2021年中國石油十大科技進展

2022年1月，中國石油2021年度“中國石油與國際石油十大科技進展”結果揭曉。評選涉及石油地質、油氣田開發、物探、測井、鑽井、油氣儲運、煉油和化工等八個專業。

基本介紹

• 中文名：2021年中國石油十大科技進展
• 公布時間：2022年1月
• 所屬區域：中國
• 意義：促進中國石油發展

項目名單

中國石油十大科技進展有：複雜碳酸鹽岩油氣藏地質認識和技術創新助推超深層油氣重大發現、多功能一體化油藏數值模擬軟體實現國產化替代、超大型地震處理解釋一體化系統GeoEast實現升級換代、iPreSeis複雜構造成像和定量儲層預測技術取得重大突破、低飽和度油氣層測井評價技術創新突破增儲上產效果顯著、CG STEER旋轉地質導向鑽井系統推動非常規油氣開發關鍵技術自主可控、“一鍵式”人機互動7000米自動化鑽機顯著提升鑽井自動化水平、天然氣集輸管網腐蝕及風險防控技術體系研究與套用取得突破性進展、全球首套超重力硫酸烷基化新技術工業試驗成功、百萬噸級乙烷裂解制乙烯成套技術工業套用成功。

中國石油十大科技進展入選項目

項目內容

1、複雜碳酸鹽岩油氣藏地質認識和技術創新助推超深層油氣重大發現

超深層複雜碳酸鹽岩儲層發育與分布受沉積相帶、構造斷裂、白雲岩化等影響，儲層有利區預測、油氣富集規律認識等面臨巨大挑戰。中國石油針對超深層複雜碳酸鹽岩油氣藏勘探地質理論及關鍵技術開展攻關，實現塔里木、四川等超深層碳酸鹽岩油氣勘探重大發現。

主要技術進展：（1）創新形成超深層海相碳酸鹽岩斷裂控儲成藏地質理論。建立了坳陷區走滑斷裂破碎帶控儲、分段差異富集的油藏模式，深化了碳酸鹽岩油氣成藏和富集規律認識，指導了坳陷區超深層斷裂斷控油氣藏勘探重大突破。（2）創新形成以“斷層—岩性控圈、立體成藏、複式聚集”為核心的斜坡區超深層白雲岩大面積立體成藏理論。提出斷裂與丘灘體聯合控圈，斷裂高效疏導，震旦紀—古生代多層系、多期次立體成藏、複式聚集。（3）創新超深層複雜斷控縫洞型碳酸鹽岩儲層定量描述技術、超深層弱信號高保真恢復成像白雲岩岩性圈閉精細刻畫技術。

指導塔里木富滿油田發現石油資源量11.36億噸，探明石油2.56億噸，天然氣932億立方米，助力富滿油田“十四五”末年產油氣當量500萬噸。指導四川蓬萊氣區落實勘探面積1.2萬平方公里，提交地質儲量1.28萬億立方米，有望建成中國最大碳酸鹽岩天然氣聚集區。

複雜碳酸鹽岩油氣藏地質認識和技術創新助推超深層油氣重大發現

2、多功能一體化油藏數值模擬軟體實現國產化替代

圍繞油藏數值模擬軟體長期依賴進口、技術受制於人的問題，中國石油先後攻克十餘項油藏數值模擬關鍵核心技術，自主研發了多功能一體化油藏數值模擬軟體HiSim4.0，打造了油藏數值模擬“中國芯”，實現了規模化套用。

主要技術進展：（1）融合計算科學與數據科學新技術，創新形成智慧型多條件約束地質建模、一體化多模態複雜滲流數學建模、多組分超大規模高效預處理數值求解、智慧型流體相平衡數值計算等關鍵核心技術，支撐實現億級自由度、千萬級節點、米級格線精細油藏數值模擬。（2）形成了適用於中國油氣藏類型和開發方式的多功能一體化油藏數值模擬軟體系統，擁有地質建模、黑油模擬、組分模擬、裂縫模擬、化學驅模擬、熱采模擬等10大功能模組，與同類軟體對比，具有規模大、速度快、精度高的特點，在注水開發老油田、注氣提高採收率、緻密油氣/頁岩油氣開發模擬上具有優勢。（3）軟體實現了從建模到數模、從黑油到組分、從常規到非常規、從新油田開發到老油田提高採收率的模擬全覆蓋，成為助力油氣田高效開發的關鍵核心工具。

HiSim4.0安裝上千套，套用於東部注水開發老油田、西部非常規油氣田、海外碳酸鹽岩油田等百餘個區塊，實現了國產化替代。

多功能一體化油藏數值模擬軟體實現國產化替代

3、超大型地震處理解釋一體化系統GeoEast實現升級換代

為破解複雜油氣藏勘探開發生產難題，提升國產軟體系統性能，增強綜合競爭力，中國石油基於GeoEast-iEco平台自主研發了GeoEast2021超大型地震處理解釋一體化系統，實現了升級換代。

主要技術進展：（1）在平台方面突破了PB級海量地震數據管理、大規模並行計算、雲計算等關鍵技術，實現了2000節點以上大規模異構集群集中管理和調度，達到國際領先水平。（2）在處理方面突破了稀疏反演混采數據分離、各向異性建模/偏移、Q層析/偏移、全方位層析等技術瓶頸，創新了上下行波場分離、鏡像偏移等技術，形成以高精度地震成像為代表的12大地震資料處理技術系列。（3）在解釋方面突破了疊前地質統計學反演、三維複雜構造地質建模、基於AI的高效構造解釋等技術，形成了集構造解釋、儲層預測、井震聯合地質分析、疊前五維解釋及人工智慧為一體的綜合地震地質解釋系統。

新一代地震處理解釋一體化系統GeoEast2021已大規模推廣套用，累計安裝處理軟體超過13萬個CPU核、2400多塊GPU卡，解釋軟體許可超過5000個，為破解複雜油氣藏勘探與開發生產難題、提升找油找氣能力提供了強有力的技術支撐；並加快推進“共建、共享、共贏”機制，構建開放包容的研發體系，打造智慧型化國產物探軟體生態系統，為實現核心技術自主可控奠定堅實基礎。

GeoEast實現升級換代

4、iPreSeis複雜構造成像與定量儲層預測技術取得重大突破

針對我國中西部地區複雜地表複雜構造地震成像及儲層定量預測這個世界性難題，中國石油經過多年自主攻關，突破全深度速度建模、複雜孔隙介質岩石物理理論模型等40餘項關鍵技術，成功研製iPreSeis大型軟體系統，為複雜高陡構造成像和儲層目標精細描述提供了新的技術利器。

主要技術進展：（1）在速度建模與成像方面，以匹配靜校正代替常規靜校正，在全球率先實現了近地表與中深層速度整體建模並初步智慧型化；從地表小平滑面出發開展疊前深度偏移，提高速度模型保真度和疊前成像精度。達到國際領先水平。（2）在儲層與流體定量預測方面，突破了複雜孔隙介質岩石物理理論模型和疊前彈性參數反演兩大難題，實現岩石物理分析與疊前儲層參數預測、流體檢測的有機統一，形成複雜多孔儲層多尺度預測、多域烴類檢測及含氣飽和度定量預測等特色技術，引領技術發展方向。

iPreSeis軟體已安裝373套，並成功推廣套用。支撐了塔里木、新疆、遼河、長慶、西南等油氣田16個複雜領域風險和預探目標論證，鑽前預測符合率穩定在90%以上，為長慶長7頁岩油10億噸級地質儲量、遼河雷家-曙光7369萬噸控制儲量、四川金秋氣田沙溪廟770億方天然氣探明儲量、塔里木中秋1構造593億方天然氣探明儲量等儲量落實提供了技術保障。

iPreSeis複雜構造成像與定量儲層預測技術取得重大突破

5、低飽和度油氣層測井評價技術創新突破增儲上產效果顯著

低飽和度油氣層廣泛發育，已成為勘探開發重點領域之一，但其“四性關係”複雜，識別難度大，解釋符合率低，國內外尚沒有相應的評價方法、技術與標準。為此，中國石油歷經七年攻關研究，關鍵技術取得突破性進展，研發了處理解釋方法，形成了評價技術體系。

主要技術進展：(1)原創了低飽和度油氣層成因機理分析技術，有效指導飽和度分布規律評價研究。（2）基於研發的核磁共振測井的可動水飽和度計算與孔隙結構表征處理新方法，創建了油相和水相滲透率測井計算新方法，明確了不同成因低飽和度油氣層的油水賦存與產出規律。（3）建立了不同儲層品質的含水率計算模型，突破了壓裂產能測井預測精度差的瓶頸問題。

該技術已在鄂爾多斯、松遼、渤海灣和柴達木等盆地3600餘口井規模套用，解釋符合率由攻關前60%左右提高至80%以上，發現工業油層1700餘層、累計厚度4200餘米，有力支撐了低飽和度油氣層領域的十億噸級三級儲量提交。減少試油700餘層，直接節約費用3億元以上。

低飽和度油氣層測井評價技術創新突破增儲上產效果顯著

6、CG STEER旋轉地質導向鑽井系統推動非常規油氣開發關鍵技術自主可控

旋轉地質導向鑽井系統是非常規油氣開發必備的關鍵核心技術利器，技術含量高、攻關難度大，國內長期處於“依賴進口、受制於人”的被動局面。中國石油聯合航天科工集團和中國石油大學（華東），自主研發成功CG STEER旋轉地質導向鑽井系統並實現規模套用。

CG STEER旋轉地質導向鑽井系統推動非常規油氣開發關鍵技

主要技術進展：（1）攻克了導向模組設計與製造、非接觸電能/信息傳輸等六大關鍵核心技術瓶頸。（2）獨創了平衡趨勢造斜率預測模型，造斜能力突破12.5度/30米。（3）突破了狹小空間電路最佳化和抗振結構設計，保障了優質儲層鑽遇率。（4）最佳化了磁干擾補償模型，開發了零度井斜造斜功能，實現“直-增-平”全井段作業，作業時效高。（5）創新壓力反饋控制算法，設計複合滑動軸承，突破高轉速精確測控難題，適應轉速達到200轉/分鐘。（6）產品模組化設計，滿足多樣化需求。

該系統在川渝、長慶、新疆、遼河等地區的頁岩油氣/緻密油氣完成80餘口井的全井段導向作業，累計進尺超12萬米，實現了替代進口，同比購置成本和服務成本均降低30%。其關鍵核心技術全部自主可控，填補國內空白，一舉改變了我國非常規油氣開發長期無自主可控的旋轉地質導向鑽井系統可用的被動局面，實現歷史跨越。

7、“一鍵式”人機互動7000米自動化鑽機顯著提升鑽井自動化水平

自動化鑽機是油氣勘探開發提速提效重大核心裝備，其一鍵操控、獨立建立根等關鍵技術在國內處於空白，是制約我國石油鑽機自動化、智慧型化發展的核心技術。中國石油研製成功“一鍵式”人機互動7000米自動化鑽機，實現了“流程自動化、作業少人化、操控一鍵化”。

主要技術進展：（1）突破了多設備聯動協同控制等技術瓶頸，實現鑽井關鍵工藝流程“一鍵式”操控。（2）首創了具有並聯作業模式的獨立建立根系統，實現建立根與鑽進並行。（3）突破虛擬重構、視覺識別等關鍵技術，開發了智慧型安全管控系統，實現了動態防碰管控與重點區域智慧型報警功能。（4）建立了鑽機線上監測與遠程運維平台，實現鑽機設備健康狀態線上實時監測和診斷服務。

鑽機在長寧—威遠國家級頁岩氣示範區完鑽兩口水平井，進尺過萬米。實現了“兩把座椅控全程”，關鍵工藝流程全自動化，井口、二層台等高危作業區域無人值守。建立根、甩鑽具與鑽進同步進行，顯著提升作業時效。井隊人員配置減少1/3，勞動強度降低90%。鑽機採購成本比進口自動化鑽機降低1/3。鑽機的成功研製與套用，打造了我國鑽井工程領域的“國之重器”，使鑽井工人由“藍領”變為“白領”，在我國鑽井裝備史上具有里程碑意義。

“一鍵式”人機互動7000米自動化鑽機顯著提升鑽井自動化水平

8、天然氣集輸管網腐蝕及風險防控技術體系研究與套用取得突破性進展

國內天然氣管網面臨著運行工況複雜多變、腐蝕嚴重、運行風險高等諸多問題。為大幅提升集輸管網安全運營能力與水平，中國石油創建了天然氣集輸管網風險防控技術體系。

主要技術進展：（1）基於酸性氣田複雜輸送介質環境下，建立了酸性氣田管材、腐蝕緩蝕劑、氫致開裂評價模型與方法，形成了地面設施腐蝕防護機制，開發安全評價系統，有效提高酸性氣田地面設施安全管理水平。（2）形成了集輸站場工藝系統沖蝕進化理論，建立了站場工藝系統沖蝕速率動態預測模型，開發了天然氣管道站場風險識別控制系統。（3）開發了含腐蝕缺陷的集輸天然氣管道風險評價系統，創建了基於貝葉斯網路的複雜管網系統安全風險動態評價方法，確定了管網各區域的安全邊界條件。

該技術得到廣泛套用，指導實施管道建設改造90餘項，管網運行風險平均降低21%，助力川渝管網系統年輸配能力從150億立方米提升到350億立方米，近3年川渝管網安全平穩輸送天然氣累計772億立方米。

天然氣集輸管網腐蝕及風險防控技術體系研究與套用取得突破性進展

9、全球首套超重力硫酸烷基化新技術工業試驗成功

中國石油自主研發的全球首套1000噸/年超重力硫酸烷基化示範裝置在遼陽石化公司一次開車成功。烷基化油是生產國Ⅵ以上汽油的關鍵理想組分，該技術的成功套用為更高效地實現汽油質量升級提供了又一技術利器。

主要技術進展：（1）首創了超重力烷基化大型反應器。創新設計了兼具強化傳質與瞬時撤熱功能的反應器新型結構，實現了微觀反應場所的酸烴傳質與溫度控制，滿足低溫下高選擇性、高轉化率定向反應。（2）自主設計了千噸級超重力烷基化反應系統，巧妙實現第二反應區和第一反應區內低溫耦合控制，達到了兩種烯烴原料、不同主反應速度下的最大化反應協同和烷基化油生產效率與質量最優的工藝策略。

新技術示範運行期間，醚後C4的烷基化油辛烷值穩定達到98.5-99.0，相比國內外提高2~3個單位；反應酸耗42千克/噸，在硫酸法同類技術中同比節約40%左右。新技術原創性突破了傳統技術瓶頸，高質量完成技術疊代升級，開闢出比肩國際先進水平的硫酸烷基化技術路線。該技術可滿足單獨設計以C3、C5烯烴為原料的烷基化路線，可以進一步最佳化煉廠加工結構，在原料多元拓展、產品質量升級和綠色低碳能力等方面特色突出。

全球首套超重力硫酸烷基化新技術工業試驗成功

10、百萬噸級乙烷裂解制乙烯成套技術工業套用成功

中國石油自主開發乙烷制乙烯技術成功套用於長慶80萬噸/年和塔里木60萬噸/年乙烷制乙烯國家示範工程，並一次開車成功，填補了國內空白。該技術引領了國內天然氣資源的高值利用和產業鏈增值，鞏固了中國石油在乙烯行業的技術優勢地位。

主要技術進展：（1）20萬噸大型氣體爐工業化套用處於國內領先水平。（2）乙烯收率大於83%，達到國際先進水平。（3）採用強化傳熱爐管，清焦周期可達140天以上。（4）採用高效三級裂解氣急冷換熱器回收餘熱，節能效果明顯。（5）採用中石油裂解爐煙氣SCR脫硝技術，NOx含量降低70%以上。（6）原料增濕塔配汽技術，噸乙烯能耗降低10千克標油。（7）“捕焦+氣浮+聚結”組合除焦除油工藝，保證了工藝水品質。（8）脫乙烷塔與裂解氣壓縮機熱泵工藝，兩級膨脹機製冷和高效回收乙烯工藝，降低綜合能耗。（9）廢鹼氧化+蒸髮結晶工藝技術，實現了廢鹼液近零排放。

上述乙烷制乙烯國家示範工程不僅實現了我國自主乙烷裂解制乙烯技術工業化套用零的突破，而且國產化率高、投資成本低，與石腦油制乙烯比，投資成本降低約30%。同時，這兩個乙烷制乙烯項目每年分別副產4萬噸和3萬噸氫氣，未來可引領氫能綜合利用的發展。

百萬噸級乙烷裂解制乙烯成套技術工業套用成功

發展意義

十大科技進展的評選，對於把握世界石油科技發展趨勢，促進石油科技創新和成果推廣，以科技創新成果驅動有質量、有效益、可持續發展，發揮科技創新對中國石油主營業務的支撐和引領具有積極作用。