加大科技創(chuàng)新與投資力度推進(jìn)非常規(guī)能礦綠色高效開發(fā)
——訪中國科學(xué)院院士、中國石油大學(xué)教授高德利

■本刊記者 馮浩 虞燕麗

實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和是一場硬仗，也是一場大考。在這樣的背景下，油氣行業(yè)對于碳減排有哪些新技術(shù)新路徑，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的解決方案是什么？中國科學(xué)院院士、中國石油大學(xué)教授高德利接受中能傳媒《中國電業(yè)與能源》記者專訪時表示，在“雙碳”目標(biāo)下，油氣行業(yè)應(yīng)該進(jìn)一步加大科技創(chuàng)新與投資力度，推進(jìn)非常規(guī)能礦綠色高效開發(fā)，積極引領(lǐng)未來能源技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。

《中國電業(yè)與能源》：對于“能源的飯碗必須端在自己手里”這句話，如何解讀？

高德利：隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，我國能源消費也隨之增加，特別是石油和天然氣消費對外依存度逐年攀升，能源安全形勢不容樂觀。對于“能源的飯碗必須端在自己手里”，我的理解就是要通過創(chuàng)新驅(qū)動加大國內(nèi)石油、天然氣等能源資源的勘探開發(fā)力度，積極推動能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，有效抑制或逐步減少我國能源消費的對外依存度及二氧化碳、甲烷等溫室氣體的排放；同時，還要積極實施能源“走出去”戰(zhàn)略，一方面暢通國際能源貿(mào)易渠道，另一方面要積極通過有效投資、技術(shù)服務(wù)、工程承包等商業(yè)行為獲得越來越多的海外能源份額（如石油和天然氣份額），不斷提升我國有效開發(fā)利用海外石油、天然氣等能源資源的綜合能力和競爭力。

《中國電業(yè)與能源》：“雙碳”目標(biāo)下，綠色轉(zhuǎn)型成為社會關(guān)注的熱點。對于油氣行業(yè)綠色發(fā)展，您有什么看法？

高德利：既要實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)，又要保障國家能源安全，是我國面臨的重大需求和挑戰(zhàn)。在未來很長一段時期，能源礦產(chǎn)資源依舊是人類所依賴的主要能源組成，因此我們必須推動能源礦產(chǎn)資源的綠色開發(fā)，采用創(chuàng)新性思維和方法來解決關(guān)鍵核心問題。

根據(jù)我國能源礦產(chǎn)資源的稟賦情況，“非常規(guī)能礦原位轉(zhuǎn)化與綠色高效開發(fā)”應(yīng)該成為我國實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)和保障國家能源安全的重大戰(zhàn)略舉措之一，特別是那些深地煤炭與煤層氣、深層頁巖油氣等非常規(guī)能礦，要實現(xiàn)綠色高效開發(fā)目標(biāo)，此項戰(zhàn)略舉措很可能是必由之路，其潛在的經(jīng)濟(jì)社會價值不可低估。通過此舉，有望建立跨界交叉融合與協(xié)同創(chuàng)新的發(fā)展模式，同時在非常規(guī)能礦原位轉(zhuǎn)化與綠色高效開發(fā)領(lǐng)域形成新的學(xué)科與產(chǎn)業(yè)布局，甚至引領(lǐng)未來能源技術(shù)的發(fā)展方向。

《中國電業(yè)與能源》：您曾說過：“人類已經(jīng)進(jìn)入石油、天然氣難開采時代?！睘槭裁催@樣講？

高德利：放眼全球，可供人類開發(fā)的油氣資源仍然十分豐富，但容易開采的油氣時代接近收尾，全球油氣行業(yè)未來將長期面對難開采油氣問題。特別是非常規(guī)油氣資源，是全球戰(zhàn)略性的接替能源，具有“數(shù)量大、品質(zhì)差、難開采”的基本特征。我國油氣發(fā)展面臨著更大挑戰(zhàn)，既要解決國內(nèi)油氣增儲上產(chǎn)的許多難題，又要實施能源“走出去”發(fā)展戰(zhàn)略，原來以“跟蹤”為主的技術(shù)發(fā)展模式已難以應(yīng)對，必須加強(qiáng)自主創(chuàng)新。未來，國內(nèi)可供開發(fā)的石油與天然氣資源大多為非常規(guī)、深層（或深地）、深水（或深海）等“兩深一非”難開采油氣儲量，對超深鉆采工程提出了更高要求，同時也面臨著諸多技術(shù)瓶頸難題，需要通過持續(xù)創(chuàng)新突破加以有效解決。

《中國電業(yè)與能源》：工欲善其事，必先利其器。對于石油、天然氣的高效開采，鉆井技術(shù)是不可或缺的基本手段，那目前中國的鉆井技術(shù)裝備發(fā)展?fàn)顩r如何？

高德利：我國鉆井裝備發(fā)展比較快，尤其是地面設(shè)備基本實現(xiàn)國產(chǎn)化了，甚至有些設(shè)備還實現(xiàn)出口，比如鉆機(jī)、管材等?？梢哉f，國內(nèi)地面鉆井裝備技術(shù)較好，但井下的破巖、測量、控制等技術(shù)裝備，我們?nèi)悦媾R著不少技術(shù)瓶頸問題。為了不斷提高水平鉆井的“一趟鉆”作業(yè)能力，我們有必要在高效PDC鉆頭、導(dǎo)向鉆具組合、鉆井液體系及鉆井參數(shù)等方面加強(qiáng)學(xué)科交叉研究，努力打造“一趟鉆”作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)利器。

《中國電業(yè)與能源》：您長期從事定向鉆井理論與技術(shù)研究，在哪些領(lǐng)域取得了突破？

高德利：我?guī)ьI(lǐng)的團(tuán)隊瞄準(zhǔn)鉆井科技前沿，強(qiáng)化基礎(chǔ)研究，在油氣田鉆采力學(xué)與控制工程、定向鉆井、井筒完整性及工程作業(yè)極限等方面取得了系列重要研究成果，并在復(fù)雜油氣井工程中收到顯著應(yīng)用實效。

定向鉆井，是油氣鉆采工程的主體技術(shù)之一。通過實施定向鉆井，可以基于同一個作業(yè)平臺有效擴(kuò)大油氣田的開發(fā)控制半徑及泄流面積，相關(guān)研究與技術(shù)進(jìn)步在國內(nèi)外備受關(guān)注?！捌呶濉薄抖ㄏ蚓?、叢式井鉆井技術(shù)研究》和“八五”《石油水平井鉆井成套技術(shù)》都是國家重點攻關(guān)項目，并分別獲得了1991年度和1997年度的“國家科技進(jìn)步一等獎”。作為“井眼軌跡控制技術(shù)”專題負(fù)責(zé)人，我連續(xù)10 年參加了這兩個項目攻關(guān)研究，創(chuàng)新發(fā)展了定向鉆井理論與技術(shù)。特別是，建立了鉆頭與地層相互作用的新模型，確定了控制鉆進(jìn)方向的特征物理量和本構(gòu)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)正交各向異性地層可產(chǎn)生12 種不同規(guī)律的井斜效應(yīng)，并提出定量評估新方法；建立了井下導(dǎo)向鉆具組合三維分析模型和優(yōu)化算法，揭示了可控參量的作用規(guī)律及鉆頭匹配機(jī)理，等等。

大位移鉆井，是挑戰(zhàn)定向鉆井極限的前沿技術(shù)。我從“九五”開始參加相關(guān)研究與實踐，創(chuàng)建了大位移鉆井延伸極限的理論概念、預(yù)測模型及控制計算方法，與團(tuán)隊協(xié)作自主研發(fā)了相應(yīng)的設(shè)計控制技術(shù)體系，研究成果在海洋、灘海等油氣田獲得顯著應(yīng)用實效，突破了海洋大位移鉆井的國際延伸極限，特別是在南海邊際油氣田開發(fā)中獲得超百億元的經(jīng)濟(jì)效益。

雙水平井、U 型水平井及叢式水平井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井，是高效開發(fā)非常規(guī)、海洋、深地等復(fù)雜油氣田的先進(jìn)井型技術(shù)。自“十一五”以來，在國家科技重大專項支持下，我?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊針對非常規(guī)油氣田高效開發(fā)問題，主攻復(fù)雜結(jié)構(gòu)井工程優(yōu)化設(shè)計理論與鉆完井控制技術(shù)，提出了復(fù)雜結(jié)構(gòu)“井工廠”開發(fā)工程模式及其設(shè)計控制理念，并在磁導(dǎo)向鉆井、井下管柱作業(yè)及鉆井提速提效等方面實現(xiàn)了技術(shù)突破，助力我國非常規(guī)油氣高效發(fā)展。

另外，一直以來，“井筒損壞”的情況嚴(yán)重影響油氣田的綜合開發(fā)效益，甚至造成油氣泄漏等災(zāi)難性后果，如墨西哥灣漏油事件。我們揭示了復(fù)雜工況井筒完整性的退化規(guī)律與破壞機(jī)理，進(jìn)而從鉆井和管材源頭入手，提出復(fù)合管柱建井模式與設(shè)計控制優(yōu)化方法，建立了先進(jìn)的復(fù)合套管柱載荷分析與優(yōu)化設(shè)計模型和軟件系統(tǒng)，通過校企合作自主研發(fā)出復(fù)雜井況專用套管與復(fù)合管柱技術(shù)，并在國內(nèi)外推廣應(yīng)用，使鋼管公司與油田企業(yè)實現(xiàn)雙贏目標(biāo)。

最近十多年，我?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊致力于海洋深水鉆井創(chuàng)新研究，建立了一套深水鉆井安全高效作業(yè)設(shè)計控制理論方法與技術(shù)體系，協(xié)助企業(yè)制定了我國相應(yīng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、作業(yè)規(guī)程和技術(shù)指南等，助力我國海洋鉆探實現(xiàn)了從淺水到超深水的跨越。

當(dāng)前，我和我的團(tuán)隊正在積極探索如何拓展鉆采工程技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，試圖通過跨界交叉融合加快我國氣態(tài)能源發(fā)展，為推動我國“雙碳”目標(biāo)下能源低碳綠色轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)力量?！?/p>