油氣勘探向深層進(jìn)軍

近日，國家能源局印發(fā)《2020能源工作指導(dǎo)意見》（簡稱《意見》）?！兑庖姟窂?qiáng)調(diào)，要多措 并舉，增強(qiáng)油氣安全保障能力。其中，“加大油氣勘探開發(fā)力度”被列為任務(wù)之首。

“油價(jià)這么低，到國外買油就好了，為什么還要強(qiáng)調(diào)油氣勘探？”面對社會上出現(xiàn)的種種質(zhì)疑 ，中國科學(xué)院院士、頁巖油氣富集機(jī)理與有效開發(fā)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任金之鈞對《中國科學(xué)報(bào)》表示，油氣同糧 食、水一樣，已經(jīng)成為人類生活必需品，是涉及國家安全的戰(zhàn)略物資。保障國家油氣安全，不能光靠進(jìn)口，立足 國內(nèi)加大勘探開發(fā)力度，將是國家戰(zhàn)略層面的一項(xiàng)重要任務(wù)。

多位油氣勘探專家的共識是，深層、深海和頁巖油氣將成為未來油氣勘探的主要方向，堅(jiān)持高 效勘探和效益開發(fā)也是油氣產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

油氣勘探的整個(gè)過程如同一場千軍萬馬的協(xié)同作戰(zhàn)，是個(gè)非常大的系統(tǒng)工程。而要想向地球深 部進(jìn)軍，首先就要面對各種工程技術(shù)難題。

“深層油氣分布規(guī)律與淺層是不一樣的，隨著埋藏深度的增加，巖石的致密性也在增加。而要 想高產(chǎn)還需要一整套適用于深層油氣勘探的鉆井技術(shù)和壓裂技術(shù)，這對我國來說，從裝備到技術(shù)都面臨挑戰(zhàn)?！? 金之鈞坦言，油氣勘探最核心的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)就是我國亟待攻克的“卡脖子”技術(shù)。

旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)是一項(xiàng)尖端自動化鉆井新技術(shù)，鉆頭能夠像“貪吃蛇”一樣在地下幾千米堅(jiān) 硬的巖石里自由穿行，最終準(zhǔn)確命中油氣藏目標(biāo)，而這項(xiàng)技術(shù)的要求甚至比導(dǎo)彈的制導(dǎo)技術(shù)更為嚴(yán)苛。

“導(dǎo)彈的介質(zhì)是空氣，計(jì)算好各種參數(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)有效控制。而地下的介質(zhì)隨時(shí)都在發(fā)生變 化，這對鉆井技術(shù)的要求是極高的?！苯鹬x表示，目前國內(nèi)大部分是租用國外的設(shè)備，這對油氣勘探開發(fā)來說 增加了成本，因此，下一步旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)將是我國必須攻克的關(guān)鍵核心技術(shù)之一。

此外，對于頁巖氣勘探開發(fā)來說，中國科學(xué)院院士、中國石油大學(xué)（北京）教授高德利告訴《 中國科學(xué)報(bào)》，以叢式水平井為基本特征的“井工廠”是國內(nèi)外頁巖氣高效開發(fā)的主流工程作業(yè)模式，而要?jiǎng)?chuàng)建 大型“井工廠”，就必須挑戰(zhàn)大位移水平井工程作業(yè)極限。

“在特定的主觀和客觀約束條件下，任何一口實(shí)際能夠建成的大位移水平井，其井眼長度都有 一個(gè)可允許的極限值，我們稱之為大位移水平井延伸極限。”高德利指出，目前我國已建成許多小型“井工廠” （多為4井式或6井式），總計(jì)建成了數(shù)百口頁巖氣水平井，但還沒有一口井是上述定義的大位移水平井，從而嚴(yán) 重制約了大型“井工廠”的創(chuàng)建，亟須通過加強(qiáng)交叉學(xué)科研究尋求跨越式技術(shù)突破。

高德利指出，由于技術(shù)裝備的復(fù)雜性、企業(yè)經(jīng)營的經(jīng)濟(jì)性等諸多約束，目前我國工程作業(yè)能力 和技術(shù)裝備水平與國際領(lǐng)先水平相比仍存在較大差距。

“沒有技術(shù)進(jìn)步，就不可能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)有效的開發(fā)?！苯鹬x強(qiáng)調(diào)，低成本技術(shù)將成為整個(gè)石油 工業(yè)下一個(gè)科技進(jìn)步的重要方向。

他表示，針對中低成熟、高黏度、低流動性頁巖油，未來需要研究其富集和流動機(jī)理，建立一 套低成本的地下原位改質(zhì)技術(shù)，包括地下壓裂技術(shù)、原位加熱技術(shù)、防腐技術(shù)等。

金之鈞同時(shí)指出，油價(jià)低位波動，勢必推動行業(yè)從過去的“資源擴(kuò)張型”技術(shù)進(jìn)步轉(zhuǎn)向“降本 增效型”技術(shù)進(jìn)步。在此過程中，信息技術(shù)和人工智能正在重塑油氣工業(yè)格局。

“個(gè)人預(yù)計(jì)，人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈技術(shù)為主體的新一代信息技術(shù)的應(yīng)用，可以使石油工 業(yè)的成本降低20%~30%。”金之鈞說。

康玉柱也表示，未來油氣勘探需要新技術(shù)、新材料、智能信息化等跨界融合，同時(shí)需要加大海 洋和深水油氣勘探開發(fā)技術(shù)和裝備的研發(fā)。我國應(yīng)圍繞著2020~2035年國家油氣勘探的需求，聚焦戰(zhàn)略目標(biāo)，突出 攻關(guān)的重點(diǎn)，突破“卡脖子”技術(shù)，以跨界融合形成顛覆性的技術(shù)，從而掌握戰(zhàn)略領(lǐng)域核心關(guān)鍵技術(shù)。

高德利則建議，國家應(yīng)盡快建立一套先進(jìn)的天然氣開發(fā)利用安全監(jiān)控與保障體系（包括技術(shù)標(biāo) 準(zhǔn)、運(yùn)行機(jī)制、監(jiān)管體系及目標(biāo)責(zé)任等），確保天然氣在鉆探、開采、長距離管道運(yùn)輸、儲存儲備、網(wǎng)絡(luò)輸配及 終端使用等各環(huán)節(jié)的安全可靠性，盡可能減少或避免天然氣重特大安全事故的發(fā)生。

而從國內(nèi)外市場需求出發(fā)，高德利建議，國家通過政策引導(dǎo)甚至行政推動，以現(xiàn)有國家油氣集 團(tuán)公司的相關(guān)技術(shù)和人力資源為基礎(chǔ)，通過股份制重組等模式，并參考國際著名的油氣工程技術(shù)服務(wù)公司在業(yè)務(wù) 經(jīng)營和組織管理等方面的成功經(jīng)驗(yàn)，盡快建立并培育具有國際競爭力的油氣工程技術(shù)服務(wù)公司，并允許有兩個(gè)以 上的獨(dú)立法人企業(yè)同時(shí)存在，以保持油氣工程技術(shù)市場的競爭活力。

“這樣的專業(yè)技術(shù)服務(wù)公司，應(yīng)具有技術(shù)研發(fā)與服務(wù)一體化及市場經(jīng)營國際化的基本特征，應(yīng) 以國際一流的同類技術(shù)服務(wù)公司為追趕目標(biāo)，既能為我國油氣公司（或投資主體）在國內(nèi)外的石油天然氣勘探開 發(fā)投資項(xiàng)目提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，又能獲取巨額的技術(shù)服務(wù)收益，力求逐步形成良性循環(huán)。”高德利說。