隨著常規油氣資源逐漸減少，“兩深一非一老”非常規油氣復雜儲層成為我國油氣勘探開發的重點。“兩深”指深層、深水，儲層埋深大、地質條件復雜、溫度和壓力極高，給勘探開發帶來巨大的技術挑戰。“一非”指非常規油氣，如頁巖油氣、致密油氣等，其儲層特性與常規油氣截然不同，傳統勘探開發技術難以滿足需求。“一老”指老油田，經過長期開采，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”油氣裝備技術創新，為我國油氣產業發展提供堅實的技術裝備支撐。

盡快構建復雜環境下高端鉆探裝備虛實融合智能運維技術體系

全球新增儲量30%集中在深層、超深層等地質環境復雜的區域，開發這些區域面臨諸多挑戰。鉆探裝備面臨大負載、大變速等問題，易引發事故，構建智能運維技術體系是重點和難點。應加強智能鉆完井研究，推動AI技術與鉆完井工程的融合，發展智能裝備，實現裝備智能升級和價值重塑。

全球30%的新增儲量集中在地質環境復雜的深層、超深層，這里蘊藏著豐富的石油和天然氣資源。隨著人類挑戰深海深地極限、開發深層超深層油氣資源的步伐加快，鉆探裝備構成也日趨復雜，機電控高度耦合，極易引發井塌井漏、井噴失控、人員傷亡等重大事故。

鉆探裝備面臨大負載、大變速、超高壓、超長作業周期等問題，極限工況導致了鉆探裝備強振動、強磨損與強沖蝕相互耦合，加速了關鍵部件磨損、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。

圍繞鉆探裝備高可靠性服役與智能運維需求，構建復雜環境下高端鉆探裝備虛實融合智能運維技術體系是國內外石油企業研究的重點和難點。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仍處于初步階段。

中國工程院院士張來斌認為，數字孿生作為信息物理系統融合領域的新技術，結合虛擬傳感新理論的突破性進展，將成為前沿技術和研究熱點。鉆探裝備在服役過程中面臨超深井深、超高泵壓、超大負荷、超長周期的挑戰，故障/失效機理不清、監檢測手段不足，導致裝備故障、結構損傷等問題頻發，極易引發井壁垮塌、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、虛實融合感知與監檢測協同、數字孿生下的異常預警與智能運維不同方向的關鍵科學問題和技術瓶頸，應形成“機理分析-全面感知-診斷預警-運維決策”全鏈條鉆探裝備虛實融合智能運維技術體系，推動智能運維技術落地應用。

石油鉆完井裝備服務于勘探開發和鉆完井工程需求。根據油氣資源分布狀況、勘探開發現狀和工程技術發展情況，中國石油原首席專家秦永和認為，今后石油鉆完井裝備面臨的形勢和需求主要表現為：基于深層（深海）的勘探開發，深井超深井（9000米以深）會越來越多；基于非常規資源的大規模勘探開發，長水平段水平井會大量增多；基于大量“躺井”的利用，開窗側鉆井會越來越多；基于人力資源的短缺和信息化快速發展，裝備“四化（電動化、自動化、數字化和智能化）”會越來越快。

秦永和認為，應高度重視智能鉆完井，通過鉆完井工程與AI技術有機融合，形成算法和模型，運用AI強大的數據分析能力和業務學習能力，解決鉆完井工程設計、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發展迅速，與國外同處于鉆完井智能化發展初期。加快AI技術與鉆完井工程的深度融合，實現智能鉆完井技術的推廣是重中之重。占領智能鉆完井研究和應用高地，急需增強智能化意識，學習大數據、算法、模型知識，攻克數據治理、模型遷移、模型解釋、機理-數據融合等難題。

機械工業儀器儀表綜合技術經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與先進制造技術深度融合。制造是本體，信息技術賦能制造本體，推進智能制造高質量發展必須在制造知識、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注生產制造智能化和裝備智能化，重點關注裝備數字化和智能檢測裝備。企業實施智能制造的關鍵是夯實數據基礎，重視制造數據的互聯互通互操作。數字技術與裝備全生命周期深度融合，實現裝備智能升級和價值重塑。裝備數字化旨在發展具備狀態感知、泛在互聯、決策優化、自主執行、虛實融合、高效節能等特征的智能裝備，構建物理裝備+數據資產的新價值體系。裝備智能化的布局要面向制造業的智能檢測裝備，重點圍繞工藝實施、質量管控、設備運行管理、安全環境監測等智能檢測需求，開發具有融合感知、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。

中國石油油田技術服務公司高級專家翟尚江認為，石油工程裝備要重點推廣的技術包括全面實現電動化，即動力、部件執行機構均用電動控制元器件；90DB及以下鉆機的絞車、頂驅、鉆井泵、轉盤實現直驅，大馬力五缸鉆井泵、壓裂泵實現半直驅；推廣應用機械視覺、激光雷達、紅外雷達、光纖聲波等非接觸、外接觸智能傳感器，大幅提升數據采集的可靠性；單體裝備信息采集、存儲、傳輸、控制本地化，通過5G、6G技術實現無線傳輸技術組網，縮短拆安時間，提高傳輸可靠性。

推動石油工程技術裝備向電動化、自動化、數字化、智能化發展

我國石油工程裝備已實現部分自動化、半自動化，但要實現智能化仍面臨諸多難題。制造業、科研院所、高校、用戶之間需要強化協同合作，探索新路徑，推動裝備向電動化、自動化、數字化、智能化發展，聚焦裝備技術創新，共同推進裝備升級，打破國外技術壁壘，帶動產業鏈上下游協同發展，提升勘探開發裝備保障能力。

“兩深一非一老”是油氣勘探開發的核心陣地，資源蘊藏總量大，具備極大的發展潛力。

面對老油氣田裝備在長期運行中暴露的老化與技術問題，中國石油大慶油田井下作業分公司專家李慶華認為，大修自動化裝備需求與升級方向是實現大修鉆臺自動施工、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、取套頂驅集成系統裝備二層平臺，提高管內作業施工效率；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，進一步完善井控應急設備，利用AI實現流程自動化；壓裂裝備需求與升級方向是電驅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；從柴驅壓裂車到大功率電驅壓裂橇；從氣井帶壓作業裝備全靠進口到遠距地面操控自動化氣井帶壓作業機全面實現國產化；從液動連續油管作業機到電液復合驅動等，我國石油工程裝備實現了部分施工的自動化、半自動化，推動了裝備發展進步。

面對“兩深一非一老”勘探開發的新形勢，推動石油工程裝備實現智能化還面臨許多難題。翟尚江認為，日趨嚴格的安全環保新要求、日新月異的工業信息新技術，亟須制造企業、科研院所、高校、用戶之間強化協同合作，探索發展新路徑，推動我國工程技術裝備向電動化、自動化、數字化、智能化方向發展，精心打造石油裝備利器，為打贏勘探開發進攻戰提供堅強裝備保障。“萬米級”超深層面臨的主要問題：在鉆井方面主要表現為動力鉆具、旋轉導向、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為井下封隔器抗高溫密封、開關閥高壓下不可靠，對測試管柱密封安全要求高。在井下作業方面主要表現為修井作業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米以上深水作業需要的高附加值半潛式鉆井平臺和鉆井船，其關鍵配套設備對安全性、可靠性的要求極高，當前基本被國外供應商壟斷。“納米級”非常規頁巖油氣開發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；在生產組織方面，部分區域不能連續24小時施工，壓裂施工供電成問題；在井下智能監控方面，不能實時監控井下壓裂狀況，指導壓裂施工；壓裂過程產生的套管變形問題，降低了水平段增產的能力。“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，老井側鉆和修井如何提高作業效率、降低作業成本。

翟尚江認為，石油工程智能裝備要響應國家號召，向綠色低碳清潔用能方向發展。智能化發展方面，要推廣先進的通信、網絡、數字化技術和智能傳感設備、檢測技術，打造智能化裝備系統。提速提效方面，要檢視各專業施工工藝流程，關注尚未實現自動化的作業流程，運用先進裝備技術，推動新工藝新技術應用，實現作業提速提效。電動化發展方面，要以實現智能化為目標，以提升自動化控制精準度為目的，促進自動化工具設備由液動向電動化方向發展。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，思考應用新材料新技術新設計解決難題。

中國石化石油工程公司基于涪陵頁巖氣、濟陽頁巖油示范區積累的豐富工程實踐經驗，積極創新高端技術裝備，探索裝備管理運行新模式，推進信息化數智化技術深度融合，支撐“兩深一非一老”高效勘探開發，年鉆井進尺超千萬米、壓裂段數超萬段，全力打造了特深層、頁巖油氣、致密油氣、煤層氣等勘探開發集成配套技術，服務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能建設項目，并加快拓展油藏綜合一體化服務、高端儀器儀表制造、核心鉆井液化學助劑研發生產等業務。在鉆井、定測錄、壓裂、物探等關鍵裝備上創新管理新模式，鉆井管柱自動化裝備等都有不錯表現。中國石化石油工程公司物資裝備部經理高峰表示，要強化與裝備、儀器、工具等研發制造頭部企業戰略合作，持續聚焦裝備技術創新，充分發揮“大科研”模式優勢，針對工程技術服務和施工難題開展聯合攻關，共同推進重大關鍵裝備、儀器、工具的科技進步和產品迭代，打破國外技術壁壘，不斷突破“卡脖子”關鍵核心技術瓶頸，帶動產業鏈上下游協同發展，提升勘探開發裝備保障能力。

深水已成為全球油氣增儲的重點和熱點，亟須通過技術裝備突破實現高效開發

截至目前，全球已開發深水油氣田1400余個，整體處于超深水快速上產階段，預計2030年深水油氣產量將達到8.5億噸油當量。展望未來，海洋能源開發呈現從淺海走向深水/超深水、從近海跨向遠海、從一般海洋環境邁向惡劣海洋環境和極地海洋環境、從水面轉向水下、從單一能源開發轉向多能源融合開發、從傳統生產方式轉向數字化技術生產發展等趨勢。

全球海洋油氣資源的40%分布在深水區，近10年全球新發現的大型油氣田，深水油氣田發現數量和儲量占比均為70%，深水已成為全球油氣資源的重要接替區。預計未來10~20年，全球油氣產量一半來自海上，其中深水占35%。

截至目前，全球已開發深水油氣田1400余個，整體處于超深水快速上產階段，主要集中在美國墨西哥灣、巴西、西非等國家及地區，預計2030年深水油氣產量將達到8.5億噸油當量。全球深水油氣開發已突破3000米水深，導管架平臺、順應塔平臺、張力腿平臺（TLP）、單柱式平臺（SPAR）、船型和圓筒型浮式生產儲卸油裝置（FPSO）、水下生產系統等多種型式油氣開發裝備已成功應用。

中國海油作為海洋能源工程的主力軍，以應用場景為牽引，一體化推進“產、學、研、檢、用”，構建高效協同的科技創新生態。通過創新引領、技術驅動，以深水油氣能源開發重大技術裝備為重點，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和裝備體系，具備了1500米超深水油氣工程設計建設能力，實現了歷史性跨越。中國海油大力推動深水發展戰略，積極布局“五型六船”深海工程裝備，組成中國深海油氣開發的“聯合艦隊”，作業能力初步達到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。該公司建設形成了“FPSO+水下生產系統”“FPSO+深水導管架”“陸上終端+半潛式生產平臺+水下生產系統”“陸上終端+導管架+水下生產系統”等4種適用于南海深水油氣資源經濟高效開發的典型模式，具備了1500米水深油氣資源自主經濟高效開發能力。

“深水油氣勘探開發成本巨大，重大技術裝備面臨很多挑戰。”中國海油工程技術部副總經理蔡元浪認為，“目前我國深水油氣勘探開發水平與國際先進水平還有一定差距，產業要發展，建立完善產業鏈尤為關鍵，深水勘探已成為全球油氣增儲的重點和熱點，亟須通過技術突破實現高效開發。”他建議，要堅持系統思維，建設深海能源系統性工程技術能力；堅持自主可控，打造深海能源裝備自立自強產業鏈；堅持集成創新，培育深海能源裝備高端新質生產力；堅持數智驅動，激發深海能源裝備價值創造新動能；堅持綠色低碳，構建深海能源裝備可持續發展新格局。

展望未來，蔡元浪認為，海洋能源開發的總體趨勢呈現從淺海走向深水/超深水，從近海跨向遠海，從一般海洋環境邁向惡劣海洋環境和極地海洋環境，從水面轉向水下，從單一能源開發轉向風能、光伏、潮汐能等多能源融合開發，從傳統生產方式轉向數字化技術生產發展，實現海洋能源開發與保護的平衡增益。面對海洋空間重疊利用率低、獨立開發成本居高不下等問題，可以通過建設多能融合的海上綜合能源體促進海洋集約高效利用，實現1+1＞2的效果，這是我國海上能源體系建設領域實現換道超車的關鍵路徑。立足海上“油氣+”能源基礎和產業優勢，就地消納風能、光伏、潮汐能、溫差能、波浪能等綠色能源，生產氫、氨、甲醇、氦、鋰，推動應急體系共建、裝備設施共用、技術轉化復用、多能融合產業鏈協同發展，加快實現油氣增儲上產、從“綜合”走向“中和”，加速構建新型海洋能源體系，培育海洋能源工程新質生產力。

-----------------------------------------------本文摘自《中國石化報》