孫龍德,陳艷鵬,葛稚新,王小林
(1.中國(guó)石油天然氣股份有限公司;2.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院)
石油與天然氣是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)能源,油氣作為燃料在為社會(huì)發(fā)展提供“澎湃動(dòng)力”的同時(shí),作為現(xiàn)代生活的重要化工基礎(chǔ)原料早已融入人們的日常生活。盡管受碳中和目標(biāo)約束,但未來數(shù)十年油氣仍將保持全球主體能源地位。中國(guó)能源結(jié)構(gòu)總體上以煤為主,油氣需求量大而供給不足,對(duì)外依存度持續(xù)居高不下,未來油氣行業(yè)要在保障能源安全的前提下實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展。
石油與天然氣在工業(yè)生產(chǎn)與社會(huì)生活中的作用巨大,其主體地位短期內(nèi)難以動(dòng)搖。在內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域,目前尚無(wú)大宗經(jīng)濟(jì)性能源品種可以替代燃油,特別是在航空動(dòng)力方面,燃油以其充足的供應(yīng)和優(yōu)異的性能占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。天然氣的應(yīng)用正處于上升階段,不僅“煤改氣”等能源清潔化進(jìn)程需要大量天然氣,在發(fā)電領(lǐng)域天然氣也日益受到重視,相對(duì)清潔和快速響應(yīng)的性質(zhì)使天然氣發(fā)電逐漸成為電力行業(yè)的新寵。
石油與天然氣是當(dāng)前最重要能源之一。2020年石油與天然氣在全球一次能源消費(fèi)總量中占比分別為31.2%和24.7%,二者之和達(dá)到55.9%,超過能源消費(fèi)總量的一半以上,是名實(shí)相符的主體能源[1]。強(qiáng)勁的需求是石油天然氣能源主體地位的有力支撐,據(jù)bp等預(yù)測(cè),2020-2050年石油與天然氣在能源結(jié)構(gòu)中的重要性將長(zhǎng)期保持不變。2030年,天然氣在全球一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的占比略升1%,石油則下降1%,二者之和仍維持在56%左右,這種變化在之后20年略有加快,總體趨勢(shì)保持不變(見圖1)。
圖1 全球一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
從目前到2050年,全球一次能源消費(fèi)將達(dá)到186億噸油當(dāng)量,比2020年的144億噸油當(dāng)量上升了29%。由于能源消費(fèi)總量的上升,未來石油在能源結(jié)構(gòu)中的占比雖然略有下降,但需求總量仍將上升8%;天然氣在一次能源消費(fèi)總量中的占比呈現(xiàn)上升趨勢(shì),未來數(shù)十年需求量將增長(zhǎng)55%??梢?,未來一段時(shí)間石油與天然氣行業(yè)不僅不會(huì)衰弱,還要加大勘探開發(fā)力度以保證社會(huì)需求。
未來30年,石油與天然氣的需求總量將持續(xù)上升,向油氣行業(yè)提出了資源保障問題。放眼世界,究竟有沒有足夠的石油和天然氣儲(chǔ)量來支撐能源需求的上漲?答案是肯定的,全球油氣資源仍然很豐富,常規(guī)油氣、非常規(guī)油氣和海洋油氣都有可觀的資源儲(chǔ)量,足以滿足未來能源發(fā)展需求。
首先,常規(guī)油氣資源豐富。全球常規(guī)石油、凝析油和常規(guī)天然氣的可采資源量分別為5277.8億噸、534.9億噸和603.0萬(wàn)億立方米;常規(guī)油氣累計(jì)產(chǎn)量為2391.8億噸,采出程度僅為21.8%;常規(guī)油氣剩余可采儲(chǔ)量、已發(fā)現(xiàn)油氣田的儲(chǔ)量增長(zhǎng)量和常規(guī)油氣待發(fā)現(xiàn)可采資源量分別為4262.7億噸、1104.9億噸和3207.2億噸,分別占全球常規(guī)油氣可采資源總量的38.9%、10.1%和29.2%,增產(chǎn)空間可觀。如果維持目前的開采強(qiáng)度,已探明的油氣可采儲(chǔ)量足夠支持未來數(shù)十年的油氣生產(chǎn)[2]。
非常規(guī)油氣資源開發(fā)潛力巨大,包括油砂、油頁(yè)巖油、重油和頁(yè)巖油在內(nèi)的非常規(guī)油可采儲(chǔ)量共有4049億噸油當(dāng)量,約相當(dāng)于常規(guī)石油剩余探明可采儲(chǔ)量的1.9倍;頁(yè)巖氣、致密氣和煤層氣等非常規(guī)天然氣可采儲(chǔ)量總和約有2304億噸油當(dāng)量(見圖2),相當(dāng)于常規(guī)天然氣剩余探明可采儲(chǔ)量的1.1倍。非常規(guī)油氣發(fā)展迅速,特別是美國(guó)的頁(yè)巖氣革命使其天然氣產(chǎn)量在10年間猛增16倍,并使美國(guó)在2018年首次實(shí)現(xiàn)能源獨(dú)立。中國(guó)的頁(yè)巖氣發(fā)展也很快,2021年中國(guó)石油西南油氣田頁(yè)巖氣和致密氣產(chǎn)量分別為111.7億立方米和13.2億立方米,同比分別增長(zhǎng)10.4%和31%,中國(guó)石化涪陵頁(yè)巖氣田年產(chǎn)量突破85億立方米,同比增長(zhǎng)27%?!笆濉逼陂g,中國(guó)天然氣產(chǎn)量中非常規(guī)天然氣產(chǎn)量占比從8.06%增長(zhǎng)至16.52%,其中頁(yè)巖氣產(chǎn)量占比從2015年的3.41%增長(zhǎng)至2021年的11.1%,說明以頁(yè)巖氣為代表的非常規(guī)油氣已成為現(xiàn)實(shí)的常規(guī)油氣接替資源[3]。
圖2 全球非常規(guī)油氣可采儲(chǔ)量
海洋油氣是近年來興起的又一重要油氣開發(fā)領(lǐng)域。海洋占地球表面的70%,近10年來全球近2/3的油氣重大發(fā)現(xiàn)位于在海洋和深水區(qū)域,海域中深水/超深水占比為 77%,其中2012 年、2018 年海域占比均為77%(見圖3)[4]。2021年中國(guó)海洋原油產(chǎn)量為5464萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)5.8%,其中海洋原油增量占全國(guó)總增量的80%以上,海洋天然氣產(chǎn)量達(dá)196億立方米,同比增速為5.4%,約占全國(guó)天然氣產(chǎn)量增量的6.7%。2022年一季度,中國(guó)海洋油氣產(chǎn)量同比分別增長(zhǎng)8.8%、15.9%??梢姾Q笥蜌饪碧介_發(fā)潛力是巨大的。
圖3 近10年全球新增油氣可采儲(chǔ)量及占比
溫室氣體排放問題是困擾石油與天然氣行業(yè)發(fā)展的重要因素,聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)第六次評(píng)估報(bào)告預(yù)測(cè),未來幾十年,全球所有地區(qū)的氣候變化都將加劇,如何對(duì)待氣候變化成為石油與天然氣行業(yè)面臨的一個(gè)嚴(yán)肅問題。目前全球溫室氣體排放量約有591億噸二氧化碳當(dāng)量,其中與化石能源相關(guān)的二氧化碳排放量占64%。此外,甲烷貢獻(xiàn)了94億噸二氧化碳當(dāng)量,其中35%來自與化石能源相關(guān)的活動(dòng)。在全球與能源相關(guān)的碳排放中,煤炭、石油、天然氣分別占44%、34%和22%[5]。整體來看,來自油氣能源的碳排放量占全球溫室氣體排放總量的近36%,再加上天然氣工業(yè)生產(chǎn)過程中的甲烷排放,油氣能源造成的碳排放量超過全球溫室氣體排放總量的40%,顯而易見,油氣行業(yè)的碳排放是全球氣候治理無(wú)法繞開的重要因素[6]。
根據(jù)聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)的研究,到2050年,當(dāng)溫控目標(biāo)為1.5℃時(shí),能源部門的溫室氣體排放量需要下降85%~95%。油氣的化學(xué)組成和應(yīng)用方式?jīng)Q定了油氣能源只能通過二氧化碳埋存等輔助手段實(shí)現(xiàn)減排,如果全球氣候治理迫使油氣生產(chǎn)嚴(yán)格配置輔助減排措施以維持碳排放量的實(shí)質(zhì)下降,人們使用油氣的綜合成本將大幅上升,這對(duì)油氣行業(yè)未來發(fā)展構(gòu)成了巨大挑戰(zhàn)。
受世界經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的影響,國(guó)際油價(jià)2003-2021年經(jīng)歷了3輪起伏震蕩。2008年布倫特原油平均價(jià)格達(dá)到第一輪峰值,達(dá)到97美元/桶;2008年全球金融危機(jī)導(dǎo)致油價(jià)下挫,隨后又在兩年內(nèi)迅速拉起,上漲至111美元/桶并在高位保持4年之久;2014年后油價(jià)再次跌落,至2016年降至45美元/桶,2017年后油價(jià)上揚(yáng)過程中遭遇全球新冠肺炎疫情打擊,2020年油價(jià)再次跌落到42美元/桶。
與國(guó)際油價(jià)波動(dòng)同步,勘探開發(fā)投資幾乎完全復(fù)制了油價(jià)的起伏規(guī)律,2014年達(dá)到高峰以后一直處于萎靡狀態(tài)(見圖4)[7]。由于環(huán)保呼聲日益響亮,油氣行業(yè)勘探開發(fā)投資增長(zhǎng)前景并不樂觀。據(jù)歐佩克統(tǒng)計(jì),2020-2045年油氣行業(yè)需要投資11.8萬(wàn)億美元才能滿足油氣生產(chǎn)的需求,平均每年投資約為4720億美元。而2021年勘探開發(fā)的投資規(guī)模僅有3682億美元,如果不能在未來幾年大幅增加勘探開發(fā)投入,將會(huì)對(duì)油氣生產(chǎn)規(guī)模造成負(fù)面影響,未來油氣穩(wěn)定供應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)將大大增加。
圖4 2003年以來國(guó)際油價(jià)及勘探開發(fā)投資
自改革開放以來,中國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展已逐漸深刻地融入全球經(jīng)濟(jì)體系,未來中國(guó)在能源領(lǐng)域的發(fā)展將引領(lǐng)全球能源結(jié)構(gòu)變革。根據(jù)中國(guó)工程院的預(yù)測(cè),中國(guó)一次能源消費(fèi)總量在2030年左右達(dá)峰,峰值約折合60億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,其中煤炭、石油、天然氣和非化石能源的占比分別為42.8%、18.4%、12.0%和26.8%。到2060年,中國(guó)一次能源消費(fèi)總量略有回落,約折合標(biāo)準(zhǔn)煤57.9億噸,其中煤炭、石油、天然氣和非化石能源占比分別為5.0%、5.6%、9.4%和80%。盡管未來中國(guó)油氣需求將經(jīng)歷先升后降的歷程,但即使到2060年,由于一次能源消費(fèi)總量仍維持較高值,雖然油氣占比之和僅為15%,約為6.1億噸油氣當(dāng)量,仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前國(guó)內(nèi)油氣行業(yè)的總產(chǎn)能[8]。因此,未來40年中國(guó)國(guó)內(nèi)油氣需求形勢(shì)不會(huì)發(fā)生根本性變化,中國(guó)社會(huì)發(fā)展對(duì)油氣資源的需求仍是油氣行業(yè)需要解決的關(guān)鍵問題[9]。
中國(guó)的油氣資源稟賦不佳,在工業(yè)化發(fā)展初期勉強(qiáng)可以滿足自身需求,當(dāng)中國(guó)經(jīng)濟(jì)體量增長(zhǎng)到全球前列的時(shí)候,自產(chǎn)油氣已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求,因此近年來中國(guó)油氣對(duì)外依存度一直居高不下。為了保障國(guó)家能源安全,國(guó)內(nèi)油氣企業(yè)一直在努力維持油氣產(chǎn)量的穩(wěn)定,并采用多種措施增產(chǎn)天然氣。由于老油田資源枯竭,國(guó)內(nèi)石油產(chǎn)能呈現(xiàn)下滑趨勢(shì),2018年實(shí)際產(chǎn)量已跌落到不足1.9億噸。為了保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求,國(guó)家對(duì)油氣企業(yè)提出“穩(wěn)油增氣”的要求,要求油氣企業(yè)到2022年將石油產(chǎn)量回升到2億噸,繼續(xù)保持穩(wěn)產(chǎn),同時(shí)天然氣產(chǎn)量快速上升到2600億立方米以后繼續(xù)穩(wěn)產(chǎn)。從圖5可見,中國(guó)石油產(chǎn)量從1.8億噸升到2.15億噸,用了10年的時(shí)間,但產(chǎn)量跌落到1.9億噸以下只用了3年的時(shí)間??梢?,以中國(guó)的資源稟賦,石油上產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)難度很大,“穩(wěn)油增氣”是國(guó)內(nèi)油企面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一。
圖5 2000-2035年中國(guó)石油產(chǎn)量變化趨勢(shì)
石油行業(yè)面臨的困難不僅是資源問題,減少碳排放也將影響行業(yè)未來的發(fā)展。中國(guó)目前碳排放總量約為99億噸,其中90%來自電力、鋼鐵和水泥等6大行業(yè),以及交通和建筑兩個(gè)領(lǐng)域。石油行業(yè)的上游生產(chǎn)約有1.5億噸的碳排放量,煉油與化工產(chǎn)生的碳排放量約為上游的2倍,整個(gè)油氣全產(chǎn)業(yè)鏈的碳排放總量約為4.5億噸。雖然油氣行業(yè)生產(chǎn)造成的碳排放量在國(guó)內(nèi)碳排放總量中占比不到5%,但其中近70%集中體現(xiàn)在燃燒和工藝過程中,是整個(gè)油氣行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和過程中需要重點(diǎn)關(guān)注的環(huán)節(jié)。
此外,近年來甲烷排放在國(guó)際氣候問題討論中被提升到更加重要的位置,聯(lián)合國(guó)氣候組織認(rèn)為,以往的認(rèn)識(shí)將甲烷排放量低估了25%~40%,在全球氣溫上升1.5度的情景下,甲烷的貢獻(xiàn)約占1/3?;谶@種認(rèn)識(shí),美國(guó)等國(guó)家發(fā)布了《全球甲烷承諾》,這對(duì)中國(guó)造成了較大的壓力和挑戰(zhàn),因?yàn)橹袊?guó)天然氣產(chǎn)業(yè)正在迅猛發(fā)展,目前年增長(zhǎng)率保持在兩位數(shù),迅速增加的天然氣產(chǎn)能必然給甲烷控排造成更大壓力。
在紛亂復(fù)雜的國(guó)際形勢(shì)下,能源安全是國(guó)家安全的重要支撐。保障能源安全的最重要依托就是“穩(wěn)油增氣”,這將是未來數(shù)十年內(nèi)中國(guó)油氣行業(yè)發(fā)展的主線。以當(dāng)前中國(guó)油氣行業(yè)產(chǎn)能來看,做到“穩(wěn)油增氣”力有未逮,迫切需要拓展油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域,陸上深層及超深層油氣、海洋油氣、非常規(guī)油氣和老油田大幅度提高采收率將是未來發(fā)展的重要方向[10-11]。
深層和超深層油氣資源是漫長(zhǎng)歲月給我們留下的重要的油氣資產(chǎn),深層石油資源占總石油資源的26%,但探明率僅有11%~15%,深層天然氣占總氣資源的48%,探明率僅有20%~28%,可見深層油氣資源未來發(fā)展?jié)摿薮?。造成中?guó)深層油氣資源探明率較低的主要原因是中國(guó)油氣田地質(zhì)條件與其他國(guó)家差異較大,例如美國(guó)油氣藏呈現(xiàn)典型的單層結(jié)構(gòu),勘探相對(duì)容易,可以做到一探即明。而在中國(guó)地質(zhì)歷史上,從遠(yuǎn)古到現(xiàn)在經(jīng)歷了種種地質(zhì)運(yùn)動(dòng),造就了復(fù)雜的多層油氣藏結(jié)構(gòu),按照通常的油氣理論和技術(shù)進(jìn)行勘探,常常止步于上層結(jié)構(gòu)之內(nèi),深層還有大量資源有待探明。
深層與超深層油氣是未來增儲(chǔ)增產(chǎn)的重要領(lǐng)域和主戰(zhàn)場(chǎng),開發(fā)這些資源需要建立深層-超深層油氣理論、裝備與技術(shù)體系,近年來中國(guó)在這一領(lǐng)域的創(chuàng)新和發(fā)展已經(jīng)走在世界前列。中國(guó)石油、中國(guó)石化一直致力于深層和超深層油氣資源的勘探開發(fā),取得了重要進(jìn)展,2019年中國(guó)石油在新疆塔里木盆地刷新了8882米的亞洲直井井深記錄。隨著技術(shù)的不斷突破,8000米以深的超深層油氣資源將成為未來中國(guó)油氣生產(chǎn)的主力資源之一。
經(jīng)過多年的開采,目前中國(guó)油氣儲(chǔ)藏形成了3個(gè)70%的資源態(tài)勢(shì)——70%的剩余可采儲(chǔ)量蘊(yùn)藏于含水率超過70%的已開發(fā)老油田,并支撐著當(dāng)前70%的油氣產(chǎn)量。這種資源態(tài)勢(shì)一方面說明已開發(fā)老油田仍是中國(guó)原油生產(chǎn)的壓艙石,地位非常重要;另一方面也意味著后續(xù)的原油生產(chǎn)面臨著極大的困難,如何從高含水的油藏中經(jīng)濟(jì)有效地收獲原油資源成為擺在石油人面前的難題。
油田開發(fā)與采煤不同,原油采出并不能由工人親手進(jìn)行接觸式操作,而是在不同開發(fā)階段采用諸如水驅(qū)、化學(xué)驅(qū)、氣驅(qū)、熱采、微生物采油等各種采油技術(shù)和增產(chǎn)增注技術(shù)。我們經(jīng)常根據(jù)儲(chǔ)層的開發(fā)情況將采油過程分為一次采油、二次采油、三次采油等不同階段,目前國(guó)內(nèi)許多老油田正處于二次采油的中間階段,儲(chǔ)層資源動(dòng)用率不到30%,仍有巨大的開發(fā)潛力。隨著時(shí)代發(fā)展,許多開發(fā)新理念催生出更多新技術(shù),使未來三次采油甚至四次采油成為現(xiàn)實(shí)的可應(yīng)用技術(shù),例如第四代分層注水、二氧化碳驅(qū)油、油藏立體開發(fā)、納米智能驅(qū)油、高精準(zhǔn)智能壓裂、智能人工舉升、井下油水分離同井注采等新興技術(shù),給高含水油田開發(fā)帶來新希望。隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和迭代,老油田通過多次采油的實(shí)施而不斷延長(zhǎng)壽命,從而實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)量和產(chǎn)量的再次增長(zhǎng),成為原油穩(wěn)產(chǎn)的重要力量[12]。
中國(guó)的海洋油氣資源占國(guó)內(nèi)總資源量的1/3,分布在渤海、黃海、東海和南海海域,2021年中國(guó)海洋原油和天然氣產(chǎn)量分別為5464萬(wàn)噸、196億立方米,同比分別增長(zhǎng)5.8%和5.4%,其中海洋原油增量占全國(guó)總增量的80%以上,海洋油氣正在成為中國(guó)油氣產(chǎn)業(yè)的重要支柱。
隨著國(guó)際形勢(shì)的演化,地緣政治對(duì)能源安全的影響更加顯著,開發(fā)海洋油氣成為中國(guó)降低油氣對(duì)外依存度的重要依托。中國(guó)海洋油氣的勘探開發(fā)重點(diǎn)包括3個(gè)領(lǐng)域:一是近海的深層油氣資源;二是深水海域的油氣資源;三是已開發(fā)的海上稠油和低滲透油氣資源。經(jīng)過近20年的追趕,中國(guó)海洋油氣勘探開發(fā)技術(shù)已形成一整套特色技術(shù)體系,攻克了深水、高溫、高壓領(lǐng)域的世界級(jí)技術(shù)難題,使中國(guó)成為全球少數(shù)具有自主開發(fā)深水油氣資源能力的國(guó)家。
進(jìn)入21世紀(jì),能源行業(yè)最大的一場(chǎng)革命就是美國(guó)頁(yè)巖油氣革命,它不僅使美國(guó)實(shí)現(xiàn)了能源獨(dú)立,也改變了全球地緣政治格局。與美國(guó)相似,中國(guó)也十分重視非常規(guī)油氣的勘探與開發(fā),近年來非常規(guī)油氣的產(chǎn)量迅速增長(zhǎng),已成為國(guó)內(nèi)油氣產(chǎn)能的重要組成部分。目前中國(guó)非常規(guī)原油產(chǎn)量占國(guó)內(nèi)原油總產(chǎn)量的10%左右,非常規(guī)天然氣產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到天然氣總產(chǎn)量的35%,非常規(guī)油氣的產(chǎn)能仍在繼續(xù)增長(zhǎng),以此趨勢(shì)來看,未來中國(guó)將可能引領(lǐng)頁(yè)巖油技術(shù)革命。
眾所周知,哈伯特曲線是預(yù)測(cè)油氣發(fā)展的經(jīng)典理論,并由此派生出油氣枯竭論。依據(jù)哈伯特曲線,處于開發(fā)狀態(tài)的油氣藏在達(dá)到產(chǎn)量高峰之后將快速走向枯竭。近年來美國(guó)的勘探實(shí)踐證明哈伯特的理論并不完備,油氣藏的產(chǎn)量在跌落到谷底之后有可能復(fù)蘇并達(dá)到新的高峰,這個(gè)發(fā)現(xiàn)使油氣枯竭論失去了立足之本。中國(guó)油氣藏的地質(zhì)結(jié)構(gòu)比美國(guó)更加復(fù)雜,可以推斷,油氣藏的產(chǎn)量高峰可能不只兩個(gè),更多的產(chǎn)量高峰也可能存在(見圖6),在此基礎(chǔ)上結(jié)合技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展,這些有利因素將給中國(guó)油氣的未來發(fā)展增添更多的信心。
圖6 非哈伯特曲線
當(dāng)前,全球能源行業(yè)正處于由高碳到低碳、零碳的轉(zhuǎn)型進(jìn)程中,油氣行業(yè)的“穩(wěn)油增氣”同樣要以能源安全新戰(zhàn)略為指引,積極應(yīng)對(duì)中低油價(jià)對(duì)油氣生產(chǎn)的嚴(yán)苛要求與復(fù)雜地緣政治因素帶來的不利影響,堅(jiān)持技術(shù)引領(lǐng),突出高質(zhì)量發(fā)展,在智慧油田、超級(jí)盆地綠色協(xié)同發(fā)展、新一代工程技術(shù)和二氧化碳捕集利用與封存(CCUS)系列技術(shù)等方向的探索,形成油氣行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型的典范。
進(jìn)入21世紀(jì),全球步入信息化社會(huì),各行各業(yè)都在進(jìn)行信息化轉(zhuǎn)型。受分散而偏僻的工作環(huán)境限制,全球油氣行業(yè)信息化程度排名非常落后,與其創(chuàng)造價(jià)值的能力不相匹配。油氣生產(chǎn)企業(yè)通常具有點(diǎn)多面廣、布局分散的特點(diǎn),信息化正是提高協(xié)作效率、增強(qiáng)生產(chǎn)安全的重要手段。隨著5G技術(shù)的發(fā)展和信息化建設(shè)的持續(xù),從數(shù)字油田向智慧油田發(fā)展已具備現(xiàn)實(shí)可行性[13]。
5G技術(shù)、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術(shù)促進(jìn)了中國(guó)智慧油氣田建設(shè),并取得了初步成果。未來油氣田的生產(chǎn)將在單井優(yōu)化、智能生產(chǎn)、油氣藏實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與優(yōu)化以及油田資產(chǎn)整體優(yōu)化等方面全面推進(jìn)自動(dòng)化與智能化。通過智能井實(shí)時(shí)收集井下與井場(chǎng)多參數(shù)資料,對(duì)以井為單元的生產(chǎn)設(shè)施進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和作業(yè),實(shí)現(xiàn)所有流程自動(dòng)化,生產(chǎn)過程中同步完成井流入曲線分析、實(shí)施增產(chǎn)措施、短期生產(chǎn)預(yù)測(cè)、水化物/結(jié)垢分析等監(jiān)測(cè)與優(yōu)化操作,通過集中監(jiān)控,使每口井達(dá)到最佳工作狀態(tài),利用實(shí)時(shí)動(dòng)/靜態(tài)數(shù)據(jù)修正、集成油藏模型,通過井與油藏管理,對(duì)不同井不同層產(chǎn)量的分配、油氣藏驅(qū)動(dòng)方式的管理、長(zhǎng)期和短期生產(chǎn)目標(biāo)的平衡、實(shí)現(xiàn)采收率最大化技術(shù)的優(yōu)選、長(zhǎng)期生產(chǎn)預(yù)測(cè)等做出科學(xué)化智能化決策,從而實(shí)現(xiàn)油氣產(chǎn)量、最終采收率與資產(chǎn)整體效益最大化。
超級(jí)盆地是指滿足一定規(guī)模要求的大型含油氣盆地,其最重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括累計(jì)產(chǎn)量超過 50億桶油當(dāng)量(6.82億噸原油或7932億立方米天然氣)且剩余產(chǎn)量與累計(jì)產(chǎn)出量相當(dāng)、發(fā)展成熟(基礎(chǔ)設(shè)施完善,與下游聯(lián)系緊密,服務(wù)業(yè)發(fā)達(dá))。全球有25個(gè)盆地完全符合這一標(biāo)準(zhǔn),稱為一級(jí)超級(jí)盆地,中國(guó)的松遼盆地和渤海灣盆地位列其中。另有24個(gè)盆地略微遜色,被稱為二級(jí)超級(jí)盆地,中國(guó)的四川盆地、塔里木盆地和準(zhǔn)噶爾盆地均在此列,事實(shí)上,鄂爾多斯盆地也基本符合二級(jí)超級(jí)盆地標(biāo)準(zhǔn)。這樣,全球陸上超級(jí)盆地共有50個(gè),中國(guó)的大型盆地基本囊括其中[14]。
中國(guó)的超級(jí)盆地地域遼闊,經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,基礎(chǔ)設(shè)施都很齊全。超級(jí)盆地內(nèi)除蘊(yùn)含大量油氣資源外,風(fēng)光等新能源資源、氦鋰等礦物資源也各有所長(zhǎng),如果在開展油氣業(yè)務(wù)的同時(shí),融合發(fā)展新能源和伴生礦物資源,將可形成多能源多資源協(xié)同發(fā)展、共同繁榮的良好局面。
未來油氣業(yè)務(wù)發(fā)展聚焦“兩深一非一老”,即深地、深海、非常規(guī)和老油田。與常規(guī)油氣田開發(fā)相比,這4類新型油氣資源勘探開發(fā)難度更高,需要全新的工程技術(shù)支持。
中國(guó)油氣行業(yè)經(jīng)過多年攻關(guān),在地球物理勘探、油氣藏測(cè)井評(píng)價(jià)、深井鉆完井工程、儲(chǔ)層壓裂改造、海洋油氣勘探開發(fā)與工程等領(lǐng)域取得全面突破,形成了復(fù)雜構(gòu)造陸上寬方位高密度地震勘探配套技術(shù)與裝備、成像測(cè)井和隨鉆測(cè)井關(guān)鍵技術(shù)、復(fù)雜儲(chǔ)層測(cè)井解釋與產(chǎn)能預(yù)測(cè)技術(shù)、深井超深井鉆完井關(guān)鍵技術(shù)、體積壓裂改造及配套技術(shù)、“縫控儲(chǔ)量”壓裂改造技術(shù)、以三元復(fù)合驅(qū)為核心的三次采油技術(shù)等新一代工程技術(shù),為開發(fā)“兩深一非一老”油氣資源做好了技術(shù)準(zhǔn)備[15]。
油氣行業(yè)的發(fā)展與綠色轉(zhuǎn)型在通常意義下是存在一定矛盾的,但CCUS技術(shù)可以將二者融合,在相當(dāng)程度上解決油氣行業(yè)發(fā)展帶來的二氧化碳的排放問題。CCUS是油氣行業(yè)“減碳增油、綠色轉(zhuǎn)型”的戰(zhàn)略性接替技術(shù)。據(jù)國(guó)際能源署(IEA)統(tǒng)計(jì),全球2050年通過調(diào)整能源結(jié)構(gòu)和提高能源效率等方法有望減碳263億噸,但仍有76億噸二氧化碳需要依靠CCUS等負(fù)碳技術(shù)移除,才能實(shí)現(xiàn)碳中和;2070年實(shí)現(xiàn)凈零碳排放,其中通過CCUS技術(shù)封存二氧化碳占累積減排量的15%。
二氧化碳驅(qū)油與埋存兩個(gè)目標(biāo)在地下油藏開發(fā)過程中實(shí)現(xiàn)了完美的統(tǒng)一,在將二氧化碳埋藏在地下的同時(shí),將油氣資源驅(qū)出儲(chǔ)層成為現(xiàn)實(shí)的油氣產(chǎn)能。因此,世界各國(guó)都在發(fā)展CCUS技術(shù),例如美國(guó)目前有12個(gè)CCUS項(xiàng)目,其中11個(gè)項(xiàng)目與驅(qū)油相關(guān)[16]。
中國(guó)油氣行業(yè)具備打造有規(guī)模、有質(zhì)量、有效益、有競(jìng)爭(zhēng)力的CCUS產(chǎn)業(yè)鏈,形成負(fù)碳主戰(zhàn)場(chǎng)的能力。中國(guó)石油已從體制機(jī)制、理論實(shí)踐等多層次多方面進(jìn)行了布局,各油田積極開展CCUS應(yīng)用嘗試,得到了可喜進(jìn)展。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,中國(guó)石油下屬各油田結(jié)合二氧化碳埋存的驅(qū)油技術(shù)可以消化近30億噸二氧化碳(見表1),為油氣行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型提供了有力保障。
表1 中國(guó)石油主力油區(qū)CCUS/CCS的適宜地質(zhì)儲(chǔ)量及CO2驅(qū)油與埋存潛力
整個(gè)人類的生存與發(fā)展同樣呈現(xiàn)矛盾的對(duì)立與統(tǒng)一。在非洲,能源的人均消費(fèi)量世界最低,與之同步的是人們難以擺脫的極度貧困。在亞洲,能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛增長(zhǎng),生態(tài)環(huán)境則受到嚴(yán)重破壞。發(fā)展與環(huán)境兩大全球性難題都與能源密切相關(guān),因此,能源特別是油氣行業(yè)發(fā)展,將給整個(gè)世界帶來深遠(yuǎn)的影響。
油氣行業(yè)的發(fā)展,首先是能源安全與保障問題,其次是綠色轉(zhuǎn)型。烏克蘭危機(jī)充分展示了油氣資源的多元屬性。油氣不僅僅具備能源屬性,還擁有強(qiáng)大的金融屬性和武器屬性,圍繞石油與天然氣,歐盟與北約就制裁俄羅斯的決策進(jìn)行多方博弈,仍不能避免能源危機(jī)在歐洲出現(xiàn),所以能源安全的核心還是在油氣安全,尤其要警惕能源轉(zhuǎn)型過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。
當(dāng)前正處于復(fù)雜多變的百年未有之大變局時(shí)代,國(guó)家的發(fā)展需要油氣行業(yè)踐行自身的責(zé)任與使命,既要以充足的油氣資源保障國(guó)家的能源安全,同時(shí)也要在國(guó)家綠色低碳發(fā)展進(jìn)程中承擔(dān)減碳和消碳的責(zé)任,“穩(wěn)油增氣”和綠色轉(zhuǎn)型是支撐油氣行業(yè)使命與責(zé)任的關(guān)鍵所在。