新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在重塑全球創(chuàng)新版圖、全球經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)。近日，第二十四屆中國國際石油石化技術(shù)裝備展覽會(huì)（cippe2024）開幕。創(chuàng)新、智能、低碳、環(huán)保是我國油氣行業(yè)發(fā)展的主要方向，展覽會(huì)上，中國石化現(xiàn)場推介了最新研制的XJ2750萬米車載修井機(jī)、國內(nèi)首套百萬立方米級大型抗硫壓縮機(jī)等多款全球首臺（套）、行業(yè)首創(chuàng)或首展的創(chuàng)新技術(shù)和產(chǎn)品。

展覽會(huì)同期還舉辦了第二屆石油技術(shù)與裝備院校長論壇暨第十六屆國際石油天然氣產(chǎn)業(yè)大會(huì)，與會(huì)專家以“創(chuàng)新引領(lǐng)復(fù)雜油氣發(fā)展 科技助力能源轉(zhuǎn)型升級”為主題，圍繞油氣和新能源理論、技術(shù)裝備發(fā)展趨勢，以及深地、深水和油氣勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)等，交流分享石油天然氣工具、儀器、裝備等領(lǐng)域科技成果。

順勢而為、乘勢而上，我國能源科技領(lǐng)域正在從“追趕者”逐步向“領(lǐng)跑者”轉(zhuǎn)變。其中，油氣行業(yè)智能“智”造裝備立足國家所需、產(chǎn)業(yè)所趨、轉(zhuǎn)型所急，通過工藝流程改進(jìn)、技術(shù)改造及綠色產(chǎn)品創(chuàng)新，推動(dòng)了油氣產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈優(yōu)化升級，堅(jiān)定不移搶占未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點(diǎn)，釋放更多新質(zhì)生產(chǎn)力的活躍因子。

力爭在世界范圍內(nèi)率先開拓“萬米深地油氣資源”新領(lǐng)域

中國工程院院士孫金聲指出：深層超深層是我國油氣重大戰(zhàn)略接替領(lǐng)域，蘊(yùn)藏39%的剩余石油資源和57%的剩余天然氣資源，預(yù)測萬米深地仍有大量油氣資源。我國超深層油氣主要分布在塔里木、四川等盆地。目前，我國鉆完井井深已突破9000米，但特深層巖性復(fù)雜，超高溫、超高壓、超高應(yīng)力、超高鹽等“四超”條件，導(dǎo)致鉆井施工風(fēng)險(xiǎn)大、工程質(zhì)量控制難，實(shí)現(xiàn)萬米安全高效鉆完井，能力仍有差距。亟須解決特深與極端溫度壓力等因素導(dǎo)致的重大難題，打造高端鉆完井裝備及創(chuàng)新制造產(chǎn)業(yè)鏈，在世界范圍內(nèi)率先開拓“萬米深地油氣資源”新領(lǐng)域。

向地球深部進(jìn)軍是我們必須解決的戰(zhàn)略科技問題。萬米深地工程將有力推動(dòng)重大技術(shù)裝備攻關(guān)和重大工程項(xiàng)目突破，奠定我國在萬米深地油氣工程技術(shù)領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位，實(shí)現(xiàn)石油科技高水平自立自強(qiáng)。

人類探測器早已飛出太陽系。然而，地球直徑近6400千米，大陸地殼厚度也超30千米，人類至今鉆探最大深度仍未超過13000米。國外自20世紀(jì)70年代開展特深井鉆探，蘇聯(lián)、美國、德國等國家完鉆20余口萬米級深井，主要以科探井和大位移水平井為主，垂深超過萬米的井有3口，其中，蘇聯(lián)SG-3井標(biāo)志人類深井鉆探進(jìn)入萬米時(shí)代，鉆探耗時(shí)23年。孫金聲表示，萬米深井鉆完井工程是世紀(jì)工程，也是我國深部油氣地質(zhì)科學(xué)和裝備發(fā)展的必然選擇，代表當(dāng)今世界鉆井的最高水平，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，被稱為“超級工程”。

中國石油副總工程師，中油技服執(zhí)行董事、黨委書記楊立強(qiáng)介紹，近年來深井超深井技術(shù)發(fā)展迅猛，深井自動(dòng)化鉆機(jī)、井身結(jié)構(gòu)拓展、控壓鉆井、高效PDC鉆頭、鉆井液、高效堵漏和高強(qiáng)度水泥漿，以及自動(dòng)化固井、深層連續(xù)油管等一系列關(guān)鍵技術(shù)、高端裝備、尖端工具、核心助劑獲得突破，8000米超深井鉆井實(shí)現(xiàn)常態(tài)化，首口萬米井塔科1井已經(jīng)突破1萬米，正在向目標(biāo)深度11100米挺進(jìn)，8500米深井實(shí)現(xiàn)100天內(nèi)完鉆，標(biāo)志著我國已經(jīng)成為深井超深井強(qiáng)國，深井超深井鉆井技術(shù)與裝備的進(jìn)步為超深油氣層的勘探開發(fā)和保障國家能源安全提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，正在引領(lǐng)油氣行業(yè)開發(fā)模式的變革。

孫金聲指出，國內(nèi)外特深井鉆完井經(jīng)驗(yàn)帶來以下啟示：第一，井身結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵，工程設(shè)計(jì)要留有更多空間，完井尺寸要大，采用隨鉆擴(kuò)眼、膨脹管等非常規(guī)手段拓展井身結(jié)構(gòu)十分有效；第二，工具、儀器、井筒工作液耐高溫高壓是重點(diǎn)；第三，監(jiān)測、預(yù)警、安全控制十分重要；第四，超深大負(fù)荷鉆機(jī)裝備及高強(qiáng)輕質(zhì)鉆桿等是保障。目前，國內(nèi)陸地鉆機(jī)、頂驅(qū)、控壓鉆井、膨脹管、高密度油基鉆井液、大溫差固井等關(guān)鍵技術(shù)取得長足發(fā)展，接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平；在復(fù)雜超深井井身結(jié)構(gòu)拓展、高溫隨鉆測量儀器、垂直鉆井、高效鉆頭、高溫隨鉆擴(kuò)眼器、高強(qiáng)度低密度鉆桿、抗超高溫高密度高鹽鉆井液、高溫高壓固井和完井工具等方面仍與國外存在差距。需要加強(qiáng)兩方面研究，即萬米深井極端工況下地質(zhì)力學(xué)、流體力學(xué)、管柱力學(xué)作用機(jī)理與調(diào)控機(jī)制；高溫高壓高腐蝕及復(fù)雜應(yīng)力條件下金屬/非金屬材料性能與失效機(jī)理。

加快推進(jìn)非常規(guī)油氣高效開發(fā)技術(shù)及裝備自主研發(fā)

我國頁巖油氣、致密油氣分布廣泛，儲量巨大，動(dòng)用程度低，主要分布在四川、鄂爾多斯、準(zhǔn)噶爾、松遼和渤海灣等盆地。

水平井體積壓裂是解決非常規(guī)油氣藏高效開發(fā)問題的關(guān)鍵技術(shù)。從事壓裂相關(guān)研究多年的西南石油大學(xué)校長郭建春介紹，當(dāng)前我國已形成了以大排量、大液量、密切割、強(qiáng)加砂為主體的非常規(guī)水平井體積壓裂改造技術(shù)，在我國各大盆地的頁巖油氣和致密油氣儲層均收到較好改造效果，展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景。

目前，非常規(guī)油氣體積壓裂出現(xiàn)以下現(xiàn)象：一是加砂模式多樣化，部分加砂參數(shù)的設(shè)計(jì)與泵注參數(shù)的優(yōu)化缺乏理論指導(dǎo)和針對性，泵注工藝的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致經(jīng)常性出現(xiàn)施工壓力異常、施工過程砂堵等現(xiàn)象；二是頁巖氣壓裂工藝從1.0升級到2.0，裂縫密度和改造體積顯著提升，加砂強(qiáng)度提升了2~3倍 ，但是后期測試和生產(chǎn)表明，規(guī)模與產(chǎn)量不匹配；三是致密氣采用高密度壓裂技術(shù)，平均單井產(chǎn)量提升7倍以上，但遞減較快，同時(shí)部分井壓裂后大量出砂，單井最大出砂量達(dá)到180立方米（出砂率6.7%）。

郭建春表示，主要是支撐劑在裂縫里的運(yùn)動(dòng)和沉降出了問題，主要為以下幾點(diǎn)：第一， 大量支撐劑堆積在主裂縫，分支縫進(jìn)液不進(jìn)砂，有效支撐體積?。坏诙?，支撐劑平面上輸送距離短，縱向上快速沉降在裂縫下部；第三，低黏滑溜水壓裂時(shí)纖維逸出率高，支撐劑沉降剖面和縫長改善效率低。這其中還涉及高應(yīng)力下復(fù)雜縫網(wǎng)巖石-支撐劑-壓裂液-纖維耦合多級支撐的科學(xué)問題，本質(zhì)是復(fù)雜空間內(nèi)多元體系（變黏壓裂液、支撐劑、暫堵劑、纖維等）固液多相紊流過程。要實(shí)現(xiàn)提高平面鋪置長度和縱向鋪置高度，就要做到“送得到”；要實(shí)現(xiàn)“次、微縫”得到有效支撐，就要做到“進(jìn)得去”；要實(shí)現(xiàn)砂堤穩(wěn)定壓裂后出砂率顯著降低，就要做到“鋪得好”。

深層致密/頁巖油氣藏的改造對裂縫網(wǎng)絡(luò)體積和導(dǎo)流能力提出了更高要求，在有限砂液量下構(gòu)建裂縫體積最大化與流動(dòng)能力最優(yōu)化，是實(shí)現(xiàn)降本增效的重要手段。郭建春介紹，支撐劑高效鋪置技術(shù)將支撐劑輸送至各級裂縫，實(shí)現(xiàn)主縫+分支縫+微納裂縫的長效有效連通，擴(kuò)大裂縫有效支撐體積，為致密/頁巖油氣藏高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供了新的技術(shù)路徑 。

成都理工大學(xué)黨委書記劉清友認(rèn)為，現(xiàn)有技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)安全綠色高效開采深層頁巖氣等非常規(guī)油氣資源，亟須探索新的鉆完井技術(shù)和裝備，鉆完井智能化有望實(shí)現(xiàn)非常規(guī)油氣資源高效開發(fā)新的突破。他曾提出“未來智能鉆井系統(tǒng)”的概念與方案，即采用智能機(jī)器人+智慧鉆頭觀測和檢測鉆進(jìn)過程，通過通信傳輸井下真實(shí)數(shù)據(jù)指導(dǎo)鉆井進(jìn)程，修正地質(zhì)模型，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)工程一體化智能鉆井。未來，應(yīng)在以下幾方面重點(diǎn)攻關(guān)：一是數(shù)字化三維可視化地質(zhì)建模，川南深層頁巖氣儲層地質(zhì)條件更加復(fù)雜，現(xiàn)有技術(shù)仍難以實(shí)現(xiàn)儲層微結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確預(yù)測，亟待構(gòu)建復(fù)雜構(gòu)造、微結(jié)構(gòu)、天然裂縫系統(tǒng)等多屬性、多尺度、多結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)池，采用人工智能算法，透明呈現(xiàn)三維地質(zhì)體，支撐高效鉆井與壓裂；二是包括智能鉆機(jī)、智能鉆頭、智能地質(zhì)導(dǎo)向、鉆井牽引機(jī)器人等在內(nèi)的智能鉆井研究；三是針對深層頁巖氣開發(fā)耗水量大、套損嚴(yán)重等問題，研究多分支水平井機(jī)器人-靶向爆炸-水力復(fù)合壓裂方法，通過機(jī)器人靶向輸送炸藥至多分支水平井爆炸產(chǎn)生復(fù)雜裂縫，水力擴(kuò)張爆炸裂縫，形成裂縫網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)深層頁巖氣綠色、高效、智能開發(fā)；四是研制井下機(jī)器人智能鉆完井模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)智能鉆完井關(guān)鍵工藝及裝備研發(fā)和應(yīng)用的前提條件和重要保障，國內(nèi)外在此領(lǐng)域尚處空白，必須自主研發(fā)。