论油气田企业实验室创新发展——以中国石油西南油气田为例

党录瑞 何家欢 刘茂仓 黄 媚 孔 波

（1.中国石油西南油气田公司，四川 成都 610051；2.页岩气评价与开采四川省重点实验室，四川 成都 610051；3.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院，四川 成都 610041；4.中国石油天然气集团有限公司综合管理部，北京 100007）

0 引言

2020 年9 月11 日召开的科学家座谈会上指出“油气勘探开发、新能源技术发展不足”，同时也提出“对现有国家重点实验室进行重组，形成我国实验室体系”。由此可看出我国对油气田企业实验室的创新能力有着更高期许［1］。为响应我国2030 年前实现“碳达峰”、2060 年前实现“碳中和”的郑重承诺［2-4］，我国传统油气田企业为实现清洁能源转型升级［5-7］，越来越需要通过技术创新和管理创新等手段打开日益复杂的局面。

纵观世界近现代科技发展历史［8-9］，实验室里总能诞生新兴产业。例如，爱迪生建立的门罗公园实验室发明了著名的白炽电灯，为人类带来了持久的光明；贝尔实验室发明了点接触晶体管、半导体材料提纯和掺杂技术等，促成微电子技术革命。世界石油发展史中也不乏实验室促进产业发展的实例，美孚公司的化学实验室发明的石油硫化后沉淀技术将石油提炼，同时发明的石油管道运输法使石油装船和精炼的效率空前提高，使该公司迅速发展，并于1889 年形成石油托拉斯。因此，油气田企业如果能利用好实验室的研究成果，不断提升技术创新能力，那么将与其他产业的企业一样，形成从研发投入到市场效益的良性循环，把科技成果转化为生产力，赢得更加广泛的市场，依靠实验研究的科技创造性使企业发展壮大。

1 实验室在油气田企业发展历史中的作用

实验室在我国油气田企业发展历程中发挥了重要作用。建国之初，我国原油年产量仅够当时需求的10%。为了摘掉“贫油国”的帽子，石油会战的号角在我国多次吹响。比大庆石油会战更早的，是川中石油会战［10-12］。翻阅四川盆地油气勘探开发历史，四川盆地开采了多少年，实验室就建了多少年。在历史初期和其后的很长一段时期，实验室主要肩负着检测实验室的功能。

1.1 实验室检测功能在油气田企业发展史中的重要作用

1953 年，四川石油勘探刚刚起步，当时的西南石油探勘处为了适应当时的地质研究和地质调查的需要，成立了试验室筹备组，实验室的前身从此由老一辈石油人白手起家建立。当时的工作条件相当简陋，工作间、库房、标本房总共还不足300 m2。1954 年试验室筹备组改为试验室，1955 年试验室改为四川石油勘探局成都中心试验室，担负当时全局的分析化验工作。四川盆地第一次石油大会战期间，生产上要解决的问题就是试验室的首要任务。实验人员走出试验室，奔赴川中会战前线，跑井场、蹲井口，及时取样，现场分析，提交了大量的研究资料，为四川地区油、气生成深入研究提供了重要依据。

现在的中国石油西南油气田公司深耕四川盆地勘探开发近70 年，建立了我国第一个完整的天然气工业体系。与此同时，天然气分析实验技术体系也经历了近70 余年的发展和完善。从川中石油会战，到第一个整装气田川西南地区的威远气田的建成，无论是川东地区石炭系气藏、川东北地区的高含硫气藏，还是川中地区龙王庙组、灯影组气藏、川西北地区栖霞组气藏的发现，实验检测都发挥了重要作用。检测实验室和油气田几乎同时存在同时发展，针对天然气上中下游全产业链的检测结果对于油气田公司经营决策有着重要的参考，油气田渴望科学发展，必然建立检测实验室。

四川盆地常规气“三古”成藏理论和页岩气“三控”富集高产理论［13］的创新，推动油气勘探取得战略性突破，上述成果少不了实验数据有力支撑。检测实验室为油气田企业生产经营决策提供及时有效的分析实验数据，保证西南油气田公司常规、非常规油气储量申报顺利完成。国家储委要求常规天然气储量申报必须提供孔隙度、渗透率、含水饱和度等参数，页岩气储量申报则离不开含气量、孔隙度、有机碳、矿物组分、力学性质等关键参数，上述数据均源自实验室。在海量实验数据的支撑下，川中古隆起高效探明安岳万亿方特大型气田，川南中浅层页岩气高效探明万亿方特大型气田。综上述，实验检测数据有效支撑了西南油气田公司的油气勘探生产，检测实验室在油田公司经营中的支撑作用不言而喻。

1.2 实验室在页岩气产业从无到有过程中的作用

油气公司实验室的任务不仅在于分析检测，而且还有另一重要使命——创新。2000年以来，北美非常规天然气的繁荣［14］让西南油气田开始跟踪北美页岩气勘探开发成果。回溯西南油气田的发展历史，与页岩气工作联系最为直接的仍是实验室。 前面提到的1953 年的试验室筹备组历经辗转，于2009年已经发展为分析实验中心，此时的分析实验中心以“一套人马、两块牌子”的形式承担着“页岩气研究室”、“非常规油气研究中心”的工作职责。从事烃源岩研究的实验研究团队凭借着对地球化学、油气成藏的深刻理解，率先接收了“原地成藏”的非常规油气理念，并一步步探索着页岩气经济效益开发的可能性。高过成熟页岩气地质综合评价技术体系的建立产生于实验室，2012 年，我国自主研发的第一台页岩现场含气量自动测试仪［15］、页岩渗透率测定仪［16］均是出自实验室。不可否认，关键实验技术国产化彻底打破了国外公司针对页岩气技术服务的垄断，我国页岩气产业才真正逐步踏上了独立自主的勘探开发道路。没有我国实验室研发推进检测技术突破和国产化，我国页岩气地质综合评价研究仍将受制于人。如果缺乏关键评价参数提供指导，我国页岩气产业的“独立自主”也就无从谈起。在该实验室的基础上，页岩气评价与开采四川省重点实验室（以下简称省重）是2013年11月20日由四川省科技厅批准成立的，“省重”的出现有效支撑了长宁—威远国家级页岩气示范区建设工作，为四川页岩气大规模工业化开采提供了技术支撑。不得不说，在页岩气还没有成为西南油气田重要增长点的时候，实验室有力地承担起了四川盆地页岩气勘探开发的实践工作，生生地把页岩气从一个处于探索时期的潜力资源发展成了四川省5+1现代产业体系。

2 新形势下油田企业实验室的建设理念

“形成我国实验室体系”中的“实验室”不单指检测实验室，这里的“实验室”特指具有创新能力、能够诞生原创科学技术、能够使产业技术发展进步的实验室。正是需要油田企业建立能够创新孵化产业新技术的实验室，才能帮助我国走出“油气勘探开发、新能源技术发展不足”的困境。实验室的每一次技术进步，都会带来行业的发展或颠覆，油气行业概莫能外。谁能率先利用实验室完成技术突破，谁才能在常规向非常规油气、化石能源向新能源、机械化向智慧化“三个跨越”时期占得先手。

2.1 实验室的核心精神是技术创新

根据定义，实验室（Laboratory／Lab）通常是指在可控条件下提供科学技术研究、实验和测量的场所。实验室可以根据其在科学、工程领域中的不同需要，采取多种形式的科学研究［17］。工程师们通常在实验室里设计、制造和测试技术设备。实验室被称为科学的摇篮，是科学研究的基地、科技发展的源泉，对科技发展起着非常重要的作用。实验室的核心技术是技术创新，油公司的实验室的主要作用应该是解决地质与勘探、油气藏开发工程领域的基础性技术难题，能源公司实验室的主要作用应该是利用科学技术手段研发出更高效、更低成本的可复制、可推广的能源科技。

在国外，实验室的概念也越发偏向“工作室（Workshop）”的属性。比如，FabLab［18］通常也指提供数字化制造的小型工作室，FabLab 的目标在于“制造出几乎一切（make almost anything）”。西方世界［19］普遍认为，古希腊哲学家、科学家毕达哥拉斯（Pythagoras）建立了第一个实验室，证明铃铛的音调与敲击力度有关。上述实验室均不是以检测为主要目的。第二次世界大战以后，实验室的种类迅速增加，促进了全球科技水平的大发展。当今的研究生制度便起源于英国剑桥大学的卡文迪什实验室。有了最好的实验室，才有最好的大学。直到如今，实验室的种类越来越多，包括计算机实验室、语言实验室、公共卫生实验室、工业实验室，但从古至今、各种类别的实验室里都涵盖了一个关键词——创新，体现在自然科学、技术发明、科技进步3个方面。

2.2 核心技术靠化缘是化不来的，必须靠实验室研发

关键核心技术，是国之重器。这些技术的形成不能完全依靠他国，而是要充分发挥自身的主观能动性。关键技术对于企业的重要性也是如此，中国石油天然气集团有限公司主要领导在2020 年4 月24日在专家座谈会上谈到，“紧紧依靠科技创新管理创新，采取革命性举措应对低油价，集中力量攻克关键核心技术，推进集团公司高质量发展”。

由此可见，科技创新和关键核心技术也是油气公司实现高质量发展的根本和关键，但是这些“要不来、买不来、讨不来”的技术，必须依托实验室投入研发。“油公司”模式是依托于公司外部的资源完成部分主营业务之外的工作，但是，对于研发出可复制、可推广的潜在的具有市场价值、能够改变能源格局的关键核心技术，任何一家公司都必须“亲力亲为”。这是因为关键核心技术但凡委托给任意一家公司研发，一旦研发成功，这家外委的公司都将具备足够的与委托方叫板的资本，并形成完全取代委托方公司的实力。因此，能源公司谋求基业长青，都必须牢牢把握自己的命脉，保证具有重大影响力的成果诞生在自己完全控制的实验室里。

油气公司不应仅仅着眼于现在拥有的市场，“资源为王”的旧格局也正在向“技术为王”转变。深层页岩气、页岩油、海洋深水油气、地热能、风能、太阳能、氢能等新能源值得探索，甚至还有必要探索一些至今没人谈及的新领域，而这一任务都应交给具有创新精神的实验室。世界能源的格局已经逐渐从“高碳化”走向“低碳化”甚至“无碳化”。2020年2月，加拿大的稠油油田［20］尝试着用火烧的特殊工艺产出纯粹的清洁能源氢气，把“碳（Carbon）”全部留在地下，传统的油田也在摸索着“无碳化（Carbon-free）”的输出模式。诸如此类，都是新形势下油公司实验室应该探索的攻关方向。

2.3 新形式下油田企业实验室的历史使命

诚然，检验检测目前仍是中国石油下属油田公司各实验室的主要工作，但是，要想在行业内实现技术突破，这些实验室的研发功能还需要持续强化。实验室需要重视科学研究和技术创新，而不是仅仅依靠检测提供数据。新形势下，油公司实验室有三个层次的历史使命需要完成。第一，研发更准确、更高效、更低成本的检验检测技术。油田公司各实验室的大部分工作仍是检测，如何通过技术创新，研发出一种能够节省时间成本、人力成本、经济成本的分析检测技术，提供分析实验海量数据，为深化油气勘探开发、工程技术等领域的认识提供支撑。第二，研发油气产业应用技术，提供新的技术手段。利用实验室［21-23］“试验田”的特点，尝试开拓出能够促进油气产业蓬勃发展的新技术，为支撑油气田增储上产，提供更多行之有效的、广泛推广的油气勘探开发新模式，催生新领域、新区块等非常规油气资源的产生。第三，助推能源结构调整升级，实现能源革命。打破公司主要经营油气资源的束缚，因地制宜，充分发挥实验室研发、探索功能，不断尝试太阳能、地热能、氢能、生物能等多种能源探索，力求实现清洁、环保、可复制、可推广的能源技术，改善能源产业结构，永不放弃多种资源尝试，永葆能源公司活力，面对政策和环境巨大挑战，帮助油公司永远立于不败之地。没有任何一个机构比实验室更适于作为探索未知领域的实践场所。

3 油气田企业实验室面临的机遇与挑战

国家高质量发展和清洁能源升级转型的需要给油气田企业实验室的建设带来了新的机遇。根据国科发基［2018］64号文《关于加强国家重点实验室建设发展的若干意见》，“实验室经优化调整和新建，数量稳中有增，总量保持在700个左右。其中，学科国家重点实验室保持在300个左右，企业国家重点实验室保持在270 个左右”。截止到目前，学科类国重已趋近饱和，而企业国重仍不足200个，我国企业的发展需要依托以提高自主创新能力为宗旨、以改革为动力的实验室。

3.1 油气田企业实验室的发展机遇

油气田企业的实验室目前正面临着前所未有的发展机遇，西南油气田发展实验室也有以下5个方面的迫切需要。

第一，发展实验室是响应国家实验室建设新形势的需要。国家科技部、国家能源局和四川省已出台一系列实验室相关新政策及要求，鼓励企业加大实验室投入，开展前瞻性、基础性、公益性重大技术研究，打造产学研用、质量一流的成果转化平台，建成装备一流、技术国际领先的科技创新高地。公司应顺势而为、严格对标，抓住大好机遇，筹建专业化实验团队，推动实验室高质量高标准建设，支撑公司快速发展。

第二，发展实验室是保障油气田公司500亿新战略的需要。国家能源局、四川省和重庆市相继发布了“十四五”远景规划，川渝天然气产量将达到630× 108m3，建成我国第一个千亿级天然气生产基地，打造中国“气大庆”。西南油气田已全面开启“上产500亿、奋斗800亿”的新征程，力争2025年天然气产量达到500×108m3，常规、非常规油气业务的快速增长对公司实验技术能力提出更高要求。

第三，发展实验室是提升原始创新能力的需要。油气勘探开发难度日趋加大，公司在新形势下会面临更多的关键核心技术攻坚战。实验室将围绕油气产业发展共性问题，聚焦技术热点、难点、痛点，依托实验基础创新平台，开展具有前瞻性、战略性的基础研究，做好技术储备，形成实验技术图谱，助力超深层复杂岩性气藏精细描述、深层页岩气富集规律、致密气效益开发等一系列关键技术形成，引领公司未来发展。

第四，发展实验室是促进实验资源共建共享的需要。为贯彻关于科技资源开放共享的指示精神，充分提高设备贡献率，挖掘实验数据价值，建设覆盖公司各类实验专业和实验能力的专业化实验室，既能统筹规划公司实验设备购置为公司提质增效，又能充分发挥集中管理优势推动实验设备及实验数据开放共享有效落地，为公司实施创新驱动发展战略和科技创新水平大幅提升提供有效支撑。

第五，发展实验室是打造创新团队的需要。随着油气勘探开发难度日趋加大，能源结构调整升级势在必行，亟需培养一批多专业、多学科人才队伍联合攻关。把实验室建设成企业聚集人才和培养研发人才的基地。将富有创造性的优秀科技人才和资金放在实验室研究上，“栽下梧桐树，引来金凤凰”，让实验室不断走出领军人才，用从实验室诞生的技术突破促成能源产业的更新迭代，助力公司全面建成全国最大的天然气工业基地。

3.2 油气田企业实验室面临的挑战

在油气田公司，谈到实验室，人们通常会想起检测实验室，但是检测实验室不是实验室的全部。仍旧有很多人认为“实验室”的主要任务是测试分析，这无疑极大地缩小了实验室的内涵。实验室研究的主动性没有被充分认识，认为实验室只是一个接收客户送样、出具实验报告的“车间”。不过，这种以检测为核心任务的实验室的准确名称应该是“化验室”。

诚然，实验室在油气田公司经营发展过程中发挥了重要作用，也担负着技术创新的历史使命，但是，企业实验室发展却仍旧受到一定程度的制约。经分析和梳理，原因有4点：第一，基础研究受重视不够，基础研究投入相对较小。投资方认为基础研究见实效慢，直接经济效益不突出，且有只需成功不许失败的考核要求；第二，企业实验室留人难，实验人员缺乏畅通的技术成长上升通道。与主营业务技术人员相比，职称和职级晋升渠道有限，愿意留在实验室工作的、且具有较高水平的技术人员仅占很小比例；第三，实验室主体更重视短期效益，注重公司主营业务相关的检验检测工作，缺乏勇气探索未知领域；第四，油田公司实验室缺乏人、财、物的自主支配权，难以独立自主地从事和开展公司主营业务相关的研究工作。

实验室运行与建设过程中，由于受上述4 点制约，在油气公司经营多年的实验室都会存在一些困难。第一，人员结构老化，新鲜血液注入较为有限。第二，油气公司研究院人才引进要求必须是油气主干专业硕士以上学历，导致实验室人员的知识结构单一，缺乏多学科融合。实验室要解决深层次的基础研究问题，要求实验人员有较高水平的非油气主干专业的基础理论知识；第三，实验室的研究工作更多停留在应用层面，很少深入到原始创新层面。

3.3 对发展油气企业实验室的建议

实践证明，对企业发展起决定作用的是研发人才和创新成果。在科技创新推动企业发展的今天，实验室研究工作做得好坏，在一定程度上决定了企业发展的前途和命运。在油气公司转型升级的十字路口，管理人员应该保证实验室做到以下4 点：第一，腾出手：实验研究人员不同于一般测试人员，须从机械重复的测试工作中解放出来，去从事更深层次的科学研究；通过“设备自动化+市场化劳动力” 的手段和实验数据信息化、智能化建设解决生产。第二，向前走：着手学科建设，勇于探索新领域，给予实验室的博士、硕士充分的自由发展空间。第三，把人留：用丰硕的创新成果留住高素质人才，注重实验室成果有形化，保证实验人员“名利双收”，让实验室中走出帅才型科学家。第四，创一流：通过自主研发可复制、可推广技术，加快实现“产、学、研、用”深度融合，提升国际影响力，建成党和国家需要的一流企业实验室。

4 结束语

没有枯竭的能源，没有枯竭的思想，诚如邹才能院士［24-26］指出，石油工业正处于常规向非常规油气、化石能源向新能源、机械化向智慧化“三个跨越”同步进行时。认识世界需要非常规思想，推动世界需要非常规人才，创新问题需要实验室解决完成，支撑当前能源发展、引领未来能源创新、推动能源战略跨越，都是这个时代赋予实验室的历史使命。对于油气公司而言，实验室不应被当作只是承担检验检测任务的生产单位，而应该成为引领产业发展、技术革新的主体力量。实验室最重要的身份永远都该是油公司的探索者，实验室的定位应该是行业的主导者、技术的引领者。实验室里的一小步，终会成为油气公司的一大步。