时间: 2025-04-29 21:27:10 | 作者: P系列溶剂
4月10日~12日，以“数智深探·绿造未来”为主题的第九届全国石油石化装备产业基地建设与发展大会在四川德阳广汉市举办。参加会议的专家聚焦“两深一非一老”，围绕“万米级”超深层、“千米级”深水、“纳米级”页岩、“百年级”老油气田勘探开发装备供需问题，深入剖析当前石油工程技术装备面临的机遇与挑战，提出一系列具有前瞻性和可操作性的发展策略，为企业的技术创新和产品研制提供了重要参考。
随着常规油气资源慢慢地减少，“两深一非一老”非常规油气复杂储层成为中国油气勘探开发的重点。“两深”指深层、深水，储层埋深大、地质条件复杂、温度和压力极高，给勘探开发带来非常大的技术挑战。“一非”指非常规油气，如页岩油气、致密油气等，其储层特性与常规油气截然不同，传统勘探开发技术难以满足需求。“一老”指老油田，经过长期开采，面临采收率下降、开采成本上升等问题。因此，需要集中力量推进“两深一非一老”油气装备技术创新，为我国油气产业高质量发展提供坚实的技术装备支撑。
全球新增储量30%集中在深层、超深层等地质环境复杂的区域，开发这些区域面临诸多挑战。钻探装备面临大负载、大变速等问题，易引发事故，构建智能运维技术体系是重点和难点。应加强智能钻完井研究，推动AI技术与钻完井工程的融合，发展智能装备，实现装备智能升级和价值重塑。
全球30%的新增储量集中在地质环境复杂的深层、超深层，这里蕴藏着丰富的石油和天然气资源。随人类挑战深海深地极限、开发深层超深层油气资源的步伐加快，钻探装备构成也日趋复杂，机电控高度耦合，极易引发井塌井漏、井喷失控、人员受伤或死亡等重大事故。
钻探装备面临大负载、大变速、超高压、超长作业周期等问题，极限工况导致了钻探装备强振动、强磨损与强冲蚀相互耦合，加速了核心部件磨损、失效，服役安全与可靠性问题更突出。要提高钻探装备可靠性，保障安全运行，钻探装备的智能运维面临前所未有的挑战。
围绕钻探装备高可靠性服役与智能运维需求，构建复杂环境下高端钻探装备虚实融合智能运维技术体系是国内外石油企业研究的重点和难点。虽然科研人员在故障/失效机理、全面感知、健康运维、试验验证等方面开展了研究，但钻探装备智能运维技术仍处于初步阶段。
中国工程院院士张来斌认为，数字孪生作为信息物理系统融合领域的新技术，结合虚拟传感新理论的突破性进展，将成为前沿技术和研究热点。钻探装备在服役过程中面临超深井深、超高泵压、超大负荷、超长周期的挑战，故障/失效机理不清、监检验测试手段不足，导致装备故障、结构伤害损坏等问题频发，极易引发井壁垮塌、油藏污染、井喷失控等重大事故，安全运维保障难的问题日渐凸显。围绕高端钻探装备故障失效机理及表征、虚实融合感知与监检测协同、数字孪生下的异常预警与智能运维不同方向的关键科学问题和技术瓶颈，应形成“机理分析-全面感知-诊断预警-运维决策”全链条钻探装备虚实融合智能运维技术体系，推动智能运维技术落地应用。
石油钻完井装备服务于勘探开发和钻完井工程需求。根据油气资源分布状况、勘探开发现状和工程技术发展状况，中国石油原首席专家秦永和认为，今后石油钻完井装备面临的形势和需求主要体现为：基于深层（深海）的勘探开发，深井超深井（9000米以深）会慢慢的多；基于非常规资源的大规模勘探开发，长水平段水平井会大量增多；基于大量“躺井”的利用，开窗侧钻井会慢慢的变多；基于人力资源的短缺和信息化快速发展，装备“四化（电动化、自动化、数字化和智能化）”会慢慢的快。
秦永和认为，应格外的重视智能钻完井，通过钻完井工程与AI技术有机融合，形成算法和模型，运用AI强大的数据分析能力和业务学习能力，解决钻完井工程设计、施工、决策、控制等方面的难题，从而大幅度提高钻完井效率、储层钻遇率和油气采收率。我国智能钻完井理论与技术发展迅速，与国外同处于钻完井智能化发展初期。加快AI技术与钻完井工程的深层次地融合，实现智能钻完井技术的推广是重中之重。占领智能钻完井研究和应用高地，急需增强智能化意识，学习大数据、算法、模型知识，攻克数据治理、模型迁移、模型解释、机理-数据融合等难题。
机械工业仪器仪表综合技术经济研究所所长欧阳劲松表示，人机一体化智能系统需要新一代信息技术与先进制造技术深层次地融合。制造是本体，信息技术赋能制造本体，推进人机一体化智能系统高水平质量的发展必须在制造知识、制造载体、制造手段三方面下功夫。人机一体化智能系统深度推进要关注生产制造智能化和装备智能化，着重关注装备数字化和智能检测装备。企业实施人机一体化智能系统的关键是夯实数据基础，重视制造数据的互联互通互操作。数字技术与装备全生命周期深层次地融合，实现装备智能升级和价值重塑。装备数字化旨在发展具备状态感知、泛在互联、决策优化、自主执行、虚实融合、高效率节约能源等特征的智能装备，构建物理装备+数据资产的新价值体系。装备智能化的布局要面向制造业的智能检测装备，重点围绕工艺实施、质量管控、设备正常运行管理、安全环境监视测定等智能检测需求，开发具有融合感知、自主分析、实时反馈等智能特征的在线、临床、嵌入等智能检测装备。
中国石油油田技术服务公司高级专家翟尚江认为，石油工程装备要重点推广的技术包括全面实现电动化，即动力、部件执行机构均用电动控制元器件；90DB及以下钻机的绞车、顶驱、钻井泵、转盘实现直驱，大马力五缸钻井泵、压裂泵实现半直驱；推广应用机械视觉、激光雷达、红外雷达、光纤声波等非接触、外接触智能传感器，大幅度的提高数据采集的可靠性；单体装备信息采集、存储、传输、控制本地化，通过5G、6G技术实现无线传输技术组网，缩短拆安时间，提高传输可靠性。
我国石油工程装备已实现部分自动化、半自动化，但要实现智能化仍面临诸多难题。制造业、科研院所、高校、用户之间需要强化协同合作，探索新路径，推动装备向电动化、自动化、数字化、智能化发展，聚焦装备技术创新，共同推进装备升级，打破国外技术壁垒，带动产业链上下游协同发展，提升勘探开发装备保障能力。
“两深一非一老”是油气勘探开发的核心阵地，资源蕴藏总量大，具备极大的发展潜力。
面对老油气田装备在长时间运行中暴露的老化与技术问题，中国石油大庆油田井下作业分公司专家李庆华认为，大修自动化装备需求与升级方向是实现大修钻台自动施工、地面自动施工、全流程智能控制；取套自动化装备需求与升级方向是配备车载式液压取套修井机、取套顶驱集成系统装备二层平台，提高管内作业施工效率；小修自动化装备需求与升级方向是提高起下管杆速率，解决大直径工具起下问题，加强完善井控应急设备，利用AI实现流程自动化；压裂装备需求与升级方向是电驱压裂装备车载化配套、智能化压裂装备配套、移动储能供电装备配套；射孔装备需求与升级方向是解决防喷立管安装难题，探索射孔器自动化转运装置。
从一代自动化钻机到一键式人机交互自动化钻机，再到15000米智能化深井钻机；从柴驱压裂车到大功率电驱压裂橇；从气井带压作业装备全靠进口到远距地面操控自动化气井带压作业机全面实现国产化；从液动连续油管作业机到电液复合驱动等，我国石油工程装备实现了部分施工的自动化、半自动化，推动了装备发展进步。
面对“两深一非一老”勘探开发的新形势，推动石油工程装备实现智能化还面临许多难题。翟尚江认为，日趋严格的安全环保新要求、日新月异的工业信息新技术，亟须制造企业、科研院所、高校、用户之间强化协同合作，探索发展新路径，推动我们国家工程技术装备向电动化、自动化、数字化、智能化方向发展，精心打造石油装备利器，为打赢勘探开发进攻战提供坚强装备保障。“万米级”超深层面临的主体问题：在钻井方面主要体现为动力钻具、旋转导向、震击器、垂直钻井工具等不能满足抗温抗压要求；钻井液循环温度高，造成钻井泵等易损件用量大；指重表传感器指示精度不够。在测井方面主要体现为随钻测井仪器抗温不能满足规定的要求，射孔工具抗压不能满足规定的要求。在试油方面主要体现为井下封隔器抗高温密封、开关阀高压下不可靠，对测试管柱密封安全要求高。在井下作业方面主要体现为修井作业抗高温度高压力的井下工具还不完善。“千米级”深水面临的主体问题是能满足1000米以上深水作业需要的高的附加价值半潜式钻井平台和钻井船，其关键配套设备对安全性、可靠性的要求极高，当前基本被国外供应商垄断。“纳米级”非常规页岩油气开发面临的主体问题是钻井的水平段慢慢的变长，向3000米及以上迈进，由此带来测井、射孔等问题；在生产组织方面，部分区域不能连续24小时施工，压裂施工供电成问题；在井下智能监控方面，不能实时监控井下压裂状况，指导压裂施工；压裂过程产生的套管变形问题，降低了水平段增产的能力。“百年级”老油气田面临的主体问题是找到剩余油后，如何用工程手段提高剩余油可采率，老井侧钻和修井怎么样提高作业效率、降低作业成本。
翟尚江认为，石油工程智能装备要响应国家号召，向绿色低碳清洁用能方向发展。智能化发展方面，要推广先进的通信、网络、数字化技术和智能传感设备、检测技术，打造智能化装备系统。提速提效方面，要检视各专业施工工艺流程，关注尚未实现自动化的作业流程，运用先进装备技术，推动新工艺新技术应用，实现作业提速提效。电动化发展方面，要以实现智能化为目标，以提升自动化控制精准度为目的，促进自动化工具设备由液动向电动化方向发展。别的方面，要围绕解决抗高温抗高压、装备体积大重量大等问题，思考应用新材料新技术新设计解决难题。
中国石化石油工程公司基于涪陵页岩气、济阳页岩油示范区积累的丰富工程实践经验，积极创新高端技术装备，探索装备管理运行新模式，推进信息化数智化技术深层次地融合，支撑“两深一非一老”高效勘探开发，年钻井进尺超千万米、压裂段数超万段，全力打造了特深层、页岩油气、致密油气、煤层气等勘探开发集成配套技术，服务保障了普光元坝超深酸性气田、涪陵页岩气田、顺北深地工程等重大产能建设项目，并加快拓展油藏综合一体化服务、高端仪器仪表制造、核心钻井液化学助剂研发生产等业务。在钻井、定测录、压裂、物探等关键装备上创新管理新模式，钻井管柱自动化装备等都有不错表现。中国石化石油工程公司物资装备部经理高峰表示，要强化与装备、仪器、工具等研发制造头部企业战略合作，持续聚焦装备技术创新，充分的发挥“大科研”模式优势，针对工程技术服务和施工难题开展联合攻关，共同推进重大关键装备、仪器、工具的科学技术进步和产品迭代，打破国外技术壁垒，不断突破“卡脖子”关键核心技术瓶颈，带动产业链上下游协同发展，提升勘探开发装备保障能力。
截至目前，全球已开发深水油气田1400余个，整体处于超深水快速上产阶段，预计2030年深水油气产量将达到8.5亿吨油当量。展望未来，海洋能源开发呈现从浅海走向深水/超深水、从近海跨向远海、从一般海洋环境迈向恶劣海洋环境和极地海洋环境、从水面转向水下、从单一能源开发转向多能源融合开发、从传统生产方式转向数字化技术生产发展等趋势。
全球海洋油气资源的40%分布在深水区，近10年全球新发现的大型油气田，深水油气田发现数量和储量占比均为70%，深水已成为全世界油气资源的重要接替区。预计未来10~20年，全球油气产量一半来自海上，其中深水占35%。
截至目前，全球已开发深水油气田1400余个，整体处于超深水快速上产阶段，大多分布在在美国墨西哥湾、巴西、西非等国家及地区，预计2030年深水油气产量将达到8.5亿吨油当量。全球深水油气开发已突破3000米水深，导管架平台、顺应塔平台、张力腿平台（TLP）、单柱式平台（SPAR）、船型和圆筒型浮式生产储卸油装置（FPSO）、水下生产系统等多种型式油气开发装备已成功应用。
中国海油作为海洋能源工程的主力军，以应用场景为牵引，一体化推进“产、学、研、检、用”，构建高效协同的科学技术创新生态。通过创新引领、技术驱动，以深水油气能源开发重大技术装备为重点，在“水面、水中、水下、井下”全面布局，初步建成覆盖较为完整的海洋油气能源技术和装备体系，具备了1500米超深水油气工程设计建设能力，实现了历史性跨越。中国海油大力推动深水发展的策略，积极布局“五型六船”深海工程装备，组成中国深海油气开发的“联合舰队”，作业能力初步达到3000米水深，有效支撑了流花16-2、陵水17-2、流花11-1等一批我国深水大油气田勘探开发。该公司建设形成了“FPSO+水下生产系统”“FPSO+深水导管架”“陆上终端+半潜式生产平台+水下生产系统”“陆上终端+导管架+水下生产系统”等4种适用于南海深水油气资源经济高效开发的典型模式，具备了1500米水深油气资源自主经济高效开发能力。
“深水油气勘探开发成本巨大，重大技术装备面临很多挑战。”中国海油工程技术部副总经理蔡元浪认为，“目前我国深水油气勘探开发水平与国际领先水平还有一定差距，产业要发展，建立完善产业链尤为关键，深水勘探已成为全世界油气增储的重点和热点，亟须通过技术突破实现高效开发。”他建议，要坚持系统思维，建设深海能源系统性工程技术能力；坚持自主可控，打造深海能源装备自立自强产业链；坚持集成创新，培育深海能源装备高端新质生产力；坚持数智驱动，激发深海能源装备价值创造新动能；坚持绿色低碳，构建深海能源装备可持续发展新格局。
展望未来，蔡元浪认为，海洋能源开发的总体趋势呈现从浅海走向深水/超深水，从近海跨向远海，从一般海洋环境迈向恶劣海洋环境和极地海洋环境，从水面转向水下，从单一能源开发转向风能、光伏、潮汐能等多能源融合开发，从传统生产方式转向数字化技术生产发展，实现海洋能源开发与保护的平衡增益。面对海洋空间重叠利用率低、独立开发成本居高不下等问题，能够最终靠建设多能融合的海上综合能源体促进海洋集约高效利用，实现1+1＞2的效果，这是我国海上能源体系建设领域实现换道超车的关键路径。立足海上“油气+”能源基础和产业优势，就地消纳风能、光伏、潮汐能、温差能、波浪能等绿色能源，生产氢、氨、甲醇、氦、锂，推动应急体系共建、装备设施共用、技术转化复用、多能融合产业链协同发展，加快实现油气增储上产、从“综合”走向“中和”，加速构建新型海洋能源体系，培育海洋能源工程新质生产力。
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