我国油气勘探开发技术产品谱系构建

姜子昂 辜 穗 王 径 任丽梅 刘维东 彭 彬 马英恺

1.中国石油西南油气田公司天然气经济研究所 2.中国石油西南油气田公司致密油气勘探开发项目部3.中国石油西南油气田公司通信与信息技术中心 4.中国石油川庆钻探工程有限公司

0 引言

谱系一词本意指对具有同根同源性事物或者宗族变化情况的描述，最为常见就是家谱记载。技术产品由代系向谱系化发展，是一个由单一向多元化发展的过程。技术谱系不仅代表技术家谱上的系统，也喻指技术种类变化的系统，其有着双重逻辑概念，既是一种静态家谱似的图景展现，又是一种研究和探索方法[1]。

油气技术谱系是以谱系学思想为主导，在认知规律的基础上，通过分析油气技术产品应用市场需求、技术产品以及发展趋势，梳理出技术产品和特征谱系演进脉络，形成油气技术产品谱系。油气技术谱系的构建是为实现油气技术资源战略管理及适应油气技术价值评估需要提出的，其有利于明晰油气勘探开发领域的发展方向和实现目标所需的主体技术，从而厘清技术产品之间的关系，为实现油气技术要素“按贡献参与收益分配”提供坚实基础；并且能够推进技术组合创新扩大油气技术产业链群规模，从而大幅度提升油气企业的技术水平、技术产品适应能力与国际竞争力，促进科技创新驱动油气产业高质量发展战略的深入实施。构建探索油气技术产品谱系，能够为强化油气技术级序、技术组合创新和技术资源战略管理奠定坚实的基础。

1 油气勘探开发技术产品谱系构建的必要性和重要性

1.1 油气技术资源战略管理的需要

目前，油气专业学科分类和专业职称序列已经形成规范，油气田企业把科技战略列入企业战略规划，并多举措保障规划实施，大多数油气田企业重视专利技术、著作权等无形资产管理。然而，主要从事油气勘探开发业务的油气田企业，对覆盖勘探开发全业务链的技术级序与数量分布缺乏规范梳理，技术资源（包括技术级序、名称、分布、技术竞争力等）状况不够清晰，尚未建立以技术级序资源架构为主的“油气技术花名册”，更未对技术资源进行制度性规范管理，难以厘清技术基础结构与功能价值定位。这制约着企业油气技术资源战略管理水平的提升，也制约了科技发展战略的有效实施。

天然气产业具有上、中、下游一体化的鲜明特征，其勘探开发具有“三高”特点（高风险、高收益、高投入）。未来中国将进入常规气与非常规气并重的发展阶段，表现为常规气稳定发展、致密气长期稳产、页岩气快速上产、煤层气稳步推进的发展态势[2]。为了适应不同勘探开发领域、不同油气勘探开发气藏类型的技术市场需求，需要不同的个性化、系列化油气勘探开发技术产品谱系与之适应。如适用于深层气藏、致密气藏、页岩气藏、煤层气藏等类型的勘探开发技术谱系，以支撑勘探开发工程技术的升级发展，保障天然气绿色低碳规模化效益开发。

1.2 油气技术价值化与商业化发展的需要

中国石油天然气集团公司（以下简称中石油）重视技术价值化与商业化发展，按照“总体设计、突出特色、明确载体、形成资产、共享传承、重在应用”的思路进行技术有形化的探索与实践，建立了技术手册、宣传手册和宣传片为主导的有形化技术产品，推广应用成效显著，实现了技术成果的技术价值和商业价值[3]。油气技术有形化实际上是油气技术产品谱系的重要基础工作之一。其中，专项技术有形化的技术树梳理是技术产品级序谱系的基础工作，技术手册是技术产品特征谱系的基础要素。

与有形化技术树不同，技术谱系并不只以勘探开发特色技术成果为对象，而是对整个油气勘探开发行业的技术体系进行顶层设计，综合考虑其基本级序与数量分布。显然，油气勘探开发技术树与技术谱系图的差异很大，主要表现在设计理念、定位与目标、结构与数量特征、主要用途等方面。例如，在设计理念方面，技术树逻辑起点自定，可为任一技术对象，重视对技术纵横关系的描述；而技术谱系图逻辑起点为勘探开发行业，重视基础级序，尊重基础价值分享[4]，系统和全面描述技术间的基本关系，直至单项创新性技术。

1.3 油气技术价值评估方法优化的需要

油气技术价值评估的基本方法是收益现值法、成本法、成本收益现值法，这些方法应用到具体油气技术价值评估时，都有不同程度的优缺点。目前，中石油油气技术价值评估工作取得显著成效，例如科技成果效益剥离法首创于中石油“石油科技成果直接经济效益计算方法”（2002年），形成中石油《石油石化行业技术创新成果评价方法》（2003年），2017年该方法又得以深化和优化。其核心方法是增量收益法，通过对科技成果产生的效益进行逐层剥离，最终得到具体单项技术的效益贡献，主体思路值得借鉴，但逐层剥离问题中，技术级序设计和基本功能赋权不够规范，影响其推广应用。

研究与实践结果表明，油气技术都是有等级的，其基本结构定位决定其基本功能价值，技术级序与赋权成为实现单项技术收益分成评估的瓶颈。油气技术创效分成率的计算，必须遵从油气技术价值实现过程和技术特性，无论油气技术创造的效益是直接的还是间接的，其分成率大小主要受控于基本结构功能价值与创效能力。因此，必须以油气技术谱系为基础，才能解决好技术基本结构定位，否则，从总体技术到单项技术分成率评估将长期成为难以突破的瓶颈问题。

2 油气勘探开发技术谱系结构设计

2.1 谱系构建的总体思路

应用谱系学的方法来分析我国复杂的油气技术系统，服务于油气技术资源战略管理和油气技术价值评估的迫切需要，建立由油气技术产品级序谱系、油气技术产品特性谱系、油气技术产品应用领域谱系等维度组成三角形关系的油气勘探开发技术产品总体谱系图（图1）。

第一谱系维度：油气勘探开发技术产品级序谱系，体现勘探开发技术产品级序与数量演化谱系和应用领域谱系之间的对应关系。根据油气技术产品顶层演化脉络，强化勘探开发技术资源梳理，充分依靠各油气田企业专家的智慧，构建勘探开发技术基本“花名册”，建立技术产品级序和数量演化谱系。技术数量呈金字塔分布，低级序级别的技术分布有成千上万个单一技术。因此，勘探开发技术谱系设计应满足油气科技发展的需求，充分体现技术的“基本地位与作用”。

第二谱系维度：油气勘探开发技术产品特性谱系，其主要服务于第一层级和第三层级谱系。首先对油气勘探开发技术产品的功能结构特征与关键性能结构特征进行提取，然后对模块特征方式进行归类，再对勘探开发技术产品主要的技术参数进行归纳总结，形成勘探开发技术产品的主要技术特征谱系。主要包括单项技术的技术定义、技术原理、技术指标、技术特点和优势、适用范围等内容。主要参考和依托中石油现有有形化成果[5]，本文暂不赘述。

第三谱系维度：油气勘探开发技术产品应用领域谱系，也是油气技术市场需求谱系。随着勘探开发技术产品内外部市场的多样化、个性化需求发展，从行业角度对勘探开发技术产品市场需求进行细分，对勘探开发技术产品整个发展历史以及发展趋势建立油气技术产品的应用领域谱系。

2.2 油气勘探开发技术产品级序谱系设计

图1 油气勘探开发技术产品总体谱系图

油气勘探开发技术产品级序应采用四级序设计。其主要依据是：①中石油职称专业技术岗位系列（试行）中工程技术类专业技术岗位系列（2014年），除石油炼化专业技术外，一级专业技术9个、二级专业技术54、三级专业技术221个，三级专业技术存在下一级技术，即四级技术。②中石油科技成果评奖经济效益计算办法（2017年），也为4级分类。③中国石油西南油气田公司天然气勘探开发技术有形化技术中的一级技术（技术体系）5个、二级技术（技术系列）26个、三级技术（单项技术）131个，其单项技术均由若干项单一技术组合叠加形成，实际上也为4级分类。值得关注的是，有形化技术中的单项技术和工程技术类专业技术岗位系列中的三级技术，都是由四级及其下一级的几项单项技术组合或单一技术叠加的产物。实际上，四级及其以下的技术结构表现得更加复杂，数量众多。

油气勘探技术产品级序谱系重在解决储量发现与增储问题，主要包括油气资源分布（包含地质和物探技术体系）、资源发现（钻完井技术体系）。近些年来装备技术得到高度重视，而任何作业系统有效运行都需要基础保障体系[6-8]，因此，应突出勘探装备和保障工程技术的地位与作用，形成5个同级序横列的一级技术体系，如天然气地质勘探技术、物探技术、钻完井技术、勘探装备工程技术、勘探保障工程技术。油气开发技术产品级序谱系重在解决产能建设和增产问题，主要包括气藏工程技术、采气工程技术、地面工程技术，同理应有涵盖整个油气开发作业的开发装备工程技术和开发保障工程技术予以支撑，也形成5个同级序横列的一级技术体系，如天然气开发技术体系，气藏工程技术、采气工程技术、地面工程技术、开发装备工程技术、开发保障工程技术。

在每个技术级序的数量设计上，依据自然界和社会都广泛存在分形分布和几何级数分布，按照分形理论和技术价值分享理论[4]，充分尊重勘探开发相关技术的基本功能地位，在数量上应保持相对公平合理。故设每个级序的技术体系数量上都按照5n等比级数（当然，也可以设为其他数量级分布），分裂形成下一级序的技术体系，勘探技术或开发技术分别设：5个一级技术体系；每个一级技术下设5个二级技术体系，共计25个二级技术；每个二级技术下设5个三级技术体系，共计125个三级技术；每个三级技术下设5个四级创新性技术，共计625个创新性技术。这是勘探开发技术的基础数量谱系。值得重视的是，625个单项创新性技术与油气地质要素结合（表1），可衍生出成千上万个单一技术，造成油气技术结构和数量的复杂性。

表1 油气技术产品应用领域谱系表

2.3 油气勘探开发技术产品应用领域谱系设计

分析结果表明，油气技术的名称多采用复合命名方式，即：单一技术名称＝f（P，G，Y，C，Q，M，D，F，X），常常加以修饰语如特色、精细、复杂、集成、一体化、工厂化等，组合成若干单一技术系列[9]（表1）。如前陆盆地背斜构造地震解释技术、碳酸盐岩孔隙性高压油气藏精细描述技术。例如，中国石油西南油气田公司积极扩大勘探开发领域，推出五大天然气增储上产工程（川中地区多层系滚动勘探开发、川东北高含硫气田安全高效开发、川西北地区深层海相碳酸盐岩气藏勘探与开发示范、川东地区寒武系盐下大型构造气藏探索与发现、蜀南地区页岩气规模效益开发），以助推未来国内最大气区的早日建成[10]。随着数字化3D多波地震、叠前深度偏移处理、长距离水平井、水平井分段压裂体积改造等一批先进技术的成熟和推广应用[11]，将拓宽油气勘探开发技术产品应用领域谱系构成。

3 天然气勘探开发技术级序谱系

油气勘探开发技术体系庞大、数量众多，使得构建油气勘探开发谱系成为一项系统工程。在此以天然气勘探开发为例，整理现有文献[12-16]及中石油有形化技术成果资料（2008—2018年），按照5n等比级数提出天然气勘探开发技术级序谱系的内容。

3.1 天然气勘探技术级序的内容

天然气勘探技术主要包括5个一级技术：地质勘探技术、物探技术、钻完井技术、勘探装备工程技术、勘探保障工程技术，相应的二级、三级技术如下。

3.1.1 地质勘探技术

1）地质模型构建与模拟技术及其下属三级技术：①地层层序与沉积体系分析重建技术；②地质构造—沉积模式及重建技术；③地质模型数值模拟技术；④盆地综合模拟技术；⑤油气成藏模拟技术。

2）地质实验技术及其下属三级技术：①气源岩实验评价技术与气源对比技术；②储层物性分析测试技术；③盖层实验室评价技术；④油气成藏实验评价技术；⑤天然气分布地质评价技术。

3）地质综合解释与评价技术及其下属三级技术：①天然气成因判识与气源对比技术；②岩性与构造综合解释技术；③储层综合解释技术；④天然气成藏规律评价技术；⑤天然气富集规律评价技术。

4）勘探部署技术及其下属三级技术：①勘探风险分析技术；②勘探规划部署技术；③勘探项目设计技术；④勘探项目管控技术；⑤勘探部署效能评估技术。

5）资源评价技术及其下属三级技术：①盆地油气资源评价技术；②区带天然气资源评价技术；③勘探目标天然气资源评价技术；④天然气储量评价技术；⑤天然气储量价值评估技术。

3.1.2 物探技术

1）地震勘探技术及其下属三级技术：①地震采集与成像处理技术；②地震解释与描述技术；③地震检测与预测技术；④井中地球物理勘探技术；⑤地震勘探方法。

2）地震勘探评价技术及其下属三级技术：①地震岩性评价技术；②地震物性评价技术；③地震构造评价技术；④地震流体性质评价技术；⑤地震综合评价技术。

3）测井技术及其下属三级技术：①测井采集与处理技术；②测井解释与描述技术；③测井检测与预测技术；④井震一体化技术；⑤测井方法。

4）测井评价技术及其下属三级技术：①岩性测井评价技术；②储层物性测井评价技术；③测井构造评价技术；④流体性质测井评价技术；⑤测井综合评价技术。

5）录井技术及其下属三级技术：①地质录井技术；②钻井液录井技术；③钻时、气测录井技术；④录井方法；⑤综合录井解释评价技术。

3.1.3 钻完井技术

1）钻井工艺技术及其下属三级技术：①钻井方案设计技术；②直井、水平井、多分支井技术；③定向钻井、智能钻井技术；④防漏治漏与井控技术；⑤钻井新技术。

2）完井技术及其下属三级技术：①完井工艺设计技术；②储层保护技术；③固井技术；④压裂与酸化技术；⑤工厂化钻完井技术。

3）井下测量与控制术及其下属三级技术：①井下信息测量与传输；②随钻测量及井眼轨迹控制；③闭环地质导向钻井系统；④井控工艺；⑤高含硫高温高压“三高”井控技术。

4）钻完井实验技术及其下属三级技术：①钻井实验技术；②完井实验技术；③控压钻井实验室技术；④固井实验技术；⑤岩石力学实验技术。

5）综合测试技术及其下属三级技术：①试油工程设计技术；②中途测试技术；③地层测试技术；④天然气产量测试技术；⑤测试资料综合解释技术。

3.1.4 勘探装备工程技术

1）钻完井装备技术及其下属三级技术：①钻井机械装备；②钻井工具装备；③井控装备；④固井射孔装备；⑤压裂与测试装备。

2）钻完井液技术及其下属三级技术：①钻井液；②钻井处理剂；③完井液；④完井支撑剂；⑤压裂酸化材料。

3）物探装备技术及其下属三级技术：①地震采集装备；②地震处理与解释装备；③测井装备；④录井装备；⑤物探数据处理解释一体化装备。

4）实验装备技术及其下属三级技术：①地质实验装备；②物探实验装备；③钻井实验装备；④完井实验装备；⑤井控实验装备。

5）勘探软件技术及其下属三级技术：①地质软件；②物探软件；③钻完井软件；④勘探实验软件；⑤勘探综合评价软件。

3.1.5 勘探保障工程技术

1）勘探安全与控制技术及其下属三级技术：①勘探工艺安全技术；②勘探作业安全技术；③勘探设备安全技术；④勘探安全监管技术；⑤勘探消防安全技术。

2）勘探节能环保技术及其下属三级技术：①钻完井清洁生产技术；②钻完井气固液污染物治理技术；③放射污染治理技术；④钻完井环境风险评价与监测技术；⑤钻完井节能减排技术。

3）勘探抢险应急救援技术及其下属三级技术：①钻完井风险防控识别与预警技术；②钻井抢险应急救援技术；③完井抢险应急救援技术；④钻完井应急抢险调度技术；⑤钻完井应急抢险物资供应技术。

4）勘探信息技术及其下属三级技术：①天然气地质信息技术；②地震勘探信息技术；③钻完井信息技术；④测录井信息技术；⑤勘探数据库技术。

5）勘探自动化技术及其下属三级技术：①天然气地质分析自动化技术；②地震勘探自动化技术；③测录井自动化技术；④钻完井自动化技术；⑤勘探实验自动化技术。

3.2 天然气开发技术级序的内容

天然气开发技术主要包括5个一级技术：气藏工程技术、采气工程技术、地面工程技术、开发装备工程技术、开发保障工程技术，相应的二级、三级技术如下。

3.2.1 气藏工程技术

1）地质综合评价技术及其下属三级技术：①地质数值建模技术；②气藏描述技术；③气藏流体评价与预测技术；④气藏地质开发方案编制技术；⑤天然气产能评价技术。

2）开发物探技术及其下属三级技术：①地震采集与处理技术；②地震解释与描述技术；③地震检测与预测技术；④开发测录井技术；⑤开发地震测录井综合评价技术。

3）开发规划方案设计技术及其下属三级技术：①气层整体规划；②气田开发方案设计；③气藏开发方案调整与优化技术；④气藏开发方案监控技术；⑤气藏开发方案评价技术。

4）开发实验评价技术及其下属三级技术：①油气层物理实验评价技术；②气藏数值建模与评价技术；③气藏物性与流体渗流机理评价技术；④储层伤害机理实验评价技术；⑤井下防腐实验评价技术。

5）开发综合评价技术及其下属三级技术：①气藏流体性质评价技术；②储层评价与预测技术；③气藏开发动态描述技术；④剩余天然气储量分布描述技术；⑤天然气藏储量评估技术。

3.2.2 采气工程技术

1）开发钻完井技术及其下属三级技术：①开发钻完井方案设计技术；②开发钻完井工艺技术；③开发井控工艺技术；④开发压裂与酸化储层改造技术；⑤开发完井测试与评价技术。

2）采气工艺技术及其下属三级技术：①排水采气工艺技术；②气举泡排采气工艺技术；③凝析气田采气技术；④气井动态测试技术；⑤气藏动态监控技术。

3）井下作业技术及其下属三级技术：①气井试井分析技术；②气层保护技术；③气井分层作业；④井下节流采气工艺技术；⑤气井试井工艺技术。

4）采气工程实验技术及其下属三级技术：①采气工艺实验评价技术；②流体渗流规律实验技术；③储层物理模拟实验技术；④压裂酸化评价技术；⑤增产实验评价技术。

5）增产改造工艺技术及其下属三级技术：①储层压裂改造增产技术；②储层酸化增产改造技术；③老气田增产挖潜技术；④储层改造工厂化作业技术；⑤储层改造增产效果评价技术。

3.2.3 地面工程技术

1）内部集输工程技术及其下属三级技术：①集输工艺技术；②集输标准化、模块化、撬装化技术；③地面标准化设计技术；④地面计量技术；⑤集输完整性评价技术。

2）内部集输管网技术及其下属三级技术：①管网设计技术；②管网勘测技术；③管网施工技术；④管网建设生态保护技术；⑤管网完整性评价技术。

3）天然气净化处理技术及其下属三级技术：①天然气附产品脱除技术；②天然气附产品回收技术；③天然气处理技术；④天然气净化处理监控技术；⑤天然气净化处理效能评价技术。

4）酸性气田防腐监测与评价技术及其下属三级技术：①现场腐蚀实验工艺及评价技术；②腐蚀在线实验工艺及评价技术；③地面集输系统内腐蚀控制设计技术；④气田防腐蚀监测与检测技术；⑤气田腐蚀与防治及修复技术。

5）天然气分析测试、计量与标准化技术及其下属三级技术：①天然气分析测试技术；②地面测试计量技术；③天然气计量与检测技术；④天然气标准化技术；⑤天然气分析测试评价技术。

3.2.4 开发装备工程技术

1）气藏工程装备及其下属三级技术：①开发地质装备；②开发物探装备；③气藏动态测试装备；④气藏工程诊断与改造工具；⑤气藏动态监测装备。

2）采气工程装备及其下属三级技术：①开发钻完井装备；②采气工艺装备；③增产改造装备；④储层改造液体和支撑剂；⑤储层保护装备。

3）地面工程装备及其下属三级技术：①内部集输装备；②长输管道装备；③净化与处理装备；④防腐监测与检测装备；⑤分析测试、计量与标准化装备。

4）开发实验装备及其下属三级技术：①气藏地质实验装备；②采气工程实验装备；③地面工程实验装备；④气藏动态监测实验装备；⑤气藏动态测试实验装备。

5）开发软件技术及其下属三级技术：①气藏工程软件；②采气工程软件；③地面工程软件；④开发工程实验软件；⑤开发数据库技术。

3.2.5 开发保障工程技术

1）天然气开发安全风险控制技术及其下属三级技术：①气藏工程安全运行保障技术；②采气工程安全运行保障技术；③地面工程安全运行保障技术；④净化工程安全运行保障技术；⑤气藏开发安全风险防控完整性管理技术。

2）天然气开发节能保护技术及其下属三级技术：①开发生产系统节能降耗技术；②钻完井废弃物资源化处理技术；③压裂返排液循环利用技术；④气田开发清洁生产技术；⑤气田开发环境风险评价与防控技术。

3）天然气开发抢险应急救援技术及其下属三级技术：①气藏工程抢险应急救援技术；②采气工程抢险应急救援技术；③地面工程抢险应急救援保障技术；④开发工程应急抢险物资供应技术；⑤开发工程应急抢险调度技术。

4）天然气开发信息技术及其下属三级技术：①气藏工程信息技术；②采气工程信息技术；③地面工程信息技术；④数字化气田技术；⑤天然气开发数据库技术。

5）天然气开发工程自动化技术及其下属三级技术：①气藏工程自动化技术；②采气工程自动化技术；③地面工程自动化技术；④天然气开发安全风险监控自动化技术；⑤天然气开发抢险应急救援自动化技术。

4 结束语

油气勘探开发技术谱系是立足油气勘探开发行业整体视域，依据油气勘探开发业务流程和作业保障需要，充分尊重庞大的油气勘探开发一级、二级、三级、四级单项技术体系间的基本结构功能价值与贡献，构建出具有较严密的递进式级序基本技术谱系和层级关系。它是在复杂的油气勘探开发技术体系中，实现按技术要素贡献参与增量效益分配的重要基础工具，也是量化单项技术创新创效程度与特殊价值贡献的重要基础。

随着我国油气勘探开发领域的扩展，对技术市场形成多样化需求[17]，油气田企业将会建立起更加庞大复杂的勘探开发技术产品谱系。在建设过程中，建议：①应结合国内外油气技术的发展趋势，围绕科技发展战略做好顶层设计[18-19]，深化开展油气技术资源调查，提出未来油气勘探开发技术产品谱系化类型及关键技术；②根据有形化技术成果，规范梳理油气技术谱系命名工作，改进技术产品级序名称和数量，做好勘探开发应用领域谱系基本赋权；③加强技术谱系资源数字化、资源共享和价值化管理工作，为油气勘探开发技术研发—应用—价值化—推广应用的一体化平台建设提供支持。

笔者及其团队长期致力于油气科技价值评估与科技战略管理相关研究，对油气技术谱系的构建正是为解决油气技术价值评估瓶颈和推进油气资源战略管理需要提出的。因作者的知识面和勘探开发技术分类定位水平有限，对勘探开发技术级序、名称、数量分布的确定还有待优化改进，这是一项复杂的系统工程。