、未来产业关键技术装备攻关，支撑油气工程高质量发展。强化基础前瞻研究，提升原始创新源头供给力。聚焦油气及新能源重大工程技术难题，提高原始创新能力，夯实钻完井工程技术理论基础，开展交叉学科与石油工程的跨界融合研究，进行非油气工程领域新技术移植，攻关研发变革性、颠覆性新材料、新工具、新仪器、新装备，为原始创新和重大技术突破提供源动力。开拓深地资源新领域，探寻万米油气赋存极限。创建复杂地层油气钻完井工程理论方法，攻克深地油气工程装备、高性能钻井工具仪器、超高温高密度井筒工作液、超高温高压完井测试工具等关键技术装备，研制关键装备，研发适用于极端工况环境的井下工具、化学流体，构建万米油气钻完井工程技术体系，促进油气工程科技水平与能力再上新台阶，领跑全球万米深地油气勘探开发。聚焦海洋油气开发主战场，拥抱超深水新时代。围绕制约我国超深水油气勘探开发进程的“卡脖子”工程技术，提升自主研发和设计制造水平，增强深水海域工程施工作业安全及应急保障能力。重点攻关3000米水深隔水管系统、高压力级别水下防喷器等，实现高端深水核心技术装备的自主可控，满足“超深水时代”油气勘探开发工程技术需求。完善非常规油气工程技术，推动陆相页岩油革命。持续攻关超长水平井精准探测及导控、超深层页岩气高导流体积压裂、页岩油大平台立体缝网压裂技术，研发相关装备，开发地质工程一体化专业设计软件，布局开展智能压裂技术研究，推进非常规油气藏智能压裂装备与技术研发，完善形成国际领先的超深层页岩油气高效开发工程技术体系。深化数智化技术攻关研究，打造群智协同建井系统。深度融合油气工程领域知识和AI人工智能算法，深入研究钻完井多过程智能化建模方法，开发多参量动态过程辨识技术、作业设备动态在线监测技术、大数据故障诊断与智能分析预警技术，研发高端智能新材料、智能化钻完井装备，实现油气建井过程的全自主智能决策和闭环调控。利用分布式光纤传感技术建设数字孪生油气藏。积极探索新能源新领域，引领绿色低碳转型发展。通过钻完井装备动力转变方式减少碳排放，利用先进的自动化与远程决策系统提高井场作业的自动化和远程操作能力，开发高效成井、热储改造、高效取热等关键技术。开展储氢井井筒完整性、氢气泄漏监测技术研究，加强氢能生产、储存、应用关键技术研发、示范应用。探索钻完井作业与海洋新能源耦合提升能源利用效率。