加大科技创新与投资力度推进非常规能矿绿色高效开发——访中国科学院院士、中国石油大学教授高德利

■本刊记者 冯浩 虞燕丽

实现碳达峰碳中和是一场硬仗，也是一场大考。在这样的背景下，油气行业对于碳减排有哪些新技术新路径，产业转型升级的解决方案是什么？中国科学院院士、中国石油大学教授高德利接受中能传媒《中国电业与能源》记者专访时表示，在“双碳”目标下，油气行业应该进一步加大科技创新与投资力度，推进非常规能矿绿色高效开发，积极引领未来能源技术的创新发展。

《中国电业与能源》：对于“能源的饭碗必须端在自己手里”这句话，如何解读？

高德利：随着经济社会的发展，我国能源消费也随之增加，特别是石油和天然气消费对外依存度逐年攀升，能源安全形势不容乐观。对于“能源的饭碗必须端在自己手里”，我的理解就是要通过创新驱动加大国内石油、天然气等能源资源的勘探开发力度，积极推动能源绿色低碳转型，有效抑制或逐步减少我国能源消费的对外依存度及二氧化碳、甲烷等温室气体的排放；同时，还要积极实施能源“走出去”战略，一方面畅通国际能源贸易渠道，另一方面要积极通过有效投资、技术服务、工程承包等商业行为获得越来越多的海外能源份额（如石油和天然气份额），不断提升我国有效开发利用海外石油、天然气等能源资源的综合能力和竞争力。

《中国电业与能源》：“双碳”目标下，绿色转型成为社会关注的热点。对于油气行业绿色发展，您有什么看法？

高德利：既要实现“双碳”战略目标，又要保障国家能源安全，是我国面临的重大需求和挑战。在未来很长一段时期，能源矿产资源依旧是人类所依赖的主要能源组成，因此我们必须推动能源矿产资源的绿色开发，采用创新性思维和方法来解决关键核心问题。

根据我国能源矿产资源的禀赋情况，“非常规能矿原位转化与绿色高效开发”应该成为我国实现“双碳”目标和保障国家能源安全的重大战略举措之一，特别是那些深地煤炭与煤层气、深层页岩油气等非常规能矿，要实现绿色高效开发目标，此项战略举措很可能是必由之路，其潜在的经济社会价值不可低估。通过此举，有望建立跨界交叉融合与协同创新的发展模式，同时在非常规能矿原位转化与绿色高效开发领域形成新的学科与产业布局，甚至引领未来能源技术的发展方向。

《中国电业与能源》：您曾说过：“人类已经进入石油、天然气难开采时代。”为什么这样讲？

高德利：放眼全球，可供人类开发的油气资源仍然十分丰富，但容易开采的油气时代接近收尾，全球油气行业未来将长期面对难开采油气问题。特别是非常规油气资源，是全球战略性的接替能源，具有“数量大、品质差、难开采”的基本特征。我国油气发展面临着更大挑战，既要解决国内油气增储上产的许多难题，又要实施能源“走出去”发展战略，原来以“跟踪”为主的技术发展模式已难以应对，必须加强自主创新。未来，国内可供开发的石油与天然气资源大多为非常规、深层（或深地）、深水（或深海）等“两深一非”难开采油气储量，对超深钻采工程提出了更高要求，同时也面临着诸多技术瓶颈难题，需要通过持续创新突破加以有效解决。

《中国电业与能源》：工欲善其事，必先利其器。对于石油、天然气的高效开采，钻井技术是不可或缺的基本手段，那目前中国的钻井技术装备发展状况如何？

高德利：我国钻井装备发展比较快，尤其是地面设备基本实现国产化了，甚至有些设备还实现出口，比如钻机、管材等。可以说，国内地面钻井装备技术较好，但井下的破岩、测量、控制等技术装备，我们仍面临着不少技术瓶颈问题。为了不断提高水平钻井的“一趟钻”作业能力，我们有必要在高效PDC钻头、导向钻具组合、钻井液体系及钻井参数等方面加强学科交叉研究，努力打造“一趟钻”作业关键技术利器。

《中国电业与能源》：您长期从事定向钻井理论与技术研究，在哪些领域取得了突破？

高德利：我带领的团队瞄准钻井科技前沿，强化基础研究，在油气田钻采力学与控制工程、定向钻井、井筒完整性及工程作业极限等方面取得了系列重要研究成果，并在复杂油气井工程中收到显著应用实效。

定向钻井，是油气钻采工程的主体技术之一。通过实施定向钻井，可以基于同一个作业平台有效扩大油气田的开发控制半径及泄流面积，相关研究与技术进步在国内外备受关注。“七五”《定向井、丛式井钻井技术研究》和“八五”《石油水平井钻井成套技术》都是国家重点攻关项目，并分别获得了1991年度和1997年度的“国家科技进步一等奖”。作为“井眼轨迹控制技术”专题负责人，我连续10 年参加了这两个项目攻关研究，创新发展了定向钻井理论与技术。特别是，建立了钻头与地层相互作用的新模型，确定了控制钻进方向的特征物理量和本构关系，发现正交各向异性地层可产生12 种不同规律的井斜效应，并提出定量评估新方法；建立了井下导向钻具组合三维分析模型和优化算法，揭示了可控参量的作用规律及钻头匹配机理，等等。

大位移钻井，是挑战定向钻井极限的前沿技术。我从“九五”开始参加相关研究与实践，创建了大位移钻井延伸极限的理论概念、预测模型及控制计算方法，与团队协作自主研发了相应的设计控制技术体系，研究成果在海洋、滩海等油气田获得显著应用实效，突破了海洋大位移钻井的国际延伸极限，特别是在南海边际油气田开发中获得超百亿元的经济效益。

双水平井、U 型水平井及丛式水平井等复杂结构井，是高效开发非常规、海洋、深地等复杂油气田的先进井型技术。自“十一五”以来，在国家科技重大专项支持下，我带领团队针对非常规油气田高效开发问题，主攻复杂结构井工程优化设计理论与钻完井控制技术，提出了复杂结构“井工厂”开发工程模式及其设计控制理念，并在磁导向钻井、井下管柱作业及钻井提速提效等方面实现了技术突破，助力我国非常规油气高效发展。

另外，一直以来，“井筒损坏”的情况严重影响油气田的综合开发效益，甚至造成油气泄漏等灾难性后果，如墨西哥湾漏油事件。我们揭示了复杂工况井筒完整性的退化规律与破坏机理，进而从钻井和管材源头入手，提出复合管柱建井模式与设计控制优化方法，建立了先进的复合套管柱载荷分析与优化设计模型和软件系统，通过校企合作自主研发出复杂井况专用套管与复合管柱技术，并在国内外推广应用，使钢管公司与油田企业实现双赢目标。

最近十多年，我带领团队致力于海洋深水钻井创新研究，建立了一套深水钻井安全高效作业设计控制理论方法与技术体系，协助企业制定了我国相应的设计标准、作业规程和技术指南等，助力我国海洋钻探实现了从浅水到超深水的跨越。

当前，我和我的团队正在积极探索如何拓展钻采工程技术的应用领域，试图通过跨界交叉融合加快我国气态能源发展，为推动我国“双碳”目标下能源低碳绿色转型贡献力量。■