西南石油工程在资阳2井进行加砂压裂施工。杜昱亮 摄
近日，第二届中国深层超深层油气勘探开发关键技术与装备交流会在乌鲁木齐举行。会议由中国石油学会联合中国石油油气和新能源分公司、中国石化油田勘探开发事业部和中国海油勘探开发部等单位共同主办，两院院士、业界专家、高校学者深入交流探讨我国陆地深层超深层、海洋深水深层油气基础地质理论、勘探开发工程技术和装备创新取得的突破性进展、面临的挑战和攻关方向。
习近平总书记2016年在全国科技创新大会上指出，“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”。我国“十四五”规划提出，瞄准深地深海等前沿领域实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。近年来，我国油气田企业持续加大深层超深层油气勘探开发力度，并不断取得新突破。当前，陆地深层超深层、海洋深水深层油气勘探开发已成为增储上产重大战略接替新领域。
向地球深部寻找油气资源，已成为石油行业的必由之路。近年来，世界新增油气储量的60%来自深部地层，我国深层超深层油气资源达671亿吨油当量，约占全国油气资源总量的34%。
中国工程院院士孙龙德介绍，全球陆上深层共发现油气田1467个，其中大型、中型油气田169个，美洲、中东和亚太是深层已发现油气储量最多的地区。陆上深层油气主要分布于前陆、克拉通两类盆地和白垩系、侏罗系、二叠系、奥陶系4套层系中。深层油气资源成为20年来全球油气增储上产的重要领域，可采储量增长约20倍，产量增长达到41%。
自1996年起，我国开启深层油气勘探开发实践，历经探索、突破、发现三个阶段，实现了深层超深层油气勘探开发跨越式发展。2023年，我国原油产量达到2.09亿吨，其中陆上深层超深层原油产量1180万吨、海洋原油产量突破6200万吨，陆上深层超深层、海洋深水深层已成为我国油气勘探开发的重要阵地。
在陆上深层超深层领域，我国在塔里木、四川和渤海湾盆地等地区取得了一系列重大进展，高效建成了多个深层超深层大油气田。
塔里木盆地建成我国最大的超深层油气生产基地。塔河油田持续保持稳产，2023年原油产量达到557万吨；塔里木油田、富满油田加快推进，集中建设、规模上产，2023年油气产量增长达400万吨油当量；顺北油气田锚定富油区集中部署，2023年油气产量达到300万吨油当量；博孜大北气田全面建成投产，预计2025年天然气产量将达到100亿立方米；克深气田累计生产天然气突破800亿立方米；库车地区超深层天然气产量达到180亿立方米，塔里木盆地新的万亿立方米级大气区迈入规模开发新阶段。
四川盆地持续稳产上产。2023年，安岳气田天然气产量达到148.8亿立方米；元坝气田天然气产量达到37.7亿立方米，蓬莱气区评价效果显著；川中古隆起200亿立方米特大型气田建设高效推进，助力川渝“气大庆”加快迈进。同时，深层页岩气在寒武系筇竹寺组、二叠系吴家坪组取得战略性突破，展现了四川盆地深层页岩气巨大的发展前景。
在海洋深水深层领域，渤海湾海域、南海海域陆续发现了渤中26-6亿吨级深层油田、宝岛21-1深水深层气田、开平南亿吨级油田，揭示了我国海洋深水深层领域巨大的勘探开发潜力。
同时，油气勘探开发工程技术不断取得突破性进展，助力我国深层超深层油气产量持续提升，成为稳油增气战略重要接替。
孙龙德介绍，地质理论认识创新，推动对成烃下限、成储下限、成藏下限等认知深度不断拓展。目前，液态烃保持和天然气生成深度下限下延，埋深超过8000米地层仍有液态烃，传统生烃模式“死亡线”（200摄氏度）之下仍具有规模生气潜力；储层消亡线下移，发现深层发育碎屑岩、碳酸盐岩、火山岩三类规模储层；勘探深度不断下移，油气成藏下限突破8000米。
开发技术创新推动持续增储上产。在塔里木和四川盆地，分别采用动静二次定量雕刻技术和差异化开发模式、储层量化表征技术和全生命周期递进控水开发模式，有力支撑了缝洞型油藏、岩溶型气藏规模增产。在准噶尔、四川和鄂尔多斯盆地，采用地质-工程“双甜点”识别技术，使深层页岩油优质油层钻遇率提升15个百分点；应用差异化压裂模拟技术和聚能压裂单井提产技术，支撑泸州、渝西深层页岩气田年产量突破30亿立方米。同时，形成了“超大排量+超大液量+超高砂量”水平井强改造模式，推动相关区块深层煤岩气快速增产。
工程装备创新支撑未来产业发展。高精度地震勘探技术与装备大幅提升了深层目标识别能力，高温高压测井技术与装备满足了8000米以深深井测井需求，安全优快钻完井技术与装备有力支撑了万米深井钻探，立体高效储层改造技术与装备推动了深层油气增产。
入地难，难于上青天。地球距离月球30万千米，1969年人类实现登月。地球平均半径为6371千米，大陆地壳平均厚度33千米，世界最深的钻孔深度仍未达到13千米，仅向地心钻进了约0.2%，可见深地探测的难度之大。
我国深地深海勘探开发关键技术和重大装备不断取得新突破，但深层超深层油气勘探开发仍然面临着地质条件复杂、油气成藏机理等基础理论认识不足、高效勘探和规模效益开发难度大等诸多挑战，需要进一步研究攻关。
中国科学院院士高德利介绍，塔里木、四川等盆地深层超深层油气资源丰富，但正在实施的多口深井面临温度高于220摄氏度、压力超过138兆帕等超高温高压难题，以及硫化氢、二氧化碳、氯离子等腐蚀介质形成的极端服役环境挑战。探索深地钻探极限要解决井身结构设计、裸眼井壁稳定、钻具安全控制、管柱防磨减阻和井筒完整保障等多个方面的技术难题，迫切需要对相关工程技术与装备进行攻关创新，以满足深地能源高效开发及地球科学钻探的重大需求。
中国工程院院士孙金声说，在当前正在实施的万米深井工程中，万米超深层地震资料分辨率及成像精度低，井下测控仪器耐超高温超高压能力不足，关键装备、管具、工具等难以满足特深井服役要求，恶性漏失堵漏技术需起下钻更换钻具，超大尺寸井眼“井工程”理论技术不完备等问题，仍禁锢着向地球更深处探索的脚步。
在深地油气生产实践中，油气田企业也遇到多种现实难题。
中国石油油气和新能源分公司原油事业部总经理张辉介绍，在地质勘探方面，西部盆地超深层（克拉苏构造带除外）主要处于区域预探阶段，构造模式、规模储层分布和油气成藏规律仍然认识不清，圈闭落实技术尚不成熟，钻探目标风险大。
在地球物理方面，沙漠、岩层出露等复杂地表导致无法获得高品质地震资料，难以满足深层超深层双复杂条件下构造刻画、断裂系统精细解释、地质体精准识别的需求；高温高压井筒环境下，测井采集、复杂储层测井解释技术仍不成熟，制约了油气藏的准确评价。
在油气开发方面，缝洞型和断控型碳酸盐岩油藏地质条件复杂，储集体精细刻画难，油藏高产不稳产，目前测算采收率不到12%；裂缝性砂岩气藏投入开发水侵控制难度大，见水后产量大幅递减，采收率较无水气藏低，稳产及提高采收率难度大。
在工程技术方面，超深、超高温、超高压、复杂高地应力条件带来了一系列钻完井工程技术难题。钻井周期长、成本高，压力系统复杂，精细控压钻井实施难度大，安全钻井面临诸多挑战。超深层射孔工艺技术，超深、超高温、高地应力碎屑岩改造技术不配套；试油测试不彻底，提产成本高；压力衰减后举升、排水采气工艺尚不成熟。
中国石化油田勘探开发事业部副总经理杜坤介绍，中国石化“深地工程”面临着特深层钻完井基础理论有待完善、特深层地质条件复杂工程风险大、特深层钻完井装备保障能力不足，以及井下工具仪器和井筒工作液存在“卡点”等难题。
向地球深部进军，势在必行。国内油气行业要全力推动深地科技攻关和产业发展，提升油气勘探开发全产业链水平，加快培育未来深地油气产业新质生产力，为保障国家能源安全贡献力量。
孙龙德提出，我国油气勘探开发亟待攻克三个维度的科技前沿问题：从深度上看，陆上从千米迈向万米超深层，海上从1000米水深迈向1500米水深；从尺度上看，特别是进入非常规后，油气储集空间要由微米尺度向纳米尺度延伸；从跨度上看，新一代油气田要大幅提高采收率技术水平，努力向百年建设目标迈进。他建议，强化国家战略引领，统筹规划，加快形成未来深地产业新质生产力；突出科技创新驱动，聚焦攻坚，抢占深层超深层油气科技制高点；发挥新型举国体制，开放协同，建立 “四链”融合发展新模式。
高德利说，要从基础理论、核心技术、多元协同、技术迭代、数智转型等方面共同发力，推动深地钻探再上新台阶。强化基础科学问题研究，研发大型科学装置与大型数值仿真技术，不断创新工程理论和方法，为工程技术进步提供理论基础；加强关键核心技术攻关，重点攻克“卡脖子”技术难题，推动深地钻探与矿产资源开发高质量发展；加强技术体系组成部分相互关系研究，深入挖掘内在潜力，构建多元协同的技术体系，充分发挥整体优势；加强地质与工程一体化研究，提升地质认识与工程技术的迭代速率，将被动的“遭遇战”变为主动的“歼灭战”；加强多学科深度交叉融合，创新数据与机理融合驱动方法，研发智能钻探关键技术与装备，推动深地钻探工程数智化转型。
张辉介绍，勘探技术攻关方面，中国石油在地质理论认识上将攻关地质结构与原型盆地恢复、古老烃源岩成烃机理与资源评价、薄层低孔低渗储层综合表征、超深古老层系油气成藏与保持定量评价等技术方法，形成叠合盆地深层/超深层油气成盆-成烃-成储-成藏综合地质评价技术；在物探技术上将持续提升超深层双复杂构造地震采集、超深层弱信号地层成像、叠前地震多维信息储层预测等技术，推广碳酸盐岩缝洞体预测和走滑断裂识别智能化解释模型，利用AI（人工智能）技术提高解释精度和符合率，保障塔里木、准噶尔、四川等盆地勘探新突破、大发现。
开发技术攻关方面，一方面建立超深油气藏四维地质力学理论体系，实现孔、洞、缝复杂储集体精细三维地质建模；攻关地应力耦合多物理场、多渗透四维数模模拟技术，基于GPU（图形处理器）的数值模拟提速算法，大幅提升油气藏表征精度与计算速度，推进超深层千万级网格建模数模商业化进程。另一方面，研究超深层油气藏注气驱替混相机理，注入水/气重力分异置换剩余油机理，攻关不同注入介质协同、立体井网重力辅助驱替技术，实现油藏采收率进一步提高20个百分点。同时，围绕裂缝型储层剩余气精细表征、减少水封气影响、提高基质储量动用效率等问题，攻关水封气赋存机理与剩余储量多级动用机制，探索超深层气藏提高采收率新技术新方法。
工程技术攻关方面，持续开展深层超深层勘探开发工程技术攻关，形成以万米深地工程技术为代表的核心工程装备、仪器和技术体系，提升重大关键装备自给率和产业链自主可控水平，加快形成重大装备、高端工具、新型材料、专业软件四大产业集群。
杜坤建议，聚焦万米深层地质风险和工程挑战开展技术攻关。开展特深层岩石力学、管柱力学、液体力学等研究，完善特深层钻完井理论，为井筒强化、管柱安全、高效钻进、储层改造等提供理论依据。持续开展超深复杂地层表征、地层压力预测、待钻地层地质因素超前预测等技术攻关，强化深部地层地质工程风险识别，形成基于地质工程一体化的钻井工程方案优化设计技术，提升源头方案设计质量，全过程实时动态优化，确保安全成井。升级配套12000米钻机、研制15000米高性能重载钻机装备；配套高强度、防腐蚀管材，加快攻关高强轻质合金钻杆、抗硫高级套管等；拓展数智技术与传统钻井工程技术深度融合新模式，攻关自动化钻井装备系统，推动钻井技术智能化转型。突破高性能橡胶、耐高温电子元器件技术瓶颈，开发耐高温随钻测量仪器、高效钻头、动力钻具等，攻关耐高温高盐智能绿色环保油田化学新材料，开发超深层钻完井液、水泥浆、酸化压裂液等体系及工艺技术，形成完备的工具仪器及井筒工作液系列。
中国地质调查局油气资源调查中心副主任何远信说，深层超深层是我国油气增储上产的重要领域。塔里木盆地油气矿权空白区多，深层油气资源潜力巨大，是国家公益性油气地质调查工作的重点领域之一。针对盆地深部结构特征不清楚、深层石油地质条件不明确和深层资源潜力与有利勘探方向不明等问题，将持续加大国家财政投入，发挥政府主导、公益性引领作用，推进盆地深层地质结构整体解剖、油气成藏条件及资源潜力评价，推动盆地油气资源接续基地建设。
文章来源：中国石化新闻网
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