劉合 曹剛

中國石油勘探開發(fā)研究院

2021年11 月，中國國家能源局和科學(xué)技術(shù)部聯(lián)合發(fā)布《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》(以下簡稱“《規(guī)劃》”)，確立了推進(jìn)能源技術(shù)革命的總體思路和發(fā)展藍(lán)圖。《規(guī)劃》與國家中長期科技規(guī)劃及“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃、科技創(chuàng)新規(guī)劃、各專項規(guī)劃有機(jī)銜接、相互配合，緊密圍繞國家能源發(fā)展重大需求和能源技術(shù)革命重大趨勢，規(guī)劃部署重大科技創(chuàng)新任務(wù)［1］。《規(guī)劃》聚焦保障能源安全、促進(jìn)能源轉(zhuǎn)型、引領(lǐng)能源革命和支撐“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)等重大需求，堅持創(chuàng)新在能源發(fā)展的核心地位，確立了“補強(qiáng)短板支撐發(fā)展、鍛造長板引領(lǐng)未來、依托工程注重實效、協(xié)同創(chuàng)新形成合力”4項基本原則和“引領(lǐng)新能源占比逐漸提高的新型電力系統(tǒng)建設(shè)、支撐在確保安全的前提下積極有序發(fā)展核電、推動化石能源清潔低碳高效開發(fā)利用、促進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)數(shù)字化智能化升級、進(jìn)一步健全適應(yīng)高質(zhì)量發(fā)展要求的能源科技創(chuàng)新體系”五大總體目標(biāo)，部署了“先進(jìn)可再生能源發(fā)電及綜合利用技術(shù)、新型電力系統(tǒng)及其支撐技術(shù)、安全高效核能技術(shù)、綠色高效化石能源開發(fā)利用技術(shù)、能源系統(tǒng)數(shù)字化智能化技術(shù)”五大領(lǐng)域重點任務(wù)，明確推進(jìn)路徑，制定全面的技術(shù)路線圖，并配套相應(yīng)政策保障措施。

采油采氣工程是油氣田開發(fā)的重要技術(shù)支撐，提升科技創(chuàng)新能力是充分發(fā)揮其保障國家油氣安全供應(yīng)作用的重要途徑。《規(guī)劃》的出臺為采油采氣工程科技創(chuàng)新發(fā)展指明了方向，全面學(xué)習(xí)領(lǐng)會《規(guī)劃》的核心要義，對于科學(xué)研判“十四五”期間采油采氣工程科技創(chuàng)新面臨形勢，深入剖析重大挑戰(zhàn)和重點任務(wù)，科學(xué)制定本領(lǐng)域科技創(chuàng)新實施方案，切實推進(jìn)《規(guī)劃》的貫徹落實具有重要意義。

1 新時期采油采氣工程科技創(chuàng)新的總體要求

通過借鑒國際先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合國內(nèi)油氣藏特點和生產(chǎn)需求，采油采氣工程科技創(chuàng)新取得巨大進(jìn)步，逐步創(chuàng)新發(fā)展以分層注入、人工舉升、儲層改造、井下作業(yè)、油田化學(xué)、排水采氣為主體的技術(shù)體系，建立了一支專業(yè)科研隊伍、一批高水平實驗室、多個現(xiàn)場試驗基地及配套管理制度，形成了獨具特色的采油采氣工程科技創(chuàng)新體系，為油氣安全供應(yīng)提供堅實保障。但是，在全球能源革命和數(shù)字革命雙重驅(qū)動下，能源科技創(chuàng)新進(jìn)入高度活躍期，新能源技術(shù)快速發(fā)展，油氣行業(yè)面臨生存危機(jī)。采油采氣工程必須強(qiáng)化自主創(chuàng)新能力，加快轉(zhuǎn)型升級步伐。

1.1 聚焦“油氣安全供應(yīng)保障”主題，重點攻關(guān)“兩深一非”和老油田提高采收率難題

《規(guī)劃》指出，油氣行業(yè)科技創(chuàng)新要“聚焦保障能源安全重大需求”，“在‘兩深一非’、老油田提高采收率等油氣開發(fā)技術(shù)取得重大突破，有力支撐油氣穩(wěn)產(chǎn)和產(chǎn)供銷體系建設(shè)?！?/p>

2021年中國石油對外依存度超過73%、天然氣對外依存度45%，成為能源安全的短板［2］。國家能源局、自然資源部聯(lián)合中石油、中石化、中海油等石油公司落實批示，制定七年行動計劃，提出到2025年實現(xiàn)石油年產(chǎn)量2.0億t以上，天然氣產(chǎn)量2 300億m3以上。突破“兩深一非”和老油田提高采收率技術(shù)難題是實現(xiàn)穩(wěn)油增氣戰(zhàn)略目標(biāo)的首要任務(wù)，也是新時期采油采氣工程科技創(chuàng)新的主戰(zhàn)場［3］。

常規(guī)油氣田是我國原油穩(wěn)產(chǎn)的“壓艙石”，當(dāng)前開發(fā)進(jìn)入瓶頸期，主要表現(xiàn)在3個方面：

一是中高滲透老油田整體進(jìn)入“雙高”階段。以大慶油田和勝利油田為代表的中高滲透油田綜合含水超過93%，可采儲量超過85%，水驅(qū)采收率已達(dá)45%以上，在中國陸上同類油田據(jù)領(lǐng)先地位。經(jīng)過長期水驅(qū)、聚合物驅(qū)開發(fā)后，油田開發(fā)面臨剩余油高度分散、低效無效循環(huán)嚴(yán)重、采油速度低、儲采嚴(yán)重失衡等難題。雖然仍有進(jìn)一步提高采收率的潛力，但是進(jìn)一步提高分層開采挖潛效果、數(shù)字化轉(zhuǎn)型降低老油田注水開發(fā)成本等面臨重大挑戰(zhàn)［4-5］。

二是低滲透油田效益開發(fā)形勢嚴(yán)峻。雖然我國低滲透油田勘探開發(fā)取得突破性進(jìn)展，產(chǎn)量占比逐步增加，未來將成為我國油氣產(chǎn)量的主體，但是油藏品質(zhì)差，含水上升快，產(chǎn)量遞減快，進(jìn)入低速開采階段，穩(wěn)產(chǎn)難度大，提高儲集層改造和人工舉升工藝的可靠性和經(jīng)濟(jì)性面臨重大挑戰(zhàn)。

三是深層/超深層儲量動用缺乏工程技術(shù)支撐。常規(guī)天然氣藏開發(fā)向提高采收率及深層超深層開發(fā)方向發(fā)展，但是由于深層氣藏普遍具有高溫高壓高地應(yīng)力、基質(zhì)致密、 儲集空間復(fù)雜、非均質(zhì)性強(qiáng)，以及腐蝕性氣體含量高等特點，儲集層改造、采氣工藝、井下作業(yè)等措施工藝復(fù)雜，井下工具和裝備成本高［6-7］。

非常規(guī)油氣開發(fā)方面取得重大進(jìn)展。我國陸相非常規(guī)油氣進(jìn)入戰(zhàn)略性突破期，成為石油產(chǎn)量的重要補充。陸相與海相非常規(guī)天然氣開發(fā)配套儲集層改造技術(shù)快速發(fā)展，成為助力天然氣產(chǎn)量增長的主體技術(shù)。但是存在儲集層改造單井產(chǎn)量低、有效期短、人工舉升工藝不成熟、生產(chǎn)運行成本高等難題。

采油采氣工程領(lǐng)域必須加快自主創(chuàng)新，突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。《規(guī)劃》制定了技術(shù)路線如下：一是開展納米驅(qū)油、CO2驅(qū)油、精細(xì)化勘探、智能化注采等關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，提升低滲透老油田、高含水油田以及深層油氣等陸上常規(guī)油氣的采收率和儲量動用率；二是推動深層頁巖氣、非海相非常規(guī)天然氣、頁巖油和油頁巖勘探開發(fā)技術(shù)攻關(guān)，攻關(guān)天然氣水合物試采關(guān)鍵技術(shù)與裝備，實現(xiàn)非常規(guī)油氣開發(fā)技術(shù)逐步成熟推廣，確保油氣供應(yīng)持續(xù)穩(wěn)定。

1.2 深化新興信息技術(shù)與采油采氣工程領(lǐng)域深度融合，引領(lǐng)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級

《規(guī)劃》指出，“先進(jìn)信息技術(shù)與能源產(chǎn)業(yè)深度融合，電力、煤炭、油氣等領(lǐng)域數(shù)字化、智能化升級示范有序推進(jìn)。能源互聯(lián)網(wǎng)、智慧能源、綜合能源服務(wù)等新模式、新業(yè)態(tài)持續(xù)涌現(xiàn)” 是“十四五”能源科技創(chuàng)新的發(fā)展目標(biāo)之一。

“十三五”期間采油采氣工程數(shù)字化轉(zhuǎn)型取得多項進(jìn)展，代表性技術(shù)和裝備主要有4種。一是第四代分層注水技術(shù)，該技術(shù)實現(xiàn)流量、壓力、注入量等參數(shù)實時監(jiān)控與調(diào)整，可長期保障注水合格率，實現(xiàn)分層注水工藝遠(yuǎn)程測調(diào)［8］。二是智能間抽技術(shù)和大平臺集成舉升技術(shù)，2項技術(shù)實現(xiàn)低產(chǎn)低效井和大平臺水平井的遠(yuǎn)程監(jiān)控和智能化管理，大幅度提高系統(tǒng)效率，減少用工成本。三是氣井排水采氣用泡排劑集群加注裝備，1套機(jī)組可實現(xiàn)8 口井協(xié)同作業(yè)與在線實時優(yōu)化，與常規(guī)泡沫排水采氣工藝相比，人員工作量下降80%［9］。四是國產(chǎn)自動化修井機(jī)及配套工具，這些裝備實現(xiàn)大修/小修/帶壓作業(yè)自動化，作業(yè)人員由5～7 人減少至3 人，大幅度降低勞動強(qiáng)度和用工成本［10］。

采油采氣工程數(shù)字化轉(zhuǎn)型面臨諸多問題和困難，主要表現(xiàn)在3個方面：一是數(shù)字化建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系不健全，導(dǎo)致業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)要素不完整、數(shù)據(jù)資源共享不充分、數(shù)據(jù)價值挖掘不夠深入等問題；二是信息技術(shù)與采油采氣工程業(yè)務(wù)需求融合不充分，導(dǎo)致數(shù)字化轉(zhuǎn)型場景碎片化、數(shù)字化方案用戶體驗不理想、建設(shè)與運維成本高等問題；三是人員培訓(xùn)和管理制度升級不到位，導(dǎo)致員工參與數(shù)字化轉(zhuǎn)型積極性不高、工作效率提升不明顯等問題，造成數(shù)字化轉(zhuǎn)型方案持續(xù)推廣難度大、降本提效成效不顯著。以上問題也是當(dāng)前各行業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型中所共有的。

中國石油對智能油氣田建設(shè)目標(biāo)定位是“以感知、互聯(lián)、數(shù)據(jù)融合為基礎(chǔ)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程‘實時監(jiān)控、智能診斷、自動處置、智能優(yōu)化’的油田業(yè)務(wù)新模式”［11］，為采油采氣工程數(shù)字化、智能化升級提供了重要依據(jù)。為確保數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作科學(xué)有序開展，需遵循3項重要原則。一是業(yè)務(wù)需求導(dǎo)向原則，以解決科研生產(chǎn)痛點問題為導(dǎo)向，在全要素分析基礎(chǔ)上，設(shè)計、選擇數(shù)字化轉(zhuǎn)型應(yīng)用場景。二是技術(shù)經(jīng)濟(jì)適用性原則，深入研究數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算、區(qū)塊鏈等智能化共性關(guān)鍵技術(shù)，揚長避短，選擇與業(yè)務(wù)需求匹配的技術(shù)方案，搭建實用、經(jīng)濟(jì)和可操作性強(qiáng)的數(shù)字化業(yè)務(wù)場景。三是“以人為本”原則，數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作以用戶體驗最大化為核心目標(biāo)，將員工從低水平重復(fù)、高強(qiáng)度、高風(fēng)險的崗位上解放出來，更好地保障員工安全權(quán)益、成分發(fā)揮員工潛力。同時，數(shù)字化轉(zhuǎn)型對于員工的崗位標(biāo)準(zhǔn)和工作技能提出更高要求，必須加強(qiáng)員工數(shù)字化轉(zhuǎn)型培訓(xùn)體系和學(xué)習(xí)型團(tuán)隊建設(shè)，滿足數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代知識快速更新需求。

1.3 補強(qiáng)技術(shù)裝備短板，鍛造技術(shù)裝備長板，提升油氣安全供應(yīng)保障能力

《規(guī)劃》指出，以完善能源科技創(chuàng)新體系為依托，補強(qiáng)能源技術(shù)裝備“短板”和鍛造能源技術(shù)裝備“長板”，增強(qiáng)能源持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)和風(fēng)險管控能力。

中國采油采氣工程技術(shù)的科技創(chuàng)新發(fā)展還很不均衡。以分層注水技術(shù)、人工舉升技術(shù)、壓裂酸化技術(shù)為核心的常規(guī)油氣田采油采氣工程技術(shù)整體居于國際領(lǐng)先水平，處于領(lǐng)跑位置，支撐了大慶油田5 000萬t穩(wěn)產(chǎn)27年、4 000萬t穩(wěn)產(chǎn)12年；長慶油田年產(chǎn)油氣當(dāng)量達(dá)到6 000萬t。以大規(guī)模體積壓裂技術(shù)、大平臺水平井人工舉升技術(shù)、二氧化碳分注技術(shù)為代表的非常規(guī)油氣田采油采氣工程技術(shù)居于國際先進(jìn)水平，處于并跑位置，為建設(shè)國家級頁巖氣開發(fā)示范區(qū)，頁巖氣年產(chǎn)量超過200億m3提供重要工程技術(shù)支撐［12］。在壓裂優(yōu)化設(shè)計軟件開發(fā)、井下作業(yè)技術(shù)及裝備、高溫/高壓/腐蝕環(huán)境人工舉升技術(shù)及裝備等特種工藝及裝備領(lǐng)域與國際水平存在較大差距，處于跟跑水平，核心技術(shù)受制于人，存在“卡脖子”風(fēng)險。

補強(qiáng)油氣工程技術(shù)裝備短板是防范油氣供應(yīng)風(fēng)險的關(guān)鍵，重點解決2類問題。一是國外公司壟斷的高端技術(shù)和裝備，部分先進(jìn)技術(shù)和裝備已經(jīng)成型，但由于核心技術(shù)掌握在國外少數(shù)公司手中，現(xiàn)場應(yīng)用成本極高或存在數(shù)據(jù)安全隱患，完全依賴進(jìn)口會導(dǎo)致油氣安全供應(yīng)的重大風(fēng)險或核心數(shù)據(jù)資產(chǎn)流失；例如，地下儲氣庫建庫工程技術(shù)、中低成熟度頁巖油與油頁巖原位開采技術(shù)等。二是部分技術(shù)裝備雖然目前屬于行業(yè)空白，但對未來國家能源安全具有重大影響，因此必須通過自主創(chuàng)新占據(jù)行業(yè)先發(fā)優(yōu)勢，避免受制于人，如天然氣水合物試采技術(shù)等。

鍛造油氣工程技術(shù)裝備長板是保障油氣安全供應(yīng)的長久之策。我國采油采氣工程在常規(guī)油氣開發(fā)和非常規(guī)頁巖氣開發(fā)領(lǐng)域，擁有一批長板技術(shù)和裝備，但是長板優(yōu)勢不明顯，原創(chuàng)性、引領(lǐng)性、顛覆性技術(shù)偏少。要改變這一狀況，需要針對不同情況開展科技創(chuàng)新重點攻關(guān)和政策扶持。

一是大力扶植先發(fā)優(yōu)勢技術(shù)和裝備，推動技術(shù)和裝備升級迭代，逐步擴(kuò)大領(lǐng)先優(yōu)勢。第四代智能分注技術(shù)是我國分層注水技術(shù)的最新成果，整合了先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)和油藏工程一體化協(xié)同開發(fā)理念，為國內(nèi)外高含水油田持續(xù)挖潛提供了高效解決方案，具有廣闊應(yīng)用前景，需持續(xù)加大科技創(chuàng)新投入力度、擴(kuò)大推廣應(yīng)用規(guī)模。

二是加大培育具備優(yōu)勢潛力的技術(shù)，逐步實現(xiàn)由跟跑、并跑到領(lǐng)跑的角色轉(zhuǎn)變。大規(guī)模體積壓裂技術(shù)對中國非常規(guī)頁巖油氣開發(fā)的突破起關(guān)鍵支撐作用，綜合能力處于行業(yè)并跑狀態(tài)，但壓裂設(shè)計軟件開發(fā)和壓裂裝備研制方面原始創(chuàng)新能力不足，處于跟跑狀態(tài)，應(yīng)引進(jìn)和培養(yǎng)行業(yè)領(lǐng)軍人才，加大基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)裝備投入力度，全面提升自主創(chuàng)新能力，逐步擺脫對國外技術(shù)裝備的跟隨和依賴。

三是建立前沿學(xué)科、顛覆性技術(shù)科技創(chuàng)新長效機(jī)制，是打造行業(yè)技術(shù)和裝備長板的重要途徑。同井注采工藝被認(rèn)為是大幅度延長高含水開發(fā)油田穩(wěn)產(chǎn)周期的最佳方案，中國石油經(jīng)過長期研究，取得多項重要成果，整體處于國際領(lǐng)先水平，但是由于工藝復(fù)雜、技術(shù)難度大、多學(xué)科交叉等原因，要取得關(guān)鍵指標(biāo)的突破，需要幾代人的不懈努力。為了實現(xiàn)此類技術(shù)的最終突破并持續(xù)保持領(lǐng)先優(yōu)勢，亟需建立一套長效的科技創(chuàng)新保障機(jī)制［13］。

1.4 堅持“三個一批”實施路徑，科學(xué)有序提升科技創(chuàng)新整體實力

《規(guī)劃》指出，堅持“按照集中攻關(guān)一批、示范試驗一批、應(yīng)用推廣一批‘三個一批’的途徑，推動能源技術(shù)革命取得重要進(jìn)展，有力支撐了重大能源工程建設(shè)，對保障能源安全、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級發(fā)揮了重要作用。”

《規(guī)劃》中成立了“油氣安全供應(yīng)保障技術(shù)”專項，對于油氣行業(yè)科技創(chuàng)新重點工作進(jìn)行了明確部署，大部分內(nèi)容與采油采氣工程領(lǐng)域密切相關(guān)。覆蓋油氣安全供應(yīng)保障技術(shù)和能源系統(tǒng)數(shù)字化智能化技術(shù)2個主題，陸上常規(guī)油氣勘探開發(fā)技術(shù)等5個重點攻關(guān)方向，包括低滲透油氣田提高采收率等18項重點任務(wù)(表1)，其中集中攻關(guān)5項，示范試驗4項，推廣應(yīng)用1項。

表1 “十四五”采油采氣工程科技創(chuàng)新重點任務(wù)統(tǒng)計Table 1 Statistical table of key tasks of scientific and technological innovation of oil and gas production engineering during the "14th Five-Year Plan" of China

1.4.1 油氣安全供應(yīng)保障技術(shù)

油氣安全供應(yīng)保障技術(shù)是油氣行業(yè)科技創(chuàng)新的核心內(nèi)容，共分3個重要方向。一是陸上常規(guī)油氣勘探開發(fā)技術(shù)，包括低滲透油氣田提高采收率、高含水油田剩余油挖潛和深層油氣勘探等3項重點任務(wù)，重點開展成熟技術(shù)的示范和推廣，深層/超深層領(lǐng)域以技術(shù)儲備為主。二是非常規(guī)油氣勘探開發(fā)技術(shù)，包括6種類型非常規(guī)油氣藏勘探開發(fā)，其中，深層頁巖氣、海相非常規(guī)天然氣和陸相中高成熟度頁巖油的工程技術(shù)基本成型，將重點開展示范試驗；中低成熟度頁巖油和油頁巖地下原位轉(zhuǎn)化、地下原位煤氣化、海域天然氣水合物試采技術(shù)及裝備，由于油氣藏條件復(fù)雜，缺乏成熟的工藝，需要開展大量基礎(chǔ)理論研究和關(guān)鍵技術(shù)裝備的集中攻關(guān)。三是油氣工程技術(shù)，包括超高溫高壓測井與遠(yuǎn)探測測井技術(shù)與裝備、高效壓裂改造技術(shù)與大功率電動壓裂裝備，以及地下儲氣庫建庫工程技術(shù)等，共部署2項集中攻關(guān)和1項推廣應(yīng)用。

1.4.2 能源系統(tǒng)數(shù)字化智能化技術(shù)

能源系統(tǒng)數(shù)字化智能化技術(shù)是各種能源領(lǐng)域共有的技術(shù)領(lǐng)域。采油采氣工程的數(shù)字化智能化技術(shù)主要部署在“基礎(chǔ)共性技術(shù)”和“行業(yè)智能升級技術(shù)”2個重要方向，包括智能傳感與智能測量技術(shù)等共計6項相關(guān)的重點任務(wù)。

2 采油采氣工程科技創(chuàng)新規(guī)劃的實施建議

為了幫助采油采氣工程技術(shù)人員將《規(guī)劃》精神落實到科技創(chuàng)新具體工作中，更好地指導(dǎo)本專業(yè)科技攻關(guān)實施方案的組織編寫，筆者根據(jù)《規(guī)劃》總體框架和重點任務(wù)劃分原則，結(jié)合采油采氣工程實際情況，將科技創(chuàng)新重點工作進(jìn)行分解。

一是以增強(qiáng)油氣安全保障能力、雙碳目標(biāo)需求導(dǎo)向、推進(jìn)數(shù)字化智能化升級轉(zhuǎn)型為原則，將工作歸納為4個方向：陸上常規(guī)油氣開采工程關(guān)鍵技術(shù)、非常規(guī)油氣開采工程關(guān)鍵技術(shù)、油氣工程數(shù)字化智能化升級關(guān)鍵技術(shù)、低碳安全油氣工程關(guān)鍵技術(shù)。

二是每個方向選擇代表性重點任務(wù)，分別按照分層注入、人工舉升、儲集層改造、排水采氣工藝、井下作業(yè)等5個專業(yè)進(jìn)行分解落實，并按照集中攻關(guān)、示范試驗和推廣應(yīng)用3個層次進(jìn)行排列，由此形成更加符合采油采氣工程專業(yè)特點的詳細(xì)技術(shù)路線圖。筆者選擇4個方向有代表性的技術(shù)進(jìn)行解讀。

2.1 陸上常規(guī)油氣開采工程關(guān)鍵技術(shù)

在低滲透油氣田和高含水油田開發(fā)領(lǐng)域，通過示范試驗，完善工程技術(shù)和裝備，達(dá)到商業(yè)化推廣水平；在深層/超深層油氣領(lǐng)域，重點攻關(guān)滿足高溫高壓腐蝕工況的工程技術(shù)和裝備。

2.1.1 低滲透油氣田提高采收率關(guān)鍵技術(shù)

攻關(guān)目標(biāo)：開展CO2驅(qū)油配套油氣工程技術(shù)攻關(guān)，提升低滲老油田采收率，2025年實現(xiàn)納米驅(qū)油提高采收率5%～10%，CO2提高采收率10%以上。

攻關(guān)思路：(1)開展CO2驅(qū)分層注入技術(shù)示范試驗，提高CO2驅(qū)油效果，減少并消除竄層影響；開展CO2壓裂機(jī)理和配套工藝關(guān)鍵技術(shù)示范試驗，提高儲集層改造效果；開展CO2驅(qū)防氣防腐人工舉升技術(shù)研究，延長生產(chǎn)井運行壽命；開展納米驅(qū)油和CO2驅(qū)注采工程示范試驗并推廣應(yīng)用［14］。(2)攻關(guān)小排量寬幅電泵技術(shù)，滿足低滲透油田小排量舉升工藝和高含水氣田后期排水采氣技術(shù)需求［15-16］；攻關(guān)低產(chǎn)低壓井復(fù)合排水采氣技術(shù)，滿足產(chǎn)量低于3 000 m3/d氣井的排水采氣需求；攻關(guān)水平段排水采氣工藝和排水采氣智能管控技術(shù)，實現(xiàn)氣井生產(chǎn)數(shù)字化智能化升級；開展示范試驗并推廣應(yīng)用納米泡沫排水采氣技術(shù)［17］；示范試驗并推廣應(yīng)用智能間抽技術(shù)和超長沖程舉升技術(shù)，大幅提高低滲透油田生產(chǎn)井系統(tǒng)效率。技術(shù)分解見表2。

表2 低滲透油氣田提高采收率關(guān)鍵技術(shù)分解Table 2 Breakdown of key technologies of low permeability enhanced oil and gas oil and gas engineering

2.1.2 高含水油田精細(xì)化/智能化分層注采工程技術(shù)

攻關(guān)目標(biāo)：以大慶長垣油田為代表，建成2～4個低成本精細(xì)化/智能化分層注采示范工程，實現(xiàn)高含水油田進(jìn)一步提高采收率和大幅降低注水開發(fā)成本。

攻關(guān)思路：攻關(guān)水驅(qū)、聚驅(qū)分層開采實時監(jiān)測與控制技術(shù)，實現(xiàn)高含水油田注采系統(tǒng)全過程動態(tài)管理；完善第四代分層注水技術(shù)，建立油藏-注入-舉升一體化智能分層開采模型，開發(fā)智能注采協(xié)同生產(chǎn)管理平臺；開展精細(xì)化/智能化分層注采工程示范；攻關(guān)原位取心一體化測試技術(shù)，配套推廣應(yīng)用高效壓裂堵水技術(shù)；攻關(guān)高效井下油水分離技術(shù)，開展同井注采井組示范試驗，探索延長水驅(qū)油田開采周期最終解決方案。技術(shù)分解見表3。

表3 高含水油田精細(xì)化/智能化分層注采工程技術(shù)分解Table 3 Breakdown of refined/intelligent separated-layer injection-production engineering technology in high water-cut oilfields

2.1.3 深層/超深層油氣開采工程關(guān)鍵技術(shù)

攻關(guān)目標(biāo)：研究深層/超深層條件下，影響人工舉升技術(shù)、儲集層改造、井下作業(yè)技術(shù)和裝備適應(yīng)性的關(guān)鍵因素和作用機(jī)理，建立相應(yīng)技術(shù)對策；開展關(guān)鍵裝備樣機(jī)研制，做好技術(shù)儲備。

攻關(guān)思路：深層/超深層油田人工舉升技術(shù)及裝備、深層/超深層油氣田儲集層改造技術(shù)及裝備、超深層氣井排水采氣技術(shù)、高壓/超深井/超長水平段連續(xù)管裝備及作業(yè)技術(shù)、非金屬智能連續(xù)管裝備及作業(yè)技術(shù)［18］。關(guān)鍵技術(shù)分解見表4。

表4 深層/超深層油氣開采工程關(guān)鍵技術(shù)分解Table 4 Breakdown of key technologies of deep/ultra-deep oil and gas exploration engineering

2.2 非常規(guī)油氣開采工程關(guān)鍵技術(shù)

在非常規(guī)油氣藏效益開發(fā)中，以大規(guī)模體積壓裂技術(shù)為代表的采油采氣工程技術(shù)發(fā)揮了關(guān)鍵作用，以深層頁巖氣、海相非常規(guī)頁巖氣和中高成熟度頁巖油為代表的頁巖油氣開發(fā)已經(jīng)趨于成熟，新時期科技創(chuàng)新的重點是以示范試驗為主，繼續(xù)完善現(xiàn)有工藝技術(shù)并推廣應(yīng)用。對于中低成熟度頁巖油和油頁巖原位轉(zhuǎn)化技術(shù)，由于國外公司在基礎(chǔ)理論和加熱器技術(shù)等方面掌握核心技術(shù)，重點通過集中攻關(guān)突破關(guān)鍵技術(shù)，打造自主創(chuàng)新能力。

2.2.1 頁巖油氣開采工程關(guān)鍵技術(shù)

攻關(guān)目標(biāo)：2025年實現(xiàn)3 500～4 000 m深層頁巖氣儲集層改造及排水采氣技術(shù)推廣應(yīng)用，支撐頁巖氣年產(chǎn)300億m3；支撐2030年完成中高成熟度頁巖油、深層頁巖氣技術(shù)示范；支撐2025年建成中高成熟度頁巖油、深層頁巖氣和非海相非常規(guī)油氣開發(fā)示范工程。

攻關(guān)思路：(1)攻關(guān)深層頁巖儲層高溫、高壓和高應(yīng)力水平井多段壓裂技術(shù)，滿足深層頁巖氣產(chǎn)能建設(shè)需求［19-20］；攻關(guān)邊底水氣田地質(zhì)工程一體化綜合治水技術(shù)、深層氣井排水采氣工藝技術(shù)，完善頁巖氣完井排水采氣一體化技術(shù)并開展示范試驗；(2)攻關(guān)穿層體積壓裂及壓后排采關(guān)鍵技術(shù)、井筒合采工具、 CO2增能復(fù)合壓裂工藝技術(shù)應(yīng)用，提高海相非常規(guī)頁巖氣儲層改造措施效果；(3)攻關(guān)水平井細(xì)分切割分段壓裂技術(shù)，改善中高成熟度頁巖油增產(chǎn)措施效果；攻關(guān)寬排量舉升工藝技術(shù)，滿足舉升設(shè)備長期生產(chǎn)需求。關(guān)鍵技術(shù)分解見表5。

表5 頁巖油氣開采工程關(guān)鍵技術(shù)分解Table 5 Breakdown of key technologies of shale oil and gas extraction engineering

2.2.2 陸相中低成熟度頁巖油和油頁巖地下原位轉(zhuǎn)化技術(shù)

攻關(guān)目標(biāo)：支撐2030年完成中低成熟度頁巖油、油頁巖地下原位轉(zhuǎn)化技術(shù)示范。

攻關(guān)思路：攻關(guān)高精度長壽命加熱器技術(shù)、高溫高硫化氫環(huán)境舉升工藝，建立全過程精細(xì)化生態(tài)環(huán)境保護(hù)技術(shù)體系，支撐中低成熟度頁巖油和油頁巖具備商業(yè)開發(fā)能力。技術(shù)分解見表6。

表6 陸相中低成熟度頁巖油和油頁巖地下原位轉(zhuǎn)化技術(shù)分解Table 6 Breakdown of low-maturity shale oil and subterranean in-situ conversion technology of oil shale in continental facies

2.3 油氣工程技術(shù)數(shù)字化智能化升級

攻關(guān)目標(biāo)：加快先進(jìn)信息技術(shù)與采油采氣工程業(yè)務(wù)需求的深度融合，打造智能注采油氣井物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和智慧油氣田典型應(yīng)用場景，優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，提高生產(chǎn)管理效率，實現(xiàn)降本提效。

攻關(guān)思路：攻關(guān)基于邊緣計算的油井智能管控系統(tǒng)，示范試驗并推廣抽油機(jī)智能間抽技術(shù)，提高油井智能化管控水平，實現(xiàn)降本提效；開展水驅(qū)油田智能注采工程技術(shù)示范試驗與推廣應(yīng)用；示范試驗壓裂裝備遠(yuǎn)程智能運維技術(shù)，實現(xiàn)油井生產(chǎn)與措施裝備的智能化管理；開展柱塞氣舉排水采氣智能管控系統(tǒng)、泡沫排水采氣智能加注/消泡裝備示范試驗，提高氣井智能化生產(chǎn)能力；攻關(guān)智能可視化修井技術(shù)，示范試驗帶壓自動化修井裝備［21］。技術(shù)分解見表7。

表7 油氣工程技術(shù)數(shù)字化智能化升級分解Table 7 Breakdown of key technologies and key tasks of deep/ultra-deep oil and gas exploration engineering

2.4 綠色低碳安全油氣工程關(guān)鍵技術(shù)

攻關(guān)目標(biāo)：建設(shè)多能互補碳中和示范區(qū)，大幅度降低油氣開采的能源消費強(qiáng)度和能源消費總量，持續(xù)削減CO2排放；實現(xiàn)CO2安全注入和有效埋存，支撐 CCUS 示范區(qū)建設(shè)［22］；攻關(guān)儲氣庫、“三高”氣井安全質(zhì)量管控關(guān)鍵工程技術(shù)，提高氣田/儲氣庫生產(chǎn)的安全性和可靠性［23］。

攻關(guān)思路：攻關(guān)儲氣庫注入及完井技術(shù)；攻關(guān)“三高”氣井和儲氣庫井筒完整性評價技術(shù)、井控技術(shù)；攻關(guān)多能互補舉升系統(tǒng)，攻關(guān)氣井風(fēng)能/太陽能柱塞氣舉技術(shù)，攻關(guān)氣井風(fēng)光互補泡沫排水采氣智能加注和消泡技術(shù)，提高油氣井生產(chǎn)的節(jié)能減排效果；示范試驗CCUS/CCS新老井完整性評價技術(shù)、CCUS高壓密相注入技術(shù)、低成本CO2分層注氣工藝、 CO2大規(guī)模壓裂技術(shù)；示范試驗高效壓裂改造技術(shù)與大功率電動壓裂裝備電代油修井裝備，示范試驗氣代油修井裝備，提高油氣工程措施的能耗和排放總量。技術(shù)分解見表8。

表8 綠色低碳安全油氣工程關(guān)鍵技術(shù)分解Table 8 Breakdown of key technologies and key tasks of deep/ultra-deep oil and gas exploration engineering

3 保障措施

3.1 加大基礎(chǔ)研究投入，加強(qiáng)交叉學(xué)科融合

近年來，隨著新開發(fā)油氣藏的類型和開發(fā)方式不斷豐富，采油采氣工程技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展，新理論、新工藝、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，采油采氣工程技術(shù)理念和技術(shù)內(nèi)涵發(fā)生很大變化，傳統(tǒng)的知識體系已經(jīng)難以滿足油氣田開發(fā)需求，亟需進(jìn)行補充和完善。一方面，要加大基礎(chǔ)理論和實驗研究的投入力度，深入剖析新型工程問題機(jī)理。另一方面，深化采油采氣工程與人工智能、高分子材料、分子動力學(xué)、表面工程等學(xué)科的交叉融合，推動新時期采油采氣工程的學(xué)科體系建設(shè)。

3.2 優(yōu)化項目流程管理，營造潛心攻關(guān)環(huán)境

一是強(qiáng)化行政部門服務(wù)功能，以解決科研團(tuán)隊在業(yè)務(wù)審批、資源整合等方面實際困難為導(dǎo)向，切實改進(jìn)工作制度和工作方法，簡化、優(yōu)化工作流程，提高工作效率。二是建立健全項目經(jīng)理責(zé)任制，充分滿足重點科研項目的科研資源和經(jīng)費需求，最大程度賦予項目經(jīng)理以技術(shù)方案決策權(quán)、項目成員管理權(quán)和項目經(jīng)費使用權(quán)，精簡行政管理會議和材料，減少對科研團(tuán)隊的行政干預(yù)。三是充分發(fā)揮頂層設(shè)計功能，建立科學(xué)合理的人員激勵機(jī)制，調(diào)動科研人員潛心攻關(guān)的積極性，培養(yǎng)久久為功、拼搏進(jìn)取的科學(xué)家精神。

3.3 加大領(lǐng)軍人才培養(yǎng)，加強(qiáng)專業(yè)團(tuán)隊建設(shè)

一是在新型功能材料開發(fā)、3D打印技術(shù)、數(shù)字孿生技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，引進(jìn)儲備高層次技術(shù)人才，推進(jìn)采油采氣工程基礎(chǔ)理論與交叉學(xué)科研究團(tuán)隊建設(shè)，實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域超前引領(lǐng)。二是按照重大工程項目和重點學(xué)科建設(shè)分類，組建相對固定的專業(yè)科研團(tuán)隊，實施項目經(jīng)理負(fù)責(zé)制，培養(yǎng)關(guān)鍵領(lǐng)域高水平團(tuán)隊。三是搭建科研團(tuán)隊與一流科研機(jī)構(gòu)、院校之間開展高水平學(xué)術(shù)交流和合作的長效機(jī)制，組建產(chǎn)學(xué)研科研聯(lián)合體，不斷提升團(tuán)隊業(yè)務(wù)素養(yǎng)和研究水平。