世界油氣技術快速發(fā)展，不斷涌現(xiàn)新理論、新方法、新技術、新工藝、新工具、新材料，推動深層、深水和非常規(guī)等油氣資源的高效開發(fā)。

中國石油經濟技術研究院科技研究所持續(xù)跟蹤研究世界油氣技術發(fā)展動向，按照創(chuàng)新性、重要性、前瞻性、可行性等指標，篩選出13項上下游前沿技術，本報加以簡要介紹。

01 儲層特征定量評價技術
儲層有效指數(shù)法(e-rei)和儲層模擬法(TouchstoneTM)是埃尼勘探生產公司新近推出的儲層綜合定量評價新技術。其中，儲層有效指數(shù)法已獲得專利，根據(jù)定量巖相資料的薄片計算碎屑巖儲層質量的定量指標，以及地震雙程走時(TWT)、深度和溫度，研發(fā)了專用地質統(tǒng)計軟件生成儲層三維有效指數(shù)圖，確定圈閉優(yōu)勢運移通道；儲層模擬法通過正演模擬軟件模擬機械壓實作用，石英膠結作用和粘土礦物-伊利石形成過程，量化儲層質量，確定已知前景區(qū)的孔滲值。

新方法已經在非洲古生代儲層進行了實際應用，取得了良好效果，具有前瞻性。油氣勘探技術步入精細化、定量化的時代，儲層質量定量預測技術在評價成熟油區(qū)的深層、復雜構造層、特殊巖性體、非常規(guī)甜點區(qū)方面發(fā)揮越來越大的作用，對落實油氣資源潛力、降低勘探風險和制定未來發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃具有重要意義。

02 錸-鋨同位素體系分析技術
錸-鋨(Re-Os)是同位素體系研究中的新成員。放射性元素187Re的半衰期約416億年，它衰變成187Os的過程記錄著時間。錸和鋨保存在硫化物和富有機質的還原環(huán)境中，在氧化環(huán)境中溶解，因此，富有機質的黑色巖系具有較高的錸和鋨含量。

它們在有機體系主要以有機絡合物、化學吸附等形式存在，其中有機絡合物可以使錸和鋨長期穩(wěn)定地保存在干酪根、原油和瀝青中，同位素體系不易被后期改造作用破壞而保持良好的封閉體系。90%的Os富集于原油瀝青質中，因此原油中瀝青質組分的錸-鋨同位素組成能夠近似代表全油中的含量。

在應用過程中，錸-鋨同位素體系不僅能預測黑色頁巖形成時間，為富有機質沉積巖提供地質年代，分析烴類成熟和排泄時間，尋找區(qū)域與全球的沉積聯(lián)系；

在同一構造單元中，可以提供烴源巖信息，為油源對比提供了新的方法；

提供多種新的示蹤元素分析沉積地層的古氣候和古環(huán)境；

甚至一些同位素體系可以反映頁巖在沉積過程中被侵蝕的對象、侵蝕速率及其與沉積速率的關系、流體類型等細微的差別。

03 地震導向鉆井技術
在復雜地質環(huán)境或具有較高不確定性因素的區(qū)域，地震導向鉆井技術有助于鉆井決策人員針對井下條件及時做出決策，優(yōu)化井位設計，確定井眼軌跡、套管下深和泥漿密度等。

西方地球物理公司的地震導向鉆井技術，主要是結合實時測井和地表地震數(shù)據(jù)來更新三維地質模型信息，包括地震成像、地層孔隙壓力梯度和破裂壓力梯度等。

該技術的主要創(chuàng)新點包括：實時成像，實時根據(jù)隨鉆獲取的信息更新井筒周邊的地震成像；實時分析儲層特性，包括實時的地震反演和屬性提取，調整鉆井方案；實時預測鉆頭前方的儲層特性和壓力狀況，從而調整鉆井方案，提高成功率，避免井下事故。

地震導向鉆井技術已在中國及美國墨西哥灣中進行了應用。在美國墨西哥灣，通過多次更新速度模型，及時修正鉆井設計方案，避開斷層，有效降低了開發(fā)風險與成本。地震導向鉆井技術是一項用于完善鉆探與開發(fā)方案的新技術，是地球物理技術的一個新的應用領域。

04 無限級壓裂技術
壓裂級數(shù)是評價壓裂效果的一個重要指標。NCS能源公司研發(fā)的無限級壓裂系統(tǒng)于2014年連續(xù)多次打破了單井壓裂級數(shù)的世界紀錄。

無限級壓裂系統(tǒng)采用連續(xù)管拖動由可重復座封封隔器組成的壓裂-隔離總成，并將其與可開關滑套以及水力噴砂射孔器相結合，可以實現(xiàn)高效的單次無限級數(shù)壓裂。這套技術與常規(guī)的投球滑套壓裂和橋塞分段射孔壓裂相比，在裂縫位置控制、壓裂效率、壓裂液用量、實時壓力監(jiān)測等方面展現(xiàn)出了優(yōu)越的性能。

由于泵送集中到一個壓裂點，壓裂速度更快，而且能量耗散小，所需的馬力為傳統(tǒng)技術的三分之一。該技術已投入了現(xiàn)場應用，經受了不同地質條件及作業(yè)環(huán)境的考驗。2014年，NCS能源公司利用該技術在貝肯分別以93級、94級和104級多次刷新了單井壓裂級數(shù)的世界紀錄。

無限級壓裂作為一種新的壓裂技術，是低滲油氣藏、頁巖氣、煤層氣等非常規(guī)油氣儲層增產改造的關鍵技術手段，在增產增效方面具有較大優(yōu)勢，可最大程限度地提高單井的壓裂級數(shù)，擴大與油藏的接觸面積，為油氣田高產、穩(wěn)產提供技術支撐。

05 太陽能稠油熱采技術
傳統(tǒng)的稠油熱采工藝通常需要燃燒大量天然氣來產生高溫蒸汽，而利用太陽能進行稠油開采則節(jié)能、降本、環(huán)保。GlassPoint公司的太陽能稠油熱采技術已投入商業(yè)化應用。

取得的進展包括：

(1)研究出太陽能稠油熱采的核心技術——槽式集熱技術，封閉式的結構類似于一個玻璃溫室，由玻璃和鋼結構組成，采用機器人全自動清潔，90%的水可重復利用。玻璃溫室占地面積17280平方米，由12列槽式集熱器組成。太陽能蒸汽發(fā)生系統(tǒng)功率達7兆瓦，每天可產生50噸蒸汽，溫度可達312℃。

(2)2013年3月，GlassPoint公司和阿曼石油開發(fā)公司在阿曼南部的AmalWest油田合作，成功開發(fā)了中東首個太陽能稠油熱采項目，規(guī)模較美國加州項目擴大了27倍。阿曼項目已運行了一年多，年產蒸汽量近1.4萬噸，全年運行效率為98.6%。與傳統(tǒng)燃燒天然氣產生蒸汽的技術相比，該技術可降低天然氣消費量80%以上，每年節(jié)約燃氣消耗130多萬立方米，同時減少二氧化碳排放，能在30年的使用壽命期間以穩(wěn)定的價格提供蒸汽。

太陽能稠油熱采技術具有低成本、安全環(huán)保等多重優(yōu)勢，不但符合當今綠色、可持續(xù)發(fā)展的社會要求，還可提高稠油資產的經營價值，值得借鑒。

06 殘油區(qū)開采技術
殘油區(qū)是指在一次/二次采油中無法實現(xiàn)經濟開采的部分含油層段，通常位于油田主產層油水界面以下區(qū)域或主產層之外的油氣運移通道中。

2013年，美國國家能源技術實驗室(NETL)和國際先進資源公司(ARI)評估，美國殘油區(qū)原始地質儲量高達1400億桶，僅Permian、BigHorn、Williston三大盆地主產層下部的殘油區(qū)原始地質儲量就達到約400億桶，其中二氧化碳增采技術可采量為160億桶，同時還可增加二氧化碳埋存量70億噸。據(jù)Melzer咨詢公司評估，殘油區(qū)開發(fā)有望提高美國原油可采儲量30%～50%，成為下一個大幅度增儲上產的戰(zhàn)略接替區(qū)。

美國殘油區(qū)開發(fā)部分項目已進入工業(yè)化生產階段，主要采用二氧化碳增采技術。截至2013年，Permian盆地已成功開展12個二氧化碳增采項目，原油日產量超過1.3萬桶。針對殘油區(qū)含水飽和度較高的問題，有兩種技術解決方案：

（1）在殘油區(qū)內選擇性完井，一般殘油區(qū)上部含油飽和度相對較高，可將現(xiàn)有生產井加深到殘油區(qū)上部并進行完井，減少產水；當殘油區(qū)含油飽和度比較一致時，也可將整個殘油區(qū)作為開發(fā)目標。

（2）采用二氧化碳增采技術同時開發(fā)主產層和殘油區(qū)，同時進行二氧化碳驅使得兩層段之間有相對一致的壓力分布，從而減少二氧化碳竄流和損失，最終兩層段的采收率均有提高，開采效果遠好于單獨開發(fā)殘油區(qū)。

殘油區(qū)勘探開發(fā)顯示出巨大的資源潛力和良好的開發(fā)前景，主體技術二氧化碳增采兼具增油、環(huán)保雙重優(yōu)勢，不僅給老油田增儲上產開辟了一條新路，還為二氧化碳埋存提供了新的目標區(qū)。　　　

07 CoreFlow數(shù)字巖石和流體分析技術
CoreFlow數(shù)字巖石和流體分析技術綜合了常規(guī)巖石物理和數(shù)字巖心分析技術的最新成果，可創(chuàng)建3D儲層模型，快速模擬多種生產情形下的流體流動性能。這種方法利用巖石物理實驗測量，改善油藏模擬，精確測量相對滲透率、毛細壓力、凈現(xiàn)值和其他參數(shù)。

Core Flow技術包含：全巖心雙能量CT掃描測量、數(shù)字巖心微CT成像分析、掃描電鏡（SEM）成像分析、直接水動力孔隙流動模擬。直接水動力學模擬是一項突破性技術，能夠獲得毛細壓力、相對滲透率、開采效率及流動非均質性。

08 高分辨率油基泥漿微電阻率成像測井儀
高分辨率油基泥漿微電阻率成像測井儀由探測器、供電部分和采集部分（含測斜模塊）組成。探測器有8個極板，安裝在2組間隔1.1米的支撐臂上，每組支撐臂上4個極板位于相同的測量深度。極板與支撐臂之間由旋轉接頭連接，可軸向旋轉15度，所有6個支撐臂完全獨立，可變換節(jié)面角，測井時無需完全居中。

處理軟件能夠確保即使儀器在偏心的情況下仍能對成像數(shù)據(jù)準確成圖。儀器具有更高的分辨率、更大的井眼覆蓋范圍，受環(huán)境影響更小，成像質量與水基泥漿成像儀器相當，甚至更好。

09 PDC鉆頭革新——錐形PDC切削齒鉆頭
繼2013年推出在PDC鉆頭中心布置一顆錐形PDC切削齒的Stinger鉆頭之后，2014年斯倫貝謝又推出了大量分布錐形PDC切削齒的Sting Blade鉆頭。

這種鉆頭的錐形PDC切削齒將以往分散的載荷集中于一點，可提高破巖效率；

比平面PDC切削齒擁有更大的金剛石表面，可提高切削齒的強度和耐磨性；

可減少鉆頭的扭矩波動，有利于實現(xiàn)短曲率半徑造斜；

可降低鉆進過程中的振動，增加單次入井進尺，延長鉆頭使用壽命；

有助于獲取更大的巖屑，提高巖石特性、孔隙度、滲透率以及油氣顯示分析的準確性。

StingerBlade鉆頭已經在14個國家開展了250次現(xiàn)場試驗，平均提升機械鉆速30%，增加鉆頭進尺55%。

10 工廠化作業(yè)鉆機
北美頁巖油氣革命推動了陸上鉆機的升級換代，工廠化作業(yè)鉆機成為新建陸上鉆機的主流。

工廠化作業(yè)鉆機采用交流變頻電驅動、液壓驅動等先進驅動方式，鉆機運移性更好，能大大降低噪音和運行成本；

利用滑軌式、步進式快速移動系統(tǒng)實現(xiàn)鉆機井間快速移動，節(jié)約鉆井時間；

配備頂驅、鐵鉆工、一體化司鉆控制室、自動貓道等自動化設備，提高作業(yè)效率和安全性；

配置防噴器快速裝卸系統(tǒng)進行防噴器組的快速裝卸和移送。

國民油井華高(NOV)、Schramm等裝備制造公司都推出了工廠化作業(yè)鉆機，H&P公司、Nabors、Patterson-UTI等大型陸地鉆井承包商也推動了自主品牌的工廠化作業(yè)鉆機。隨著工廠化作業(yè)模式的推廣應用，對工廠化作業(yè)鉆機的需求快速增長，成為高效開發(fā)頁巖油氣的重要手段。

11 快速檢測管道泄漏機器人
低壓力微泄漏一直是管道檢測的難題，一種快速檢測管道泄漏的機器人已研發(fā)成功。

該設備由一個小機器人和一個鼓狀的膜組成，形成一個橫穿管道寬度的密封。當泄漏發(fā)生時，流體流動使膜變形，通過傳感器和無線通信系統(tǒng)發(fā)回的信息進行分析確定泄漏點。這種方法能檢測到接近泄漏點壓力的快速變化，提供高精確度的泄漏定位。

該設備可在較低壓力下檢測到僅1～2毫米的泄漏，以3英里/小時的速度在管道中移動，并且完全自動化，可以放入管道系統(tǒng)，永久留在某處，對系統(tǒng)進行自動且不間斷監(jiān)控。該設備可有多種規(guī)格，以適應不同類型的管道，使用GPS可以進行定位和報告管道泄漏位置。

12 煉油廠“分子管理”
煉油廠“分子管理”是近年來國際石油公司提出的一項突破傳統(tǒng)對石油餾分粗放認知，從體現(xiàn)原油特征和價值的分子層次上深入認識和加工利用石油的先進技術，已實現(xiàn)工業(yè)應用，并取得了巨大經濟效益。

“分子管理”的關鍵技術包括分子指紋識別技術（含油品分析和分子表征）、分子組成層面的工藝模擬技術，以及基于前兩者的實時過程控制和優(yōu)化技術等。

面對原油資源的劣質化和日益嚴格的環(huán)保要求等多元化挑戰(zhàn)，通過優(yōu)化煉油生產，實現(xiàn)精細化加工，以最小的成本生產合格的產品，已成為全球煉油企業(yè)的共識，“分子管理”技術的出現(xiàn)正契合這一理念，煉油廠逐步進入“分子管理”時代。

13 糖發(fā)酵生產異丁烯新工藝
異丁烯是關鍵的化學品構筑基塊，可被轉化為運輸燃料、聚合物和各種通用化學品。異丁烯屬于低烯烴家族，目前從石油來制取。法國全球生物能源公司與德國林德集團正在建立一個年產量100噸的中試裝置，2015年建成投產，該裝置設有兩個5000升的發(fā)酵罐，通過葡萄糖發(fā)酵生產聚合級異丁烯產品。

此前研究人員在實驗室中將糖“喂”給微生物，微生物“消化”后即產生氣體異丁烯。在建裝置就是采用該工藝原理，氣態(tài)發(fā)酵罐一步法生產高純度異丁烯產品，也就是將糖和微生物放在同一個發(fā)酵罐中，實現(xiàn)從糖到異丁烯的轉化，然后再將其分離、提純、液化、裝瓶。該工藝由于是氣態(tài)產品，所以不會在發(fā)酵培養(yǎng)基上產生累積，也不會為微生物帶來毒性危害，基本不用設置下游凈化工藝，工藝成本低，對環(huán)境影響小。

該裝置有實現(xiàn)連續(xù)或近連續(xù)生產的潛在能力。因涉及糧食問題，研究團隊考慮今后用木頭或農業(yè)廢棄物作原料生產糖。用糖發(fā)酵生產異丁烯的新工藝是微生物人工新陳代謝途徑的第一次成功，由此推動了從可再生資源生產輕質烯烴技術的發(fā)展。（原載《石油商報》）