石油特色卓越工程师培养新范式的思考与探索

国内外工程科技发展方向和人才需求表明,产教融合成为新时代卓越工程师培养新趋势。党和国家高度重视工学交替的卓越工程师培养,把研究生教育和解决生产关键核心技术难题有机融合。我国石油工业历经百余年发展,奠定了未来人才培养和技术创新的基础。在“双碳”背景下,我国石油骨干企业面临一系列技术难题,能否实现高水平科技自立自强,取决于是否拥有掌握关键核心技术、能够有效解决油气田生产“真问题”的工程技术人才。面对石油工业关键核心技术人才不足、工程技术人才培养产教脱节的问题,以中国石油天然气集团有限公司为代表的石油骨干企业,扎实推进卓越工程师培养计划,深化产教融合,传承大庆精神铁人精神,在全链条设计、全要素配置和全过程培养上系统部署,逐步探索形成石油特色卓越工程师培养新范式。

中国页岩气研究与发展20年:回顾与展望

中国页岩气科学研究和勘探开发已历经20年,创新形成了以中国南方海相页岩气富集规律为代表的诸多理论与认识,支撑了国内页岩气产业健康快速发展,2023年中国页岩气产量达250×10^(8) m^(3),在当年全国天然气总产量中的占比超过10%,页岩气已经成为中国天然气产量增量的主力军之一。为了给中国页岩气产业高质量发展提供借鉴和参考,系统回顾了国内页岩气科学研究和勘探开发历程,归纳总结了富有机质页岩发育机理、页岩气优质储层特征及其成因机制、页岩气源—储协同演化机制、页岩气赋存机理与含气性评价、页岩气富集高产机理与评价、页岩气储层改造、页岩气开采等理论和技术进展,分析研判了面临的技术难题和挑战,指出了海相/陆相/海陆过渡相页岩气富集高产机理、基于动态演化过程的页岩气富集区评价方法、低丰度页岩气高效开发技术以及提高页岩气采收率技术等4个亟需攻关的研究方向。进而针对中国页岩气商业化勘探开发所面临的挑战,提出以下建议:从新区新领域、老区挖潜及提高采收率现场试验等方面开展页岩气勘探开发攻关探索,以期早日实现中国页岩气多领域多层系、由点到面的大突破和大规模高效勘探开发,全方位推进中国页岩气革命,提升能源高效供给能力,保障国家能源供应安全。

能源转型:通往净零之路——第24届世界石油大会综述

以“能源转型:通往净零之路”为主题的第24届世界石油大会于2023年9月17日—21日在加拿大阿尔伯塔省卡尔加里市召开。该次会议主要就未来能源转型与发展进行了讨论,重点探讨了如何利用多种解决方案在保障能源安全的同时实现碳减排目标,并就油气行业能源转型达成多项共识:①油气公司清洁能源转型已是大势所趋,“先立后破”的推进方式得到广泛认同;②当前油气公司仍需增加油气产量和供应量,但前提是率先减少碳排放量;③油气公司能否顺利实现能源转型,取决于对技术的掌控度与经济可行性;④天然气作为清洁化石能源,在能源转型过程中扮演着重要保障和忠实伴侣的角色;⑤碳捕获与封存(CCS)和碳捕获、利用与封存(CCUS)等脱碳技术将升级为投资杠杆,进一步释放技术和政策潜力;⑥氢能成为该次大会的“宠儿”,蓝氢与CCS结合将成为碳捕集市场的推手;⑦受俄乌冲突对能源供需的影响,部分国家正设法加强保护自身的能源供应安全。基于参加该次大会的收获与体会,对中国油气工业发展提出建议:①结合我国能源发展的具体国情,加大国内油气稳产上产力度仍是近期能源发展的主旋律;②加大油气战略储备能力建设,主动应对极端环境挑战并保障油气稳定供给;③加强新能源、电气化的应用,因地制宜地实现油气生产过程中的能耗低碳化;④充分发挥油气工业发展的整体优势,积极布局并推动CCS和CCUS产业发展;⑤积极参与世界石油大会等国际交流,彰显中国智慧和负责任大国形象。结论认为,实现二氧化碳净零排放已成为全人类共同的责任,油气行业在推进能源转型的道路上应率先垂范。

我国碳达峰碳中和图景与典型国家能源转型过程的对比分析与经验启示

我国碳达峰碳中和的目标已定,但在保证能源安全的基础上以何种路径和方式实现,业内仍有争议。在碳达峰碳中和目标要求下,不同机构对我国能源消费结构的中长期预测普遍强调化石能源的尽早达峰和快速退出。美国与德国碳达峰的过程以及向碳中和的发展重视化石能源的主体地位,通过用好国家机器,做好能源政策引导,将能源安全放在首位,用好碳排放平台期以及化石能源消费平台期,发挥天然气的清洁低碳优势。从我国国情出发,建议未来15~20年重点做好化石能源的定位与战略规划,突出化石能源的保障作用,加大煤炭清洁高效利用,发挥天然气低碳优势,做强油气内生发展,力争早日实现碳达峰碳中和目标。

煤层气水平井开发的理论技术初探——兼论煤层气和页岩气开发条件对比

经过30 a的不懈探索,我国煤层气开发井型逐渐由直井向水平井开发过渡,水平井开发煤层气的基础理论是制约当前煤层气开发的主要问题。和页岩相比,煤层页理和脆性矿物不发育,非均质性更强,不利于体积缝网的形成。但煤层顶底板封盖强,机械强度高,具备较好的水力压裂条件。部分煤层裂隙被方解石等填充,酸化有利于储层渗透率改善和复杂裂缝形成。因此,建立一套适合煤层气储层特征的水平井开发工艺尤为重要。针对煤层地质特征,从水平井长度优化、簇间距优化、压裂液选择、支撑剂选择、返排率、最终可采储量(EUR)特征6个方面,系统分析煤层气水平井开发技术经济政策,认为煤层气水平段长度一般不超过1000 m,簇间距15~30 m储层改造效果较好;深部煤层气压裂液中加入滑溜水破胶剂及少量低温辅助破胶剂可提高破胶效率;相比中浅部煤层气储层,深部煤层压裂支撑剂应提高大粒径(0.425/0.850 mm)比例;深部煤层(如大吉区块8号煤)达到最高产气时的压裂液返排率与威远-长宁页岩气相近;煤层气EUR偏低,但用液强度、加砂强度大,应提高煤层气开发效率及经济效益等。煤层气开发效果受地质特征和开发工程技术协同控制,从地质工程一体化角度,提出下步煤层气水平井开发的对策,指出应进一步优化煤层气水平井开发工艺;完善水平井钻完井与配套技术,降低单井钻完井成本;依据煤粉迁移规律,实现煤层气水平井控粉有序返排,提高排采效果;依据游离与吸附气赋存比例,优化生产控制技术提升单井EUR。

我国钻井液技术难题、新进展及发展建议

系统地梳理了超深/特深层、非常规、深水、干热岩、极地、天然气水合物等复杂地层钻探过程中面临的钻井液技术难题,探讨了关键科学问题与核心工程难题,结合近年来的钻井液技术进展,介绍了钻井液技术最新进展。针对复杂地层钻井过程中遇到的高温高压高盐、泥页岩水化严重、井壁失稳、大温差、井漏、储层损害,以及钻井液维护自动化程度低等问题,国内外学者研发了抗高温高盐水基/油基钻井液、恒流变钻井液、抗超高温泡沫钻井液、环境友好型超低温钻井液、智能温压响应承压堵漏材料、可降解储层保护材料、钻井液在线监测与自动加料系统等关键材料、体系与装备。但随着地质、工程环境愈加复杂,钻井液材料仍面临抗超高温高盐、超长时间稳定、防塌固壁、恶性漏失以及钻井液性能自动化调控等重大技术瓶颈。为满足复杂地层钻探过程中钻井液性能需求,未来还需深入研究钻井液处理剂在极端条件下的起效/失效机理,钻井液处理剂在微观-介观-宏观等不同尺度下的构效关系变化及作用机制,建立安全高效的钻井液多功能一体化调控方法,构建智能钻井液理论与技术,为实现复杂地层安全高效经济环保钻井提供关键技术支撑。

推进产教融合培养卓越工程师(笔谈)

2023年9月27日,卓越工程师产教融合培养工作推进会在北京召开,会上成立了中国卓越工程师培养联合体,发布了卓越工程师培养核心课程、能力标准、工作指南。同日,首届卓越工程师培养国际会议在北京成功举办,本次会议是在教育部指导下,由中国卓越工程师培养联合体主办,由北京航空航天大学、哈尔滨工业大学、浙江大学、重庆大学、同济大学等承办。教育部部长怀进鹏出席会议并致辞,来自20余个国家和地区的卓越工程师培养单位有关领导、教育管理者、专家学者等代表参会。会议围绕深化产教融合,建立中国特色、世界水平的卓越工程师培养体系,推动工程教育变革等内容进行了深入交流和研讨。为深入贯彻落实党的二十大精神,全面提高卓越工程师产教融合自主培养质量,全力落实工程硕博士培养改革各项任务,本刊开设专栏刊发相关文章,供读者参阅。

国企党校创新干部人才教育培训模式助力企业高质量发展的实践与思考

习近平总书记指出:“要加强干部教育培训,使广大干部政治素养、理论水平、专业能力、实践本领跟上时代发展步伐”。国企党校承担着干部队伍深化党的创新理论武装、强化政治训练、加强履职能力培训的重要职责。针对当前国企党校干部人才教育培训中面临的挑战和问题,着眼助力企业高质量发展目标,提出了国企党校创新干部人才教育培训应聚焦更新理念认知、创新方式方法、强化团队学习的基本思路。结合中央新的要求、企业发展所需和工作实践认知,就国企党校创新干部人才教育培训模式,从构筑生态型育人组织、加快培训数字化转型与标准构建、推动干部人才培养提速提质、促进组织级能力持续提升等方面提出对策建议。

川南地区深层页岩气富集特征、勘探开发进展及展望

深层页岩气是中国未来天然气产业发展的重要领域,目前已初步实现了工业化开发,成功获得一批高产井,落实了第二个万亿方储量、百亿方产量上产区,实现了深层页岩气富集规律与勘探开发技术创新突破,推动中国页岩气规模有效上产。美国4大深层页岩气区块已实现工业化开采,深层页岩气产量不断攀升,2021年产量达3132×108 m3,占美国天然气总产量的41%。系统总结提出了川南海相深层页岩气6大富集特征:①强还原环境的深水陆棚沉积,有利于有机质富集和保存;②优质储层厚度稳定,大面积连续分布;③断裂封闭性较好,普遍超高压;④有机孔和裂缝发育,储层物性较好;⑤深层页岩含气性好,页岩气资源落实度高;⑥深层页岩游离气比例高,单井初期产量高。结合中国深层页岩气富集特征及勘探开发进展,指出实现深层页岩气效益开发面临的3项挑战和对应攻关方向。展望提出四川盆地海相深层页岩气可探明页岩气地质储量(3~5)×10^(12)m^(3),具备上产(300~500)×10^(8)m^(3)的开发前景。建议坚持攻关,秉承“极限动用”理念,精准构建页岩储层“透明地质体”,采用最优工程技术手段,优化生产制度,最大限度提高EUR(单井评估最终可采储量),持续降低开发成本,不断突破页岩气开发极限,实现中国页岩气产业的进一步发展。

海相黑色页岩甜点类型、特征及页岩气勘探意义——以四川盆地南部五峰组—龙马溪组为例

黑色页岩甜点类型、识别标准及分布规律直接影响勘探层位优选及钻井靶点设计。为此,以四川盆地南部(以下简称川南地区)上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组海相黑色页岩为例,结合岩石学、层序地层学等理论,综合分析了相对海平面变化、裂缝类型与页岩储层品质之间的关系。研究结果表明:①川南地区五峰组—龙马溪组黑色页岩可划分出沉积型和裂缝型2类甜点,其中,沉积型甜点细分为早期海进型、快速海进型、晚期海进型和近滨海进型4类,裂缝型甜点分为网状微裂缝型和网状宏观裂缝型2类。②早期海进型和近滨海进型以半远洋沉积为主,粉砂和黏土混杂堆积,TOC较低;快速海进型以远洋沉积为主,微晶石英发育,TOC高,有机孔发育;晚期海进型以等深流沉积为主,TOC偏低,无机孔相对发育。③裂缝型甜点储层宏观裂缝和微裂缝发育,但基质孔隙度和渗透率不一定高。④早期海进型甜点分布于笔石带WF2—WF3,快速海进型甜点分布于笔石带LM1,晚期海进型甜点分布于笔石带LM2—LM4及LM5,近滨海进型甜点分布于笔石带LM1—LM4,网状微裂缝型甜点主要分布于笔石带LM1,网状宏观裂缝型甜点的分布受断层规模和构造转换带变形程度控制。⑤笔石带LM6—LM8黏土矿物含量高、成岩收缩缝发育的位置可形成网状微裂缝型甜点;构造转换带与调节带具有弱变形与弱改造特征,网状宏观裂缝发育,可形成网状宏观裂缝型甜点。结论认为,川南地区快速海进型和近滨海进型甜点勘探已取得重大突破,早期海进型和晚期海进型是下一步勘探的重要目标;以沉积学及裂缝特征为判识依据的甜点类型划分为页岩气深化勘探和效益开发提供了理论支撑。

钻井工程“血液”——钻完井液技术的发展现状与趋势

系统梳理了深层、深水、非常规等复杂油气钻探中面临的钻完井液技术难题,结合关键科学问题及其研究进展,对深层、深水、非常规等复杂油气钻完井液技术未来的发展方向给出了建议。针对复杂油气钻井过程中遭遇的高温高压高盐、储层损害、流变性能差、水合物堵塞及井壁失稳等问题,国内外学者研发了抗高温环保型、抗高温高盐高密度型及液体套管型钻完井液技术。但随着钻探的地层情况越来越复杂,还存在钻完井液材料抗高温能力不足、环保性能差及井漏与储层损害严重的问题。为满足复杂油气钻探过程中钻完井液性能需求,未来还需深入研究钻完井液处理剂作用机制,建立安全高效的钻完井液多功能一体化调控方法,构建智能钻完井液理论与技术,为复杂油气资源开发提供技术保障。

晚奥陶世—早志留世之交细粒沉积类型及演化——以川南地区五峰组为例

细粒沉积物类型及演化是周缘板块构造演化的响应,并深刻影响页岩的储层品质。通过川南地区五峰组页岩岩心精细描述、大薄片全尺度成像和氩离子抛光片场发射扫描电镜分析,揭示晚奥陶世—早志留世之交海相页岩沉积类型及演化。结果表明:①川南地区五峰组发育细粒浊流沉积、半远洋沉积和陆棚浅滩沉积3大沉积类型:细粒浊流沉积物质主要来自于陆源,可清晰见到9个典型的沉积序列;半远洋沉积物以陆源和内源混合沉积为主,递变型水平层理发育;陆棚浅滩沉积以陆源成因和原地成因物质混合为主,沉积物主要以悬浮沉降的方式沉降。②细粒浊流沉积主要发育于笔石带WF1—WF2,半远洋沉积主要发育于笔石带WF3,而陆棚浅滩沉积主要发育于笔石带WF4。③细粒沉积类型及演化反映了周缘板块构造演化:笔石带WF1—WF2沉积期,周缘板块构造挤压强烈,陆源供给充分,故细粒浊流沉积发育;笔石带WF3沉积期,周缘板块构造活动减弱,海平面快速上升,故半远洋沉积发育;笔石带WF4沉积期,周缘板块构造活动进一步减弱,全球海平面快速下降,故陆棚浅滩沉积发育。细粒沉积类型直接影响页岩的储层品质,细粒浊流沉积孔隙度和总有机碳含量相对较低,而半远洋沉积孔隙度和总有机碳含量相对较高。