技术进步推动全球油气行业持续发展

□ 杨国丰

（作者单位：石勘院）

技术进步在为全球油气行业持续发展提供资源保障的同时，也提高了其增产降本的能力。

新技术将帮助人类找到和开发更多的油气资源，技术进步在提高油气产量的同时也将带来成本的下降。李晓东 供图

根据国际能源署（IEA）的预测，随着全球经济及人口的持续增长，未来一次能源需求也将持续增长，到2040年，全球一次能源需求会在2017年140亿吨油当量的基础上增加40%，到2050年，全球一次能源需求总量将超过200亿吨油当量。由于近年来油气价格处于相对较低水平，油公司上游投资大幅削减，未来可能出现石油供应紧张的担忧开始出现，欧佩克、IEA及一些分析机构均表达过类似观点，认为2020年前后可能出现因上游投资减少而导致的石油供应紧张。而BP在近期发布的《能源技术展望》中表达了不同的观点，其认为全球的油气资源是丰富的，仅依靠当前的技术水平就能满足人们未来对油气消费的需求，业界真正需要重点解决的是如何实现油气资源更加经济、高效和环保地生产和消费。

技术进步奠定油气稳定供应的基础

从目前主要分析机构的预期来看，2050年之前，全球一次能源消费仍将持续增长，油气的占比仍会保持在一半左右，这个数字看起来很大，但完全没必要为如何满足未来的油气需求而紧张，因为技术进步会帮助我们解决这一问题。就资源角度而言，新技术将帮助我们找到和开发更多的油气资源，美国的页岩革命就是一个很好的实例。根据BP的统计，目前全球已发现的油气资源约为55万亿桶油当量，在目前的技术水平下，到2050年，这些资源中的1/10可以采出，约为4.9万亿桶油当量，届时还可新发现约0.7万亿桶油当量的资源。考虑到技术进步的因素，可采资源量将再增加三分之一以上，达到7.3万亿桶油当量，完全可以满足全球的油气需求。就生产而言，技术进步在提高油气产量的同时也将带来成本的下降。BP认为，2050年之前，技术进步可以使油气产量提高10%～20%，陆上常规油气和页岩油气增产最为明显；同时技术进步还将使油气开发和作业的全周期成本平均降低约30%，其中成本削减幅度最大的是目前资本密集程度最高的领域，如深水和超深水及页岩油气。改进的钻井平台及海底作业流水线技术的进步，可以大幅降低深水油气生产的成本；标准化、可重复性的生产方式则将在页岩油气钻探和生产降本中发挥重要作用。

中东是目前石油技术可采资源量最丰富的地区，为1.032万亿桶，占全球总量的40%，在2050年之前，该区还将新增4850亿桶的石油技术可采资源量，也居全球首位，约占此期间全球新增技术可采资源量的40%。美洲是目前仅次于中东的第二大石油资源富集区，约占全球总量的30%，该区未来的可采资源量增长潜力与中东地区大致相当，不过南美略高于北美。其次是前苏联、非洲、亚太和欧洲。天然气资源与增长的地区分布与石油有较大差异。苏联是目前天然气技术可采资源最丰富的地区，为5330亿桶油当量，约占全球总量的1/4，但其2050年之前的天然气可采资源增长潜力却不是最大的，低于北美地区，为1230亿桶油当量，占此期间全球天然气新增技术可采资源总量的20%；中东是目前的第二大天然气资源区，技术可采资源量为4860亿桶油当量，但该区未来的可采资源增长潜力有限，仅为950亿桶油当量；北美地区目前的天然气技术可采资源居全球第三，为4440亿桶油当量，占比不到20%，但其在2050年之前的增长潜力最大，为1540亿桶油当量，占此期间全球天然气新增技术可采资源量的1/4多。其次是亚太、南美、非洲和欧洲。

有效勘探开发油气资源需四大法宝

BP分析认为，为确保2050年的油气资源与生产目标，有三大技术不可或缺，即地震、提高采收率和井筒技术。得益于超级计算机的发展，地震技术目前已经能够更快、更准确地刻画地下的情况，是油气勘探的主要手段，未来地震技术的发展将集中在地震成像和海量地震数据的处理与解释领域。陆上勘探将是地震技术进步最直接的受益者，地震成像技术的进步将使预探井的部署更加精确，提高勘探成功率。提高采收率仍将是未来最重要的油气开发技术，目前最常用的提高采收率技术是水驱，常规油田水驱的采收率平均为35%左右，2050年之前，通过提高采收率技术的进步可以将石油采收率在目前的基础上再提高10%，新增约5000亿桶的石油技术可采资源量。提高采收率技术未来的发展方向包括调整注入水成分提高水驱效率及与纳米和微生物技术结合的环保、智能驱油流体两大方面。井筒技术是确保未来油气资源有效开发不可或缺的，在需要大量钻井的非常规油气资源开发中，井筒技术进步的作用尤为重要。井筒改造、完井和井筒干预是未来井筒技术发展的3个主要领域。

经过100多年的发展，石油行业积累了大量数据资料，但现在真正能用在生产中的数据只有3%左右。通过海量数据挖掘石油潜力是未来有效开发油气资源的重要途径，数字和智能技术将发挥重要作用，由其推动的油气行业转型已经开始。现在的油气生产中，传感器技术在泵、油气井及井下器具中的应用越来越广泛，将有传感器的设备与具备海量数据采集和处理的设备相连便可获得生产数据并提供油气田的实时动态，这是未来油气生产的重要趋势之一。智能井筒是另一大发展方向，借助传感和智能技术，未来的井筒将更加复杂，并具有自动感应油藏变化和自我调节能力，可以自动优化生产，最大限度地减少停井作业，降低单井的总体成本。在设备检测和维修方面，目前仍是以人工为主，且需停机一个月左右，导致检测和维修成本较高，而机器人、高性能计算和人工智能技术有助于解决这一难题。据测算，借助无人操作系统，油气设备的检测和维护只需几个人在数天便可完成，可以极大地降低成本。

可再生能源发展对油气行业利大于弊

目前的全球一次能源消费中，电力的占比在42%左右，未来这一比例有望进一步提高。就发电能源来源而言，目前煤炭仍是主力，占比约为39%，其次是天然气，为23%，水电和核能占比分别为16%和11%，石油、风能和太阳能分别为4%、3%和1%。当前，不同能源发电成本的区域差异较大，在美国，受页岩气革命影响，其天然气供应充足，气价长期处于较低水平，燃气发电成本已略低于燃煤发电，气电的比重也已超过煤电；虽然风电成本连年大幅下降，但就平均水平而言，风电的成本目前仍高于气电，不过在诸如美国中部这样的风能资源丰富的地区，风电的成本已经与气电大致相当，甚至略低；太阳能发电成本也在下降，但目前仍高于风电。欧洲地区的情况与美国大致相当，不过在该区新建燃气及太阳能和风能电厂的成本比美国高约30%。中国、印度等国家则是另一番情景，煤电是成本最低的，其次是核能、风能、太阳能和天然气。

在技术进步的推动下，到2050年将出现戏剧性的变化。2010年以来，陆上风电成本下降了23%，光伏发电成本下降了73%，未来在塔筒高度增加、叶轮直径增大和控制系统效率提高的推动下，风电成本还将进一步下降，同时风筝风力发电机、无叶片涡轮的前沿技术也在促进风力发电效率的提高。根据BP预计，陆上和海上风力发电的平均成本在每次全球累积发电量翻番时便会减少19%，太阳能发电的平均成本会在全球累计发电量翻番时降低23%。照此估算，到2050年，无论是在北美、欧洲还是中国，陆上风电都将成为最便宜的电力，其次是太阳能。

可再生能源的迅速发展和成本下降对油气行业有一定的负面影响，但总体而言利大于弊。一方面，油气行业是能源生产部门但同时也是耗能大户，近年来，油气勘探开发过程中的能耗和泄漏造成的温室气体排放颇受诟病，而且随着易开采资源逐渐减少，稠油、页岩油气等难开采资源逐渐成为勘探开发的主要对象。这些资源的能耗水平更高，如稠油开发的平均能耗是常规油田的1.5～2倍，如何在不大幅增加能源成本和碳排放的基础上实现这些资源的有效开发是油气部门需要解决的一个难题。而可再生能源技术的发展和成本的下降可能会对油气行业有所帮助，将更加清洁和便宜的可再生能源纳入油田网络系统，可以实现传统能源与替代能源的耦合双赢。另一方面，可再生能源的间歇性特征决定了其无法单独为某一电力系统供电，必须与其他来源的电力配合使用。根据BP的测算，到2050年，整个电网系统中，按照75%的风电或40%的太阳能发电配比将是经济上最合理的，这也就意味着其他能源还能在电网中占至少25%的份额；而煤炭的排放高且无法做到灵活开关，核能也有安全性和开关方面的限制，水电等可再生资源同样有间歇性和发电效率的问题，石油和天然气发电可以更好地帮助解决风能和太阳能的间歇性问题。

总之，技术进步在为油气行业持续发展提供资源保障的同时，也提高了其增产降本的能力。预计在目前至2050年之间，通过技术进步可新增超过2.5万亿桶油当量的油气可采资源，油气总产量将提高10%以上，成本则会下降30%左右。可再生能源发展给油气行业带来的机遇多于挑战，对油气行业的绿色、低成本发展有积极意义。

（作者单位：石勘院）