高端访谈 l 中国工程院院士、油气田开发地质与开发工程专家李阳：绿色低碳开发是油气生产方式的变革

李阳：在直接回答这一问题之前，我想先就油田开发技术的发展情况做一个回顾。

胜利油田是我国比较复杂的陆相沉积油田，断层发育被喻为一个摔碎的盘子，又踢了一脚，开发难度大。陆相油田注水开发理论和技术为油田的注水开发提供了支撑。进入高含水开发阶段，油田递减加快，怎样攻克控制含水上升、实现稳产的技术成为重大需求。为此，我们研究提出了“分隔控油”剩余油富集机理的认识，围绕剩余油分布规律，研究形成了水平井等挖潜技术，打开了油田开发新局面，实现了胜利油田持续稳产。

塔河油田是我国发现的第一个特大型深层海相油田，储集空间为裂缝和溶洞型碳酸盐岩，流体流动规律不同于碎屑岩，怎样开发好这类油田，国内外罕见成功实例和经验。为了开发好这一新类型油田，我们自主创新、原始创新，开展了超深层碳酸盐岩缝洞型油藏开发理论和开采技术的研究工作，揭示了缝洞体成因机制和自由流-渗流耦合的流体流动规律，形成了超深层缝洞储集体识别与建模、数模技术，研究了注水开发和注氮气开发关键技术，为此类油气藏高效开发提供了理论和技术支撑。

从上看出，油田的开发技术是不断进步的。目前这些油田经过多年的开采，油田含水高，产量递减大，设备设施老化，能耗物耗高，尾废排放量大，实现绿色高质量发展面临诸多挑战。

我国经济正向高质量发展阶段迈进，油气田绿色高质量开发是必然趋势，这就要求油气行业不仅要多提供绿色能源，同时要发展绿色低碳开发技术，通过技术创新，构建绿色、清洁、循环的油气开发技术体系。

对于怎样实现绿色低碳开发的问题，近年来，我们开展了一些研究工作。2015年—2016年，开展了碳约束条件下我国油气开发利用优化研究，聚焦油气藏绿色低成本开发工程前沿技术，探寻能源革命和低油价背景下，油气产业可持续发展之路；2018年，开展了油气藏绿色低成本开发关键技术项目研究。今年，又在中国工程院支持下，开展了重大战略研究与咨询项目“油气资源评价及绿色低碳油气田建设战略研究”课题。从研究成果来看，油田绿色低碳开发是一场油气生产方式的变革，其发生与发展是国家能源安全战略的要求，也是油田企业可持续发展的内生动力，还是建设美丽中国的必然选择。

油田绿色低碳开发受多因素机制的驱动和约束，既要以多产油气保障国家油气安全为责任，提高资源动用率、采收率，又要降低成本、效益开发，同时实现节能减排、绿色低碳。如何绿色发展，实现稳油增气与减排目标，三者应整体优化，协同耦合，重点做好以下工作：

一是聚焦油气开发主体，实现产量最大化。以开发油藏为研究对象，揭示不同类型油藏流体流动及其演化机制，明确油藏高效动用潜力及治理策略，保持效益产量规模。二是变革油气生产流程。剖析开发全流程能耗热耗痛点，找准绿色能源替代着力点，治理效率低下的难点，提高能源利用效率，降低吨油能耗和生产成本。三是强化生产过程中尾废的综合利用。基于“产量-生产尾废-资源利用”循环模式，实现油气开发过程中的“气、水、热、固”资源化循环利用，变废为宝、化害为利，减少甚至消除对环境的影响。四是加快推进二氧化碳驱油与埋存技术发展。二氧化碳驱作为可以大幅度提高采收率的技术，即可以大幅度增加原油产量，又可实现二氧化碳埋存与增油的双赢。五是加强技术创新，研发一批新的技术。一方面创新发展微生物、纳米等新的绿色开发技术，另一方面创新一批节能减排、尾废利用等工艺技术和设备，提高尾废资源化利用率，减少对环境影响。

总之，我非常有信心，通过新技术创新应用，能够将“黑油”转变为“绿油”，实现油田绿色高质量开发。

李阳：正如你所说的，国际社会都把CCUS技术列入应对气候变化的关键技术之一，我国也把CCUS作为实现“双碳”目标的重要技术措施。为了推动CCUS技术发展，许多国家出台了CCUS技术专项支持计划，因此CCUS技术已经成为区域、国家间合作的重要技术领域，也成为技术竞争的高点。

我国实现“双碳”目标，任务重，时间紧，减排强度大，发展CCUS技术和产业是必然选择。从2012年开始至今，课题组开展了《CCS/CCUS技术前景与在新能源中的定位及应用》《环境容量对煤油气资源开发的约束》《二氧化碳捕集与提高油气采收率前沿工程技术发展战略研究》等工程院战略咨询课题，同时开展了碳捕集技术、驱油埋存一体化技术研究。随着研究工作的进展，我们对CCUS在碳减排中的作用、技术和产业化发展的认识不断加深，研发了一批新的技术。

一是CCUS在碳中和战略中的地位更加清晰。CCUS技术的定位已由单纯的CO2减排技术发展为支撑能源安全和经济发展的重要战略性技术，为化石能源转型提供支撑。我国能源消费结构中化石能源占到80%以上，并且以煤炭为主，CCUS与煤电结合，可以实现煤炭低碳利用，还可以防止大量的基础设施废弃而导致投入沉没；CCUS是实现钢铁、化工等行业深度脱碳的技术，能保障实现近零排放；CCUS技术耦合新能源发展，形成多能互补模式，保障国家能源体系稳定安全。对于CCUS对碳减排贡献度，我们课题组在研究工作中建立了基于能源生产、消费及CCUS之间的交互关系模型，形成了CCUS固碳的计算方法和模型，预测2030年碳达峰后CCUS技术将进入大规模应用阶段，2060年，CCUS技术减排贡献量可达到10亿吨。

二是经过数十年研发，CCUS技术发展步伐加快，具备了规模示范应用条件。在捕集技术方面，形成针对不同浓度排放源的捕集技术，成本不断下降，在煤电、石化等行业开展了示范应用。在驱油利用技术方面，这是目前最为经济可行的大规模碳利用和埋存方式，技术成熟，在油田驱油和页岩油压裂等领域开展了示范应用。在咸水层封存方面，开展了地质评价研究及现场实验工作。在化学化工利用技术方面，新技术不断涌现，工程化项目不断增加，CCUS产业呈现集群化发展趋势。

在CCUS发展过程中，要做好两个方面研究。一是做好利用“U”这篇文章，通过利用技术的研发引领，建立CO2利用技术的理论和技术体系，既可以变废为宝，增加收益，又可以实现减排。二是抓住“捕集、利用和产业”三个关键环节，加快技术的研发和产业发展。CO2捕集技术研发方兴未艾，第二代技术在加快研发。以离子液吸收剂、相变吸附剂、膜分离吸附等新一代捕集溶剂研究进展加快，生物质能BECCS、空气直接捕集DACCS等颠覆性技术研究成为热点。在利用方面，CO2驱油技术研究重心逐步向着驱油封存协同转变；生产流程重塑、全链集成拓展CO2化工利用、生物利用、矿化利用等多途径技术方向逐步明朗，部分技术进入中小型示范阶段。中国石化齐鲁石化-胜利油田百万吨CCUS示范项目初步建成，对国内CCUS规模化应用起到示范效应，石油石化、煤炭电力、水泥钢铁等行业均已加快CCUS产业化部署。在产业发展方面，以含油气盆地为中心具有驱油和封存利用的优势和条件，我国渤海湾、苏北、准噶尔、鄂尔多斯等盆地CO2驱油和封存发展前景广阔，将会率先形成产业集群。随着国家“双碳”目标的实施，在有关政策、法规和金融的支持下，CCUS产业化必将快速发展，成为一项新兴的产业，为国家“碳达峰碳中和”目标完成做出重要贡献。

李阳：深层已成为我国油气增储上产的重要领域。以塔河油田、库车山前克拉2气田为标志，在四川、塔里木、鄂尔多斯盆地均发现了大型油气田，为我国石油工业发展拓宽了领域。目前，我国深层油气勘探开发进入了规模增储上产阶段。

据2020年全国油气矿产储量通报数据，我国已发现深层油田30余个，累计探明石油地质储量近40亿吨；已发现深层气田50余个（含海域），累计探明天然气地质储量近5万亿立方米。中国石化顺北特深断溶体油气藏埋深达到8000米，现已建成产能102万吨。

深层油气勘探开发离不开工程技术的支撑。近年来，我国深层钻井、测试、开发技术不断突破深度界限，30余口井深度超过8000米。研究表明，深层、超深层具有丰富的油气潜力及增储上产前景。根据国土资源部资料，深层油气资源量分别占全国待探明储量的30%、65%。由于深层含油气盆地油气埋藏深、经历了复杂的构造运动改造，储量品位较低、产能较低，储层超高温、超高压等因素，高效勘探和有效开发存在诸多挑战：一是资源主要分布在叠合盆地，储层埋藏深、地层时代老、储集类型多，地震波场复杂，构造和储层识别难度大。塔里木盆地大于5000米埋深的油气探明储量占总探明储量的80%以上。储集类型发育碳酸盐岩和碎屑岩，深层海相碳酸盐岩地层时代老，主要为发育古生界储层，一般分为礁滩相、岩溶、白云岩和裂缝4类，构造、层序、岩相、流体与时间等多因素控制了储层的形成与发育；深层碎屑岩储层受埋藏史、地温场、压力演化和成岩作用等多因素控制，孔隙类型多样，以残余粒间孔为主。复杂的油气藏特征造成地震波场复杂，给储层预测、目标评价，开发方式研究提出了极大挑战。二是压力系统复杂，建井难度大。深层油气钻探普遍存在复杂的地形地貌、地层岩性、压力系统、储层流体和工程力学的挑战，钻探工程面临钻速慢、周期长、成本高、风险大和工程质量控制等难题，对钻井提速、钻井液和固井提出了更高要求。大多储层需改造才能获得有效产能。有效改造是提高单井产量与经济效益的关键，在深层油气勘探开发中发挥着越发重要的作用。

因此，必须加强深层勘探开发技术研究。一是油气勘探理论及评价技术研究，攻关多期叠加改造条件下油气形成的地质条件、赋存富集机理及地质评价技术。二是油气开发技术攻关。加强储集空间、岩石物理、流动规律研究，形成适合油藏特点的高效开发模式，提高开发效益。三是工程技术与装备研发。加强深层地震采集与处理技术、地质工程环境因素预测、钻完井及储层改造技术的研究，形成支撑深层油气高效勘探开发的关键工程技术。

上游板块的发展正由“资源扩张型”转向“降本增效型”。随着勘探开发理论的发展和探测技术的进步，向更深、更古老层系寻找油气资源已经成为国际油气公司的重要目标，深层勘探开发技术也成为国际石油技术研发的热点，我们应统筹布局，协同攻关，占领技术制高点。

李阳：我国油气工业肩负着保障国家油气安全和油气田绿色高质量开发的重任。作为一名石油开发科技工作者，时刻关注和推动提高油气资源动用率、油气采收率、油气绿色开发的科学技术研究工作，为稳油增气、减排降本提供技术支撑，这也是我科研工作的重点。

一是战略新领域提高储量动用率技术，这是稳油增气的基础。油气行业属于资源性行业，资源型企业的发展必须不断的增加资源量。我的体会是必须把增储和建产放在工作的首位，持续增加地质储量、可采储量，增加油气产量。近年来深层、深水、非常规已成为我国增储上产的新领域，支撑原油稳定、天然气快速发展。但这些领域油气藏类型多，储层岩性复杂，储层识别、油气开发难度大，储量动用率低。怎样有效开发这些油气田，提高储量动用率、提高单井产能，需要新的技术。

二是提高老油田采收率基础理论和技术研究，这是保障国内原油产量2亿吨的基础。我国东部老油田历经50多年开采，由于陆相油田的非均质特性，整体采收率较低，2018年底平均采收率为29.2%，70%的油未被采出，提高采收率潜力大。虽然我国的注水开发和化学驱技术处于国际领先水平，但进一步提高采收率需要新的理论和技术的支撑。为了加强技术的研发和应用，应注重先导实验工作，这是油气发展规划、成果转化的重要环节。我在中国石化油田部工作期间，组织了17项大幅度提高采收率先导实验，有些试验达到“采收率突破50%、挑战60%”的目标。

三是绿色开发技术。刚才已经提到，绿色低碳开发是油气生产方式的一场革命。如何构建绿色低碳开发技术体系，如何建设绿色低碳油气田，需要从节能降耗、用能方式、开发模式、生产体系、工艺优化、产业发展、政策生态等多个方面进行创新研究，才能把油气上游业务建设成绿色低碳的行业典范。

四是前沿工程技术与装备发展，这是降本提效和减排的技术保障。工程技术是降本减排的关键，非常规开发需要新技术，节能减排需要新技术，固废的资源化利用也需要新技术。目前我们的技术距需求仍有很大的差距，特别是与世界先进国家相比，我国在核心技术和关键装备上有着明显差距，需加快核心技术研发，解决“卡脖子”难题，服务于勘探开发和绿色开发。

当然，做好这些科学研究需要科研人才，不管是基础研究，还是核心技术、关键装备以及新材料等研究，都需要人才。我在胜利油田工作期间，深刻认识到无论是科研岗位，还是管理岗位，都应把人才培养放在工作的中心位置，推进科技人才，特别是顶尖人才的成长。要注重搭建平台，加强科技创新实验室和工程中心建设。当时胜利油田建成了提高采收率工程中心、石油微生物中心，以凝聚企业内外部的科研力量，解决制约发展的瓶颈技术。同时要鼓励科研人员专心投入研发，特别是让年轻人承担科研项目，给他们出题目，引领他们思考发现问题，解决问题，培养造就一批年轻科技创新团队。

李阳：这个问题之前，让我回忆起发生在工作上的两件事。

一件事发生在我1982年大学毕业后，在孤岛采油厂作业队的事。孤岛油田是我国最大的普通稠油疏松砂岩油藏，由于储层疏松，油田出砂严重，几乎所有生产井都要防砂治理。那时队上接到了一口高产停产井的防砂修井任务，这口井已经过了3次防砂作业，生产时间都很短，制定修井方案成为修井关键。当时队上负责技术工作的是一名参加过多个油田会战的老技术员，工作严谨，特别认真。为了能够确保修井成功，他打破常规工作流程，带我主动去采油队拜访，了解井的情况。在认真分析后，提出了加大砂量，减少顶替液量的增强防砂强度的修井方案。这个方案一提出，便受到很多人质疑，因为从施工角度，两个设计参数都会增加施工中管柱被水泥固住而拔不出的风险。本着为油井负责一辈子的强烈责任心，老技术员叫我一起再查井史，逐层核算参数，最后确定了加大用砂量和减少顶替液20%-30%方案。为了确保按方案施工，他始终坚守在施工现场。方案实施后取得了成功，这口井日产油30多吨，连续生产超过1000多天。这位老技术员，为油井负责的精神深深感动了我。 

另一个是关于顾心怿院士。顾心怿院士主持研制了我国第一艘浅海坐底式钻井船“胜利1号”和极浅海步行坐底式钻井平台“胜利二号”，为我国浅海油田的开发作出了巨大贡献。上世纪90年代初，我被调到我国第一个大型浅海油田­­—埕岛油田，负责油田开发工作，有了向顾院士请教的机会。当时，他在胜利钻井院工作，我去钻井院学习时，有两件事“想不到”，一是顾院士作为一名大科学家，亲自给我们讲解海上钻井及海工技术的发展，在浅海海工工程实验室演示实验情况；另一个想不到是他在认真聆听我们的需求，并提出了针对性建议后说他“总感到时间不够用，有许多想法没有时间去完成”。从他身上，我看到了老一辈科技工作者的无私奉献和诲人不倦的精神。正是在他的指导和教育感召下，我们通过深化研究，创新测井约束地震反演储层预测技术，提出“大井距、大压差”开发策略，形成了“以陆地设施为依托、中心平台与卫星平台相结合”的浅海油田建设模式，实现了稀井高产目标，平均单井日产油达到50多吨，是孤岛油田的两倍，高速高效的建成我国浅海第一个年产油超过百万吨级的大油田。

从这两件事情，特别是顾心怿院士身上，我们已经看到了石油科学家精神。我国石油工业从无到有、由弱到强，形成完整的现代石油工业体系，这是一代代石油科技工作者共同创造的辉煌成就。老一辈石油科技工作者用实际行动诠释了“三老四严”、“埋头苦干”的石油精神，是“爱国、创新、求实、奉献、协同、育人”的科学家精神的践行者。

目前石油工业进入新的发展阶段，怎样保障油气安全供给和绿色低碳转型，解决卡脖子技术问题，把能源的饭碗牢牢地端在自己手里，需要进一步继承和发扬石油科学家精神。

一是坚守。头顶蓝天，脚踏荒原是石油工作的写照。目前生产和生活条件虽然已发生巨大变化，但我们不能忘记这种精神，要坚守闻油则喜、闻油而起的初心，像当年发现和开发大庆、胜利、塔河、长庆那样，不断发现和开发好油田。

二是创新。勇于探索，敢于突破。目前我们面对的地质条件更加复杂，储量的品质也在变差，怎样发现和开发好这些资源，必须创新。在科研过程中，要尊重客观规律，坚持辩证唯物主义和历史唯物主义的观点、方法来观察问题，研究问题，创造性解决问题。

三是奉献。“有条件上，没有条件创造条件也要上”、“宁肯少活二十年，拼命也要拿下大油田”，铁人王进喜的铮铮名言，诠释了石油科学家的奉献精神，这也是鼓励我们不断前进的动力。目前我国面临“少油贫气”的状况，影响国家的能源安全，需要我们发扬奉献精神，为国家能源安全多贡献油和气。

四是引领。我国在勘探开发技术方面仍存在诸多制约因素，存在很多“卡脖子”技术，必须迎难而上，立足于勘探开发需求，立足于世界前沿技术发展，形成适合中国油田特色的开发理论和技术，引领油气勘探开发技术的发展。

新的时代有新的使命，我们要在当今的技术竞争中创造出更加辉煌的成就，更需践行石油科学家精神。