油气勘探向深层进军

近日，国家能源局印发《2020能源工作指导意见》（简称《意见》）。《意见》强调，要多措并举，增强油气安全保障能力。其中，“加大油气勘探开发力度”被列为任务之首。

“油价这么低，到国外买油就好了，为什么还要强调油气勘探？”面对社会上出现的种种质疑，中国科学院院士、页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室主任金之钧对《中国科学报》表示，油气同粮食、水一样，已经成为人类生活必需品，是涉及国家安全的战略物资。保障国家油气安全，不能光靠进口，立足国内加大勘探开发力度，将是国家战略层面的一项重要任务。

多位油气勘探专家的共识是，深层、深海和页岩油气将成为未来油气勘探的主要方向，坚持高效勘探和效益开发也是油气产业可持续发展的必然选择。

油气勘探“由浅入深”

加大国内油气勘探开发力度，持续受到行业内外的高度关注。近年来，政策的不断加码以及勘探领域屡获进展，都为我国油气行业注入了一针“强心剂”。胜利油田等多个老油田产量的稳步提升，也积极地发挥了“压舱石”的作用。

“世界油气增长仍处于高峰期，我国油气储产量增长同样处于高峰期，这一高峰期估计将延续到2050年。”中国工程院院士、石油地质学家康玉柱预计，2050年我国原油产量有望达到2.3亿~2.5亿吨，天然气产量高达3500亿~4000亿立方米。

康玉柱在接受《中国科学报》采访时指出，从全球油气发展的趋势来看，未来我国油气勘探将从东部转向西部，从陆地转向海洋，从中浅层转向中深层和超深层。另外，随着勘探开发理论发展及技术进步，向更深、更古老层系寻找油气资源已成为油气公司的重要目标。

据记者了解，深层油气资源是近十年全球探明储量的增长主体，不断突破有效资源保持深度下限。2008~2018年，全球在4000米以深地层新增油气探明储量234亿吨油当量，超过同期全球新增油气储量的60%，油气钻探最大深度达到12869米。

深水也成为近期油气增储重点，重大发现主要集中在大西洋两侧、东非、地中海等被动陆缘盆地。2008~2018年，全球海域油气探明储量217亿吨油当量，占全球新增油气探明储量68%，其中深水—超深水占全球新增可采储量40%以上。

金之钧表示，我国深层油气勘探已经从过去的4000~5000米扩展到6000~8000米。另外，3500米以深的海相深层页岩气和陆相页岩油将是中国油气勘探的重点突破领域。

不过，勇闯深层勘探禁区，对于整个油气行业来说也是一场“极限挑战”。

攻克“卡脖子”技术

油气勘探的整个过程如同一场千军万马的协同作战，是个非常大的系统工程。而要想向地球深部进军，首先就要面对各种工程技术难题。

“深层油气分布规律与浅层是不一样的，随着埋藏深度的增加，岩石的致密性也在增加。而要想高产还需要一整套适用于深层油气勘探的钻井技术和压裂技术，这对我国来说，从装备到技术都面临挑战。”金之钧坦言，油气勘探最核心的旋转导向钻井系统就是我国亟待攻克的“卡脖子”技术。

旋转导向钻井系统是一项尖端自动化钻井新技术，钻头能够像“贪吃蛇”一样在地下几千米坚硬的岩石里自由穿行，最终准确命中油气藏目标，而这项技术的要求甚至比导弹的制导技术更为严苛。

“导弹的介质是空气，计算好各种参数，就可以实现有效控制。而地下的介质随时都在发生变化，这对钻井技术的要求是极高的。”金之钧表示，目前国内大部分是租用国外的设备，这对油气勘探开发来说增加了成本，因此，下一步旋转导向钻井系统将是我国必须攻克的关键核心技术之一。

此外，对于页岩气勘探开发来说，中国科学院院士、中国石油大学（北京）教授高德利告诉《中国科学报》，以丛式水平井为基本特征的“井工厂”是国内外页岩气高效开发的主流工程作业模式，而要创建大型“井工厂”，就必须挑战大位移水平井工程作业极限。

“在特定的主观和客观约束条件下，任何一口实际能够建成的大位移水平井，其井眼长度都有一个可允许的极限值，我们称之为大位移水平井延伸极限。”高德利指出，目前我国已建成许多小型“井工厂”（多为4井式或6井式），总计建成了数百口页岩气水平井，但还没有一口井是上述定义的大位移水平井，从而严重制约了大型“井工厂”的创建，亟须通过加强交叉学科研究寻求跨越式技术突破。

高德利指出，由于技术装备的复杂性、企业经营的经济性等诸多约束，目前我国工程作业能力和技术装备水平与国际领先水平相比仍存在较大差距。

低成本技术是关键

“没有技术进步，就不可能实现经济有效的开发。”金之钧强调，低成本技术将成为整个石油工业下一个科技进步的重要方向。

他表示，针对中低成熟、高黏度、低流动性页岩油，未来需要研究其富集和流动机理，建立一套低成本的地下原位改质技术，包括地下压裂技术、原位加热技术、防腐技术等。

金之钧同时指出，油价低位波动，势必推动行业从过去的“资源扩张型”技术进步转向“降本增效型”技术进步。在此过程中，信息技术和人工智能正在重塑油气工业格局。

“个人预计，人工智能、大数据、区块链技术为主体的新一代信息技术的应用，可以使石油工业的成本降低20%~30%。”金之钧说。

康玉柱也表示，未来油气勘探需要新技术、新材料、智能信息化等跨界融合，同时需要加大海洋和深水油气勘探开发技术和装备的研发。我国应围绕着2020~2035年国家油气勘探的需求，聚焦战略目标，突出攻关的重点，突破“卡脖子”技术，以跨界融合形成颠覆性的技术，从而掌握战略领域核心关键技术。

高德利则建议，国家应尽快建立一套先进的天然气开发利用安全监控与保障体系（包括技术标准、运行机制、监管体系及目标责任等），确保天然气在钻探、开采、长距离管道运输、储存储备、网络输配及终端使用等各环节的安全可靠性，尽可能减少或避免天然气重特大安全事故的发生。

而从国内外市场需求出发，高德利建议，国家通过政策引导甚至行政推动，以现有国家油气集团公司的相关技术和人力资源为基础，通过股份制重组等模式，并参考国际著名的油气工程技术服务公司在业务经营和组织管理等方面的成功经验，尽快建立并培育具有国际竞争力的油气工程技术服务公司，并允许有两个以上的独立法人企业同时存在，以保持油气工程技术市场的竞争活力。

“这样的专业技术服务公司，应具有技术研发与服务一体化及市场经营国际化的基本特征，应以国际一流的同类技术服务公司为追赶目标，既能为我国油气公司（或投资主体）在国内外的石油天然气勘探开发投资项目提供强有力的技术支撑，又能获取巨额的技术服务收益，力求逐步形成良性循环。”高德利说。