4月10日~12日，以“數(shù)智深探·綠造未來”為主題的第九屆全國石油石化裝備產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)與發(fā)展大會在四川德陽廣漢市舉辦。與會專家聚焦“兩深一非一老”，圍繞“萬米級”超深層、“千米級”深水、“納米級”頁巖、“百年級”老油氣田勘探開發(fā)裝備供需問題，深入剖析當(dāng)前石油工程技術(shù)裝備面臨的機遇與挑戰(zhàn)，提出一系列具有前瞻性和可操作性的發(fā)展策略，為企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品研發(fā)提供了重要參考。
隨著常規(guī)油氣資源逐漸減少，“兩深一非一老”非常規(guī)油氣復(fù)雜儲層成為我國油氣勘探開發(fā)的重點?！皟缮睢敝干顚?、深水，儲層埋深大、地質(zhì)條件復(fù)雜、溫度和壓力極高，給勘探開發(fā)帶來巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。“一非”指非常規(guī)油氣，如頁巖油氣、致密油氣等，其儲層特性與常規(guī)油氣截然不同，傳統(tǒng)勘探開發(fā)技術(shù)難以滿足需求?！耙焕稀敝咐嫌吞?，經(jīng)過長期開采，面臨采收率下降、開采成本上升等問題。因此，需要集中力量推進“兩深一非一老”油氣裝備技術(shù)創(chuàng)新，為我國油氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供堅實的技術(shù)裝備支撐。
盡快構(gòu)建復(fù)雜環(huán)境下高端鉆探裝備虛實融合智能運維技術(shù)體系
全球新增儲量30%集中在深層、超深層等地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜的區(qū)域，開發(fā)這些區(qū)域面臨諸多挑戰(zhàn)。鉆探裝備面臨大負(fù)載、大變速等問題，易引發(fā)事故，構(gòu)建智能運維技術(shù)體系是重點和難點。應(yīng)加強智能鉆完井研究，推動AI技術(shù)與鉆完井工程的融合，發(fā)展智能裝備，實現(xiàn)裝備智能升級和價值重塑。
全球30%的新增儲量集中在地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜的深層、超深層，這里蘊藏著豐富的石油和天然氣資源。隨著人類挑戰(zhàn)深海深地極限、開發(fā)深層超深層油氣資源的步伐加快，鉆探裝備構(gòu)成也日趨復(fù)雜，機電控高度耦合，極易引發(fā)井塌井漏、井噴失控、人員傷亡等重大事故。
鉆探裝備面臨大負(fù)載、大變速、超高壓、超長作業(yè)周期等問題，極限工況導(dǎo)致了鉆探裝備強振動、強磨損與強沖蝕相互耦合，加速了關(guān)鍵部件磨損、失效，服役安全與可靠性問題更加突出。要提高鉆探裝備可靠性，保障安全運行，鉆探裝備的智能運維面臨前所未有的挑戰(zhàn)。
圍繞鉆探裝備高可靠性服役與智能運維需求，構(gòu)建復(fù)雜環(huán)境下高端鉆探裝備虛實融合智能運維技術(shù)體系是國內(nèi)外石油企業(yè)研究的重點和難點。雖然科研人員在故障/失效機理、全面感知、健康運維、試驗驗證等方面開展了研究，但鉆探裝備智能運維技術(shù)仍處于初步階段。
中國工程院院士張來斌認(rèn)為，數(shù)字孿生作為信息物理系統(tǒng)融合領(lǐng)域的新技術(shù)，結(jié)合虛擬傳感新理論的突破性進展，將成為前沿技術(shù)和研究熱點。鉆探裝備在服役過程中面臨超深井深、超高泵壓、超大負(fù)荷、超長周期的挑戰(zhàn)，故障/失效機理不清、監(jiān)檢測手段不足，導(dǎo)致裝備故障、結(jié)構(gòu)損傷等問題頻發(fā)，極易引發(fā)井壁垮塌、油藏污染、井噴失控等重大事故，安全運維保障難的問題日益凸顯。圍繞高端鉆探裝備故障失效機理及表征、虛實融合感知與監(jiān)檢測協(xié)同、數(shù)字孿生下的異常預(yù)警與智能運維不同方向的關(guān)鍵科學(xué)問題和技術(shù)瓶頸，應(yīng)形成“機理分析-全面感知-診斷預(yù)警-運維決策”全鏈條鉆探裝備虛實融合智能運維技術(shù)體系，推動智能運維技術(shù)落地應(yīng)用。
石油鉆完井裝備服務(wù)于勘探開發(fā)和鉆完井工程需求。根據(jù)油氣資源分布狀況、勘探開發(fā)現(xiàn)狀和工程技術(shù)發(fā)展情況，中國石油原首席專家秦永和認(rèn)為，今后石油鉆完井裝備面臨的形勢和需求主要表現(xiàn)為：基于深層（深海）的勘探開發(fā)，深井超深井（9000米以深）會越來越多；基于非常規(guī)資源的大規(guī)?？碧介_發(fā)，長水平段水平井會大量增多；基于大量“躺井”的利用，開窗側(cè)鉆井會越來越多；基于人力資源的短缺和信息化快速發(fā)展，裝備“四化（電動化、自動化、數(shù)字化和智能化）”會越來越快。
秦永和認(rèn)為，應(yīng)高度重視智能鉆完井，通過鉆完井工程與AI技術(shù)有機融合，形成算法和模型，運用AI強大的數(shù)據(jù)分析能力和業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)能力，解決鉆完井工程設(shè)計、施工、決策、控制等方面的難題，從而大幅提高鉆完井效率、儲層鉆遇率和油氣采收率。我國智能鉆完井理論與技術(shù)發(fā)展迅速，與國外同處于鉆完井智能化發(fā)展初期。加快AI技術(shù)與鉆完井工程的深度融合，實現(xiàn)智能鉆完井技術(shù)的推廣是重中之重。占領(lǐng)智能鉆完井研究和應(yīng)用高地，急需增強智能化意識，學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)、算法、模型知識，攻克數(shù)據(jù)治理、模型遷移、模型解釋、機理-數(shù)據(jù)融合等難題。
機械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟研究所所長歐陽勁松表示，智能制造需要新一代信息技術(shù)與先進制造技術(shù)深度融合。制造是本體，信息技術(shù)賦能制造本體，推進智能制造高質(zhì)量發(fā)展必須在制造知識、制造載體、制造手段三方面下功夫。智能制造深度推進需要關(guān)注生產(chǎn)制造智能化和裝備智能化，重點關(guān)注裝備數(shù)字化和智能檢測裝備。企業(yè)實施智能制造的關(guān)鍵是夯實數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，重視制造數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通互操作。數(shù)字技術(shù)與裝備全生命周期深度融合，實現(xiàn)裝備智能升級和價值重塑。裝備數(shù)字化旨在發(fā)展具備狀態(tài)感知、泛在互聯(lián)、決策優(yōu)化、自主執(zhí)行、虛實融合、高效節(jié)能等特征的智能裝備，構(gòu)建物理裝備+數(shù)據(jù)資產(chǎn)的新價值體系。裝備智能化的布局要面向制造業(yè)的智能檢測裝備，重點圍繞工藝實施、質(zhì)量管控、設(shè)備運行管理、安全環(huán)境監(jiān)測等智能檢測需求，開發(fā)具有融合感知、自主分析、實時反饋等智能特征的在線、臨床、嵌入等智能檢測裝備。
中國石油油田技術(shù)服務(wù)公司高級專家翟尚江認(rèn)為，石油工程裝備要重點推廣的技術(shù)包括全面實現(xiàn)電動化，即動力、部件執(zhí)行機構(gòu)均用電動控制元器件；90DB及以下鉆機的絞車、頂驅(qū)、鉆井泵、轉(zhuǎn)盤實現(xiàn)直驅(qū)，大馬力五缸鉆井泵、壓裂泵實現(xiàn)半直驅(qū)；推廣應(yīng)用機械視覺、激光雷達、紅外雷達、光纖聲波等非接觸、外接觸智能傳感器，大幅提升數(shù)據(jù)采集的可靠性；單體裝備信息采集、存儲、傳輸、控制本地化，通過5G、6G技術(shù)實現(xiàn)無線傳輸技術(shù)組網(wǎng)，縮短拆安時間，提高傳輸可靠性。
推動石油工程技術(shù)裝備向電動化、自動化、數(shù)字化、智能化發(fā)展
我國石油工程裝備已實現(xiàn)部分自動化、半自動化，但要實現(xiàn)智能化仍面臨諸多難題。制造業(yè)、科研院所、高校、用戶之間需要強化協(xié)同合作，探索新路徑，推動裝備向電動化、自動化、數(shù)字化、智能化發(fā)展，聚焦裝備技術(shù)創(chuàng)新，共同推進裝備升級，打破國外技術(shù)壁壘，帶動產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同發(fā)展，提升勘探開發(fā)裝備保障能力。
“兩深一非一老”是油氣勘探開發(fā)的核心陣地，資源蘊藏總量大，具備極大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
面對老油氣田裝備在長期運行中暴露的老化與技術(shù)問題，中國石油大慶油田井下作業(yè)分公司專家李慶華認(rèn)為，大修自動化裝備需求與升級方向是實現(xiàn)大修鉆臺自動施工、地面自動施工、全流程智能控制；取套自動化裝備需求與升級方向是配備車載式液壓取套修井機、取套頂驅(qū)集成系統(tǒng)裝備二層平臺，提高管內(nèi)作業(yè)施工效率；小修自動化裝備需求與升級方向是提高起下管桿速率，解決大直徑工具起下問題，進一步完善井控應(yīng)急設(shè)備，利用AI實現(xiàn)流程自動化；壓裂裝備需求與升級方向是電驅(qū)壓裂裝備車載化配套、智能化壓裂裝備配套、移動儲能供電裝備配套；射孔裝備需求與升級方向是解決防噴立管安裝難題，探索射孔器自動化轉(zhuǎn)運裝置。
從一代自動化鉆機到一鍵式人機交互自動化鉆機，再到15000米智能化深井鉆機；從柴驅(qū)壓裂車到大功率電驅(qū)壓裂橇；從氣井帶壓作業(yè)裝備全靠進口到遠(yuǎn)距地面操控自動化氣井帶壓作業(yè)機全面實現(xiàn)國產(chǎn)化；從液動連續(xù)油管作業(yè)機到電液復(fù)合驅(qū)動等，我國石油工程裝備實現(xiàn)了部分施工的自動化、半自動化，推動了裝備發(fā)展進步。
面對“兩深一非一老”勘探開發(fā)的新形勢，推動石油工程裝備實現(xiàn)智能化還面臨許多難題。翟尚江認(rèn)為，日趨嚴(yán)格的安全環(huán)保新要求、日新月異的工業(yè)信息新技術(shù)，亟須制造企業(yè)、科研院所、高校、用戶之間強化協(xié)同合作，探索發(fā)展新路徑，推動我國工程技術(shù)裝備向電動化、自動化、數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，精心打造石油裝備利器，為打贏勘探開發(fā)進攻戰(zhàn)提供堅強裝備保障?！叭f米級”超深層面臨的主要問題：在鉆井方面主要表現(xiàn)為動力鉆具、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向、震擊器、垂直鉆井工具等不能滿足抗溫抗壓要求；鉆井液循環(huán)溫度高，造成鉆井泵等易損件用量大；指重表傳感器指示精度不夠。在測井方面主要表現(xiàn)為隨鉆測井儀器抗溫不能滿足要求，射孔工具抗壓不能滿足要求。在試油方面主要表現(xiàn)為井下封隔器抗高溫密封、開關(guān)閥高壓下不可靠，對測試管柱密封安全要求高。在井下作業(yè)方面主要表現(xiàn)為修井作業(yè)抗高溫高壓的井下工具還不完善。“千米級”深水面臨的主要問題是能滿足1000米以上深水作業(yè)需要的高附加值半潛式鉆井平臺和鉆井船，其關(guān)鍵配套設(shè)備對安全性、可靠性的要求極高，當(dāng)前基本被國外供應(yīng)商壟斷?！凹{米級”非常規(guī)頁巖油氣開發(fā)面臨的主要問題是鉆井的水平段越來越長，向3000米及以上邁進，由此帶來測井、射孔等問題；在生產(chǎn)組織方面，部分區(qū)域不能連續(xù)24小時施工，壓裂施工供電成問題；在井下智能監(jiān)控方面，不能實時監(jiān)控井下壓裂狀況，指導(dǎo)壓裂施工；壓裂過程產(chǎn)生的套管變形問題，降低了水平段增產(chǎn)的能力。“百年級”老油氣田面臨的主要問題是找到剩余油后，如何用工程手段提高剩余油可采率，老井側(cè)鉆和修井如何提高作業(yè)效率、降低作業(yè)成本。
翟尚江認(rèn)為，石油工程智能裝備要響應(yīng)國家號召，向綠色低碳清潔用能方向發(fā)展。智能化發(fā)展方面，要推廣先進的通信、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字化技術(shù)和智能傳感設(shè)備、檢測技術(shù)，打造智能化裝備系統(tǒng)。提速提效方面，要檢視各專業(yè)施工工藝流程，關(guān)注尚未實現(xiàn)自動化的作業(yè)流程，運用先進裝備技術(shù)，推動新工藝新技術(shù)應(yīng)用，實現(xiàn)作業(yè)提速提效。電動化發(fā)展方面，要以實現(xiàn)智能化為目標(biāo)，以提升自動化控制精準(zhǔn)度為目的，促進自動化工具設(shè)備由液動向電動化方向發(fā)展。其他方面，要圍繞解決抗高溫抗高壓、裝備體積大重量大等問題，思考應(yīng)用新材料新技術(shù)新設(shè)計解決難題。
中國石化石油工程公司基于涪陵頁巖氣、濟陽頁巖油示范區(qū)積累的豐富工程實踐經(jīng)驗，積極創(chuàng)新高端技術(shù)裝備，探索裝備管理運行新模式，推進信息化數(shù)智化技術(shù)深度融合，支撐“兩深一非一老”高效勘探開發(fā)，年鉆井進尺超千萬米、壓裂段數(shù)超萬段，全力打造了特深層、頁巖油氣、致密油氣、煤層氣等勘探開發(fā)集成配套技術(shù)，服務(wù)保障了普光元壩超深酸性氣田、涪陵頁巖氣田、順北深地工程等重大產(chǎn)能建設(shè)項目，并加快拓展油藏綜合一體化服務(wù)、高端儀器儀表制造、核心鉆井液化學(xué)助劑研發(fā)生產(chǎn)等業(yè)務(wù)。在鉆井、定測錄、壓裂、物探等關(guān)鍵裝備上創(chuàng)新管理新模式，鉆井管柱自動化裝備等都有不錯表現(xiàn)。中國石化石油工程公司物資裝備部經(jīng)理高峰表示，要強化與裝備、儀器、工具等研發(fā)制造頭部企業(yè)戰(zhàn)略合作，持續(xù)聚焦裝備技術(shù)創(chuàng)新，充分發(fā)揮“大科研”模式優(yōu)勢，針對工程技術(shù)服務(wù)和施工難題開展聯(lián)合攻關(guān)，共同推進重大關(guān)鍵裝備、儀器、工具的科技進步和產(chǎn)品迭代，打破國外技術(shù)壁壘，不斷突破“卡脖子”關(guān)鍵核心技術(shù)瓶頸，帶動產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同發(fā)展，提升勘探開發(fā)裝備保障能力。
深水已成為全球油氣增儲的重點和熱點，亟須通過技術(shù)裝備突破實現(xiàn)高效開發(fā)
截至目前，全球已開發(fā)深水油氣田1400余個，整體處于超深水快速上產(chǎn)階段，預(yù)計2030年深水油氣產(chǎn)量將達到8.5億噸油當(dāng)量。展望未來，海洋能源開發(fā)呈現(xiàn)從淺海走向深水/超深水、從近?？缦蜻h(yuǎn)海、從一般海洋環(huán)境邁向惡劣海洋環(huán)境和極地海洋環(huán)境、從水面轉(zhuǎn)向水下、從單一能源開發(fā)轉(zhuǎn)向多能源融合開發(fā)、從傳統(tǒng)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)向數(shù)字化技術(shù)生產(chǎn)發(fā)展等趨勢。
全球海洋油氣資源的40%分布在深水區(qū)，近10年全球新發(fā)現(xiàn)的大型油氣田，深水油氣田發(fā)現(xiàn)數(shù)量和儲量占比均為70%，深水已成為全球油氣資源的重要接替區(qū)。預(yù)計未來10~20年，全球油氣產(chǎn)量一半來自海上，其中深水占35%。
截至目前，全球已開發(fā)深水油氣田1400余個，整體處于超深水快速上產(chǎn)階段，主要集中在美國墨西哥灣、巴西、西非等國家及地區(qū)，預(yù)計2030年深水油氣產(chǎn)量將達到8.5億噸油當(dāng)量。全球深水油氣開發(fā)已突破3000米水深，導(dǎo)管架平臺、順應(yīng)塔平臺、張力腿平臺（TLP）、單柱式平臺（SPAR）、船型和圓筒型浮式生產(chǎn)儲卸油裝置（FPSO）、水下生產(chǎn)系統(tǒng)等多種型式油氣開發(fā)裝備已成功應(yīng)用。
中國海油作為海洋能源工程的主力軍，以應(yīng)用場景為牽引，一體化推進“產(chǎn)、學(xué)、研、檢、用”，構(gòu)建高效協(xié)同的科技創(chuàng)新生態(tài)。通過創(chuàng)新引領(lǐng)、技術(shù)驅(qū)動，以深水油氣能源開發(fā)重大技術(shù)裝備為重點，在“水面、水中、水下、井下”全面布局，初步建成覆蓋較為完整的海洋油氣能源技術(shù)和裝備體系，具備了1500米超深水油氣工程設(shè)計建設(shè)能力，實現(xiàn)了歷史性跨越。中國海油大力推動深水發(fā)展戰(zhàn)略，積極布局“五型六船”深海工程裝備，組成中國深海油氣開發(fā)的“聯(lián)合艦隊”，作業(yè)能力初步達到3000米水深，有效支撐了流花16-2、陵水17-2、流花11-1等一批我國深水大油氣田勘探開發(fā)。該公司建設(shè)形成了“FPSO+水下生產(chǎn)系統(tǒng)”“FPSO+深水導(dǎo)管架”“陸上終端+半潛式生產(chǎn)平臺+水下生產(chǎn)系統(tǒng)”“陸上終端+導(dǎo)管架+水下生產(chǎn)系統(tǒng)”等4種適用于南海深水油氣資源經(jīng)濟高效開發(fā)的典型模式，具備了1500米水深油氣資源自主經(jīng)濟高效開發(fā)能力。
“深水油氣勘探開發(fā)成本巨大，重大技術(shù)裝備面臨很多挑戰(zhàn)?！敝袊Ｓ凸こ碳夹g(shù)部副總經(jīng)理蔡元浪認(rèn)為，“目前我國深水油氣勘探開發(fā)水平與國際先進水平還有一定差距，產(chǎn)業(yè)要發(fā)展，建立完善產(chǎn)業(yè)鏈尤為關(guān)鍵，深水勘探已成為全球油氣增儲的重點和熱點，亟須通過技術(shù)突破實現(xiàn)高效開發(fā)?！彼ㄗh，要堅持系統(tǒng)思維，建設(shè)深海能源系統(tǒng)性工程技術(shù)能力；堅持自主可控，打造深海能源裝備自立自強產(chǎn)業(yè)鏈；堅持集成創(chuàng)新，培育深海能源裝備高端新質(zhì)生產(chǎn)力；堅持?jǐn)?shù)智驅(qū)動，激發(fā)深海能源裝備價值創(chuàng)造新動能；堅持綠色低碳，構(gòu)建深海能源裝備可持續(xù)發(fā)展新格局。
展望未來，蔡元浪認(rèn)為，海洋能源開發(fā)的總體趨勢呈現(xiàn)從淺海走向深水/超深水，從近海跨向遠(yuǎn)海，從一般海洋環(huán)境邁向惡劣海洋環(huán)境和極地海洋環(huán)境，從水面轉(zhuǎn)向水下，從單一能源開發(fā)轉(zhuǎn)向風(fēng)能、光伏、潮汐能等多能源融合開發(fā)，從傳統(tǒng)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)向數(shù)字化技術(shù)生產(chǎn)發(fā)展，實現(xiàn)海洋能源開發(fā)與保護的平衡增益。面對海洋空間重疊利用率低、獨立開發(fā)成本居高不下等問題，可以通過建設(shè)多能融合的海上綜合能源體促進海洋集約高效利用，實現(xiàn)1+1＞2的效果，這是我國海上能源體系建設(shè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)換道超車的關(guān)鍵路徑。立足海上“油氣+”能源基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，就地消納風(fēng)能、光伏、潮汐能、溫差能、波浪能等綠色能源，生產(chǎn)氫、氨、甲醇、氦、鋰，推動應(yīng)急體系共建、裝備設(shè)施共用、技術(shù)轉(zhuǎn)化復(fù)用、多能融合產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，加快實現(xiàn)油氣增儲上產(chǎn)、從“綜合”走向“中和”，加速構(gòu)建新型海洋能源體系，培育海洋能源工程新質(zhì)生產(chǎn)力。
