加快油气勘探开发技术创新
稳油增气保障国家能源安全
规划编制油气专业组
世界进入百年未有之大变局，科技创新成为国际战略博弈的主战场，围绕科技制高点的竞争空前激烈。全球碳博弈对能源结构、产业结构、经济结构的影响逐步显现，绿色低碳成为全球共识，能源供需格局加快调整。中国特色社会主义进入了新时代，经济由高速增长阶段进入高质量发展阶段，对油气的需求持续保持刚性增长。《“十四五”能源领域科技创新规划》科学研判世界能源科技发展趋势，从国家油气安全战略需求和石油工业绿色持续转型升级发展需求出发，聚焦最紧急、最急迫的石油科技问题，着力高水平科技自立自强，提出“十四五”重点突破的技术方向和发展目标，为建设国家油气战略科技力量、实现“稳油增气”发展目标提供指导。
一、国内外油气科技发展现状及趋势
（一）国内外油气科技发展现状
全球新一轮能源技术革命正在孕育兴起，新的科技成果不断涌现，正在持续改变世界能源格局，油气勘探、开发、工程等领域理论与技术不断取得突破，助推油气生产从常规油气向陆上深层、海域深水和非常规油气等领域拓展，极地油气、天然气水合物、油页岩等战略接替性资源的研究日渐受到重视。
全球剩余油气资源潜力依然很大。据2021年CNPC全球油气资源评价结果揭示，全球油气总可采资源量约为17319亿吨油当量，常规油气可采资源量约占63%左右，常规油气资源仍然是勘探开发主体，以超级盆地油气聚集理论、深层油气精准评价与高效勘探技术、纳米驱油、二氧化碳气驱油等极限提高采收率技术为代表油气勘探开发技术持续发展创新。
海域深水领域成为油气大发现和增产主战场。2010年以来，全球海域和陆上油气田大发现和新增可采储量80%以上来自海域油气，其中深水油气占比68%左右；2020年，海域石油产量12.1亿吨，占全球原油产量27.7%，其中浅水占比70.7%、深水占比14.5%、超深水占比14.8%。深水碎屑岩和碳酸盐油气勘探和全海式开发技术与装备的发展，推动海上油气勘探开发不断向更深、更远拓展。
非常规油气资源正成为重要的现实接替资源。据2021年CNPC全球油气资源评价结果揭示，全球非常规油气技术可采资源总量约为6352亿吨油当量，约占全球油气技术可采资源总量的37%左右。2020年，非常规石油和非常规天然气的产量分别占全球油气总产量的23.05%和26.91%。非常规油气开发成本大幅降低，一趟钻大规模应用进尺达到五千多米，大位移井水平段长度纪录已超万米，单井钻完井周期降幅达60%，页岩气平均开采成本降幅达30%以上；常规－非常规油气一体化勘探开发新的理论技术助推大型成熟盆地储产量再次暴发式增长，使老油区重新“焕发青春”。
随着信息技术的高速发展和油气技术的不断创新，大幅提升了油气勘探开发规模和效益，正推动全球油气勘探开发领域由常规向非常规、浅层向深层超深层、中高渗整装向低渗透低品位等难动用领域拓展；大数据、云计算、人工智能、物联网、区块链、新材料等高新技术不断与油气工业跨界融合，成为油气科技可持续发展的重要举措。
建国以来，我国石油工业经过70多年的发展，历经起步期、快速发展期、持续发展期和攻关稳产期，通过实施“战略东移”、“深化东部、发展西部、加快海上、拓展海外”、“四个革命，一个合作”等系列重大战略，使我国从“贫油国”跻身世界产油大国，并建立起相对完整的上下游一体化科技创新体系，建立了世界领先的陆相石油地质理论和勘探开发技术，支撑我国石油2015年上产2.1亿吨和天然气产量2021上产1925亿立方米，有力保障了我国国家能源安全需求和经济社会发展需求。
按照《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》和《能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）》总体设计，先后部署实施了“大型油气田及煤层气开发”科技重大专项和一批重大科技项目，取得了一系列成果，显著提升了我国石油工业科技水平与创新能力，为国家原油稳产和天然气快速上产做出重要贡献。一是海相和深层天然气勘探开发理论技术突破，支撑发现了安岳、克深等万亿立方米大气田（区），推动普光、元坝等复杂气田开发，实现了我国天然气工业跨越式发展，2020年成为世界第四大产气国；二是形成坳陷湖盆大油区成藏理论，完善岩性地层油气藏、海相碳酸盐岩缝洞型油田和成熟探区精细勘探等关键配套技术，有力支撑准噶尔玛湖、塔里木塔河－顺北等大发现，支持我国陆上多年新增石油地质储量10亿吨/年；三是发展特高含水精细水驱、二类聚驱和三元复合驱提高采收率技术，创新低渗透、中深层稠油及海相碳酸盐岩油藏高效开发等核心技术，有力支撑了大庆、胜利等老油田提高采收率以及长庆等低渗油气田实现规模效益开发，支撑我国原油长期稳产；四是自主研发了高精度可控震源（EV56）、全数字地震仪（G3iHD）、地震处理解释软件（GeoEast 4.0）、测井交互精细融合处理平台（CIFLog3.0）、3000～12000米全系列电驱钻机、旋转导向钻井系统（CG STEER）和5000型电动压裂撬等重大技术装备，打破高端装备主要依赖进口的局面，支撑我国石油装备制造和工程技术服务产业快速发展；五是创新海洋油气勘探开发理论与配套技术，助力渤中19-6大型整装凝析气田和“深海一号”超深水大气田等重大勘探发现，初步形成了1500米超深水油气田开发工程设计、建造、安装和运维能力，支撑南海荔湾3-1气田、流花油田群和“深海一号”超深水大气田投产，我国海洋油气资源开发能力进入世界先进行列；六是创新全球油气资源评价与超前选区技术，形成全球油气资源信息系统；实现国内成熟技术到全球的创新性应用，巨厚复杂碳酸盐岩、重油及高凝油等油气藏高效开发技术取得重大进展，为“一带一路”沿线国家油气资源开发利用和海外油气合作区建设提供了技术支撑；七是形成页岩气水平井钻完井与储层改造“工厂化”作业技术系列，建成涪陵、长宁－威远等产业化示范区，推动页岩气产业快速发展，2020年产量超过200亿立方米；页岩油勘探开发理论技术取得重大突破，支撑发现了鄂尔多斯庆城、新疆吉木萨尔等大型页岩油田；煤层气开发新兴产业初见成效，初步扭转了低产、经济效益差的局面。
（二）世界油气科技发展趋势
未来，在新一轮科学技术革命的推动下，全球油气科技将围绕智能高效、绿色低碳两大主题，在油气科技的七个方面不断创新发展。一是油气勘探基础理论与技术以精准识别目标为主，由单项技术创新向地质－地球物理－实验技术等多元化发展，指导大型油气田发现；二是常规油气开发以提高采收率和储量动用率为主，实现高含水老油田、低渗超低渗等重大战略资源开采向精细化、绿色化方向发展；三是油气工程技术与装备以实现低成本高效勘探开发为目标，向智能物探、智能测井、智能钻井、智能压裂等“智能工程技术”时代发展；四是海洋油气勘探开发以自动化、海底化、多功能化为目标，向更深更远的海域延伸和拓展。五是非常规油气围绕“甜点区”预测、提高单井产量和提高采收率目标，向非常规油气资源勘探开发高效化、一体化方向发展；六是下游炼油化工技术围绕智能化、精细化、节能减排目标，转型升级向绿色化、高端化方向发展；七是以建设“智能油气”为目标，传统油气技术正在与高新技术产业相结合，向多领域跨界融合方向发展。
二、“十四五”重点攻关技术方向及发展目标
聚焦增强我国油气安全保障能力，“十四五”期间，我国石油与天然气工业科技攻关，将围绕勘探开发、非常规、海洋、工程技术、管输、炼化、智慧跨界、基础共性8大领域，重点攻关22项对我国油气工业具有重大支撑作用、重大影响的基础理论、瓶颈技术和前沿性创新技术，为实现“稳油增气”目标提供科技支撑。
（一）陆上常规油气勘探开发理论与技术领域
针对我国石油主力探区勘探对象日趋复杂，大规模优质储量发现难度加大等挑战，将聚焦深层油气勘探开发领域，集中攻关深层油气勘探目标精准描述和评价技术，研发深层油气勘探地质理论与地球物理评价技术体系，实现深层勘探目标精准描述。针对我国大庆、胜利等为代表的主力油田，已进入93%的特高含水期，进一步增加可采储量难度加大，低渗透难采油气储量占比加大等挑战，将开展高含水油田精细化/智能化分层注采技术和低渗透老油田大幅提高采收率技术研究，建立油藏工程一体化智能分层开采精细管理系统并进行现场应用示范，突破适合我国陆相沉积低渗透油藏的CO₂驱油扩大波及体积技术，提高高含水油田和低渗透油田原油采收率。
（二）非常规油气勘探开发技术领域
我国非常规油气资源潜力大，致密气、浅层页岩气、煤层气已实现商业开发，但页岩油、非海相页岩气、深层页岩气开发尚处在起步阶段。非常规石油领域，将围绕中高成熟度页岩油和中低成熟度页岩油及油页岩等方向，开展陆相中高成熟度页岩油勘探开发技术研究，形成“甜点区”评价和“井工厂”体积压裂技术系列，力争“十四五”期间，推动中高成熟度页岩油商业开发；布局中低成熟度页岩油和油页岩地下原位转化技术，加快推进中低成熟度页岩油和油页岩开采理论与技术突破。非常规天然气领域，将围绕深层页岩气、非海相页岩气、地下原位煤气化、天然气水合物等方向，形成深层页岩气“甜点区”评价、高温高压高应力水平井多段压裂页岩气有效开发一体化技术系列并进行现场应用示范，研究非海相非常规天然气富集机理与分布规律，研发地下原位煤气化和天然气水合物开发等关键技术及装备，力争“十四五”期间，非常规天然气持续上产稳产。
（三）海洋油气勘探开发技术领域
针对我国海域已成为油气上产主力军，但原油产量占比不高，面临近海稠油和深水存在技术瓶颈和装备短板，规模有效开发难度很大等挑战，将集中攻关水下生产系统关键技术，研发1500米水深级水下采油树、复合电液控制等关键装备，形成水下生产系统设计、制造及测试技术体系。开展半潜式生产平台关键技术和深水立管与管线研究，形成深水半潜式平台数值水池仿真、实时监测评估、深水立管与管线整体联调技术并进行现场应用示范，建立整体性深水油气田开发建设技术体系。
（四）油气工程技术装备与管道运输领域
针对我国油气工程高新技术和高端装备原始创新能力不足， “卡脖子”技术与补短板装备突破难度大等挑战，将集中攻关智能化节点地震采集系统、超高温高压测井与远探测测井技术与装备、抗高温抗盐环保型井筒工作液与智能化复杂地层窄安全密度窗口承压堵漏技术；推进旋转导向钻井技术、精细化/智能化分层注采技术、自动化钻井技术与装备、新一代大输量天然气管道工程建设关键技术与装备的试验示范，加快智能高精度可控震源技术、高效压裂改造技术与大功率电动压裂装备、CPLog地层成像测井系统等技术与装备的推广应用。
（五）炼化技术促进合成工艺和复合材料生产线发展
集中攻关特种专用橡胶技术，研发氢化丁腈橡胶、梯度阻尼橡胶、长链支化稀土顺丁橡胶分子设计及制备技术，研制相应的复合材料，形成稳定的生产线和成套技术。集中攻关高端润滑油脂技术，研发高端润滑材料构效关系和高选择性合成技术，研制高尖端润滑油脂产品，助推基础油工业级批量化试生产。开展分子炼油与分子转化平台技术研究，构建产品结构灵活调整的石油分子转化平台并进行现场应用示范，实现传统炼厂多产化工料或多产航煤兼顾化工料。
（六）智慧能源技术实现数字油气田绿色智能一体化
开展油气田数字化智能化技术研究，形成油气勘探开发一体化智能云网平台、地上地下一体化智能生产管控平台、油气田地面绿色工艺与智能建设优化平台及配套装置，开展新一代数字化油田和低成本绿色安全地面工艺关键技术示范，实现科研、生产、经营与决策一体化、智能化和绿色化。
（七）能源基础共性短板技术装备突破“卡脖子”瓶颈
开展油气管网工控系统研究，研制满足工程要求的PLC系统、RTU系统等工控产品，提升国产芯片的稳定性；突破国产控制系统软件（PCS）与国产硬件的兼容性、稳定性难题，在天然气管道开展示范应用。集中攻关钻井关键技术与装备，研制高效破岩材料与工具，开发钻井协同优化与智能控制系统，形成一趟钻个性化设计与控制技术；研制高造斜率旋转导向系统装备，开展陆地和海上油田示范；研制自动化钻机及配套系统、钻台机器人等自动化钻井关键装备，实现钻井自动化作业，提高钻井效率。
三、我国油气科技发展展望
全球剩余油气资源潜力依然很大，新一轮油气技术革命方兴未艾。预计“十四五”期间，将累计新增石油探明地质储量63.21亿吨、天然气探明地质储量4.78万亿立方米；到“十四五”末，我国原油产量将达到2～2.05亿吨，天然气产量将达到2300～2319亿立方米。我国经济社会发展对油气的需求持续攀升，完成油气储产量目标任重道远，油气科技发展刻不容缓。
聚焦国家能源战略需求，深入贯彻落实新发展理念和国家创新驱动发展战略，坚持目标和问题导向、近期和中长期兼顾、上游和下游并重的原则，推动油气勘探开发和高效利用的重大变革。
陆上油气勘探领域要发展陆相油气地质理论与高效勘探技术，创建深层油气地质理论和评价技术，建设具有中国石油工业特色的高效勘探技术体系。
陆上常规油气开发领域要快速推进高含水油田改善水驱、化学驱、低渗透油田注气、纳米驱油、CO₂驱油、精细化/智能化分层注采、智能油气田等关键技术，建设“百年油田”开发技术体系。
智能化油气工程技术领域要发展智能物探、智能测井、智能钻井、智能压裂、智能管道等系列技术与装备，建设“智能油气工程”技术与装备体系。
海洋油气技术与装备领域要加快水下生产系统、深水半潜式生产平台、深水立管与管线、海洋地震采集等核心技术与装备的自主化研发，建设远海和深水技术与装备自主研发体系。
非常规油气勘探开发领域要突破陆相中高成熟度页岩油开发、深层和非海相页岩气开发、中低成熟度页岩油和油页岩地下原位转化、地下原位煤气化、海域天然气水合物试采等非常规和难采油气勘探开发理论与技术，建设一体化高效开采利用技术体系。
下游炼化技术领域要攻关智慧炼油技术，发展化工型炼厂，开发高端润滑油脂和特种橡胶产品，构建高端润滑油脂材料创新平台，形成氢化丁腈橡胶工业生产和应用技术，建设绿色化、智能化炼厂和高端产品研发体系。
通过攻关，突破深层油气高效勘探、绿色油气田开发、智能化油气工程技术、海洋深水油气开发技术与装备、非常规及难采油气开采技术和油气下游炼化技术与装备等代表当前世界油气能源技术发展方向和我国油气能源发展需求的六大技术领域“卡脖子”技术与“短板”装备，助推我国油气科技达到国际先进水平。在我国陆地深层发现一批油气田，海洋深水油气勘探开发再上新台阶，老油田、非常规油气等领域初步实现绿色、智能和高效开发，中低成熟页岩油、天然气水合物开采和地下煤制气技术探索实现进展，油气高效输运、利用能力大幅度提升，为我国由油气能源大国向油气能源科技强国转变做出贡献，为建设安全高效的现代油气能源体系提供技术支撑。
四、结束语
科技决定能源的未来，科技创造未来的能源。中国特色社会主义进入了新时代，油气工业是支撑我国经济高质量发展的重要力量，仍将长期在我国能源结构中扮演重要角色。新形势下我国油气安全问题比过去任何时候都更加严峻，做好油气领域科技发展规划是推动能源科技发展的重大举措。通过全局统筹、深入分析和超前布局，充分发挥技术创新引领作用，突破勘探开发技术与装备瓶颈，是提升我国油气科技在国际竞争中的话语权、实现油气工业高质量发展的重要保障。
编辑：陈晨