石油科技革命悄然來襲 哪些技術將會是“破冰之舉”？

科技進步正在沖擊包括油氣行業在內的傳統產業，使生產方式發生跳躍式的變化，石油科技革命也已悄然開展，那么，我們未來的革新方向是什么？最新的技術成果又有哪些呢？

作者 | 檸檬

在全球油氣技術發展歷程中，不同時期都出現了一些里程碑式的重大技術成果，如20世紀80年代的電驅動鉆機，90年代的自動化鉆機、油藏數值模擬、旋轉導向鉆井、MWD/LWD，21世紀之初出現的3D成像、虛擬現實、智能完井、數字油田、數字化管道、數字化煉廠等，逐步將全球油氣行業的變革之路推向新的階段。

1.油氣行業未來技術趨勢分析

未來全球科技革新方向主要有：物聯網、機器人、虛擬現實、儲能技術、無人駕駛、新材料、3D打印、可再生能源、DNA修剪和人工智能。目前，全球油氣資源技術已呈現一體化、智能化、微型化、信息化、實時動態、綠色環保趨勢，技術領域的聚合速度不斷加快。油氣關鍵技術發展有五個新方向：

重點技術領域一：高效、經濟、實用型技術

如地震資料再處理技術、老井連續油管側鉆技術、水平井重復壓裂技術等，成為當前油價低位徘徊形勢下油公司和油服公司實現提質增效的首選革新方向。

重點技術領域二：多項技術集成應用

油氣“甜點”識別、一趟鉆技術、海底工廠等多技術集成應用的不斷革新和發展，為增加探勘活動準確率、簡化作業流程、提高作業效率、降低油氣開采成本再加砝碼。

重點技術領域三：非常規油氣開采技術

對深水油氣（尤其水深大于5000m）、深層頁巖氣（尤其埋深大于4000m）、超深層常規油氣（尤其埋深大于12000m）、極地油氣、天然氣水合物、油砂、頁巖油氣以及油頁巖等開采技術的理論和技術研究，也可大大降低這些非常規資源的開采成本，推進能源行業的復興。

重點技術領域四：高精尖技術

如大數據分析、納米材料、石墨烯技術、仿生技術、機器人、3D打印、虛擬現實以及智能/功能材料等。

重點技術領域五：智能技術

智能化是全球科技發展的大趨勢，同樣也是未來全球油氣行業發展的大趨勢。智能化將成為全球油氣行業持續提質降本增效的有效途徑、核心技術和必由之路。未來的研發方向和重點是智能油田、智能鉆井、智能管道、智能煉廠。預計到2030年，油氣行業有望進入一個全新的時代-智能化時代。

在高新技術的推動下，全球油氣行業的自動化、信息化、智能化水平將不斷提升，不久的將來，包括深水、超深水甚至北極的油氣實現低成本開發都將成為可能。

2.油氣行業最新科技成果舉例

以下為近幾年的重大技術進展，這將對近幾年的行業趨勢產生重要影響。

1）納米技術

全球油氣行業上游的這一輪技術發展是在頁巖油氣帶動下，起源于納米科技的一次顛覆性變革，目前正在形成納米油氣勘探開發學科分支，依托納米科技重塑油氣勘探開發技術體系。另外，借助納米材料的光學、磁性和電學特性，可研發高效的工具用于地下傳感器和地層成像造影劑。

2006年，沙特阿美石油公司EXPEC ARC引入了油藏納米機器人的理念，并在業界進行了首次嘗試。油藏納米機器人可使對儲層空間的非均質特征表征、滲流機理、竄流機理、驅替機理等規律的認識達到新的高度；實現剩余油分布描述技術從點到面的突破，使得油藏流體的空間流動特征得以動態監測和可視化表征；可對油藏巖石表面進行活（改）性驅油，實現智能穩油控水、智能驅油；可對地層流體進行原位改質，如對稠油、油砂、瀝青等進行原位改質降粘，對致密油進行納米原位改質等。

2010年國外就已經有人以納米磁性流體用于稠油開采，通過電磁感應技術可對地下這些磁性納米材料進行感應，使其發熱，并將熱量傳遞到稠油中，使其粘度迅速下降，因而大量的稠油就能在常壓下流出，進而提高稠油藏的開采率。

納米材料也可與智能壓裂液相結合，作為高靈敏度的傳感器，用于井下壓力、溫度等惡劣環境中，對裂縫進行精細成像和建模，對地層進行可視化監控，監測裂縫的生長情況，對壓裂液的流動情況進行監測，甚至對流向進行控制。促使壓裂增產向精細調控、精細描述方向發展。

受低油價影響，目前多是一些高校在研究如何將納米技術應用于油氣領域，業內專家曾稱，無需太多額外的支出，納米技術就可以幫助油氣公司改善現有液體的性能，其在油氣領域的巨大應用潛能尚待挖掘。

2）石墨烯技術

休斯敦大學的研究人員指出，先經過自噴或機械泵抽，再通過水驅或氣驅等二次驅油后，仍會有高達75%的原油無法采出。傳統的三次采油方法為向井中注入化學混合物，這可提高10~20%的采收率，然而大量化學試劑的使用將帶來環境破壞等問題?；谑﹥尚约{米片的三次采油技術，是近期石墨烯技術應用于油氣行業的一項最新研究成果。

休斯敦大學的研究人員稱，通過使用基于石墨烯的雙面兩性納米片，含0.01%納米液體的溶液，其三次采油的原油采收率可達到15.2%。作用機理為：當注入地層時，該溶液有助于將油從巖石表面剝離。當基于石墨烯的液體接觸到儲層中的鹽水/油混合物時，液體中的納米片自發地到達接觸面，減小了界面張力，使油流向生產井。在某些水動力條件下，基于石墨烯的液體在油水界面上形成一層彈性很強且可回收的薄膜，而非形成乳化液。

研究人員認為造成這種現象的原因是雙面納米粒子。納米粒子通常要么像油一樣具有斥水性或憎水性，要么像水一樣具有親水性。而基于石墨烯的納米片兼具上述兩種特性，并且還具有嚴格的兩性分子的特點。

石墨烯技術在油氣上游行業的涂層保護和材料應用中發揮著巨大作用，以后的發展趨勢將很可能集中在提高采收率等領域上。

3）機電一體化與MEMS

機電一體化是在機械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進微電子技術，并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機結合而構成的系統總稱，目前以MEMS（微電子機械系統）/NEMS（納電子機械系統）、人工智能和智能機器人為前沿標志。2010年硅基MEMS基本成熟，NEMS快速發展。

近幾年，隨著基于MEMS的新型多分量數字傳感器的研制，地震勘探技術進入全新時期，基于MEMS技術的地震采集系統向寬方位多波高分辨率轉變，增加了勘探的精確性和成功率。

MEMS技術的另一個創新應用就是智能鉆頭，即通過在鉆頭上部署各類測井、測試、工程參數傳感器和鉆頭原位數據存儲、預處理、隨鉆地層評價、具有雙向傳輸和實施相應的微型CPU以及鉆頭實時導向控制系統，用以采集、監控、分析復雜井況和實時導向的微型工程系統。隨著鉆頭導向技術的出現，LWD/MWD/DWD的隨鉆測井功能將從短節移位到鉆頭，鉆井技術進入智能化發展時期。

MEMS技術的發展還將推動測錄井進入微納（MEMS/NEMS）測錄井技術時期，2010年后出現的電化學納米測井、光譜納米測井、納米機器人測井等一系列技術前沿熱點，使得測錄井向納米微粒、智能化、微型化方向發展。

4）智能/功能材料

智能材料集傳感、反饋、信息識別與累積、響應、自診斷、自修復和自適應7大功能，目前已進入智能材料的應用實施階段。隨著貝克休斯、哈里伯頓等油服巨頭對形狀記憶材料以及膨脹管材料的研究成果不斷涌現，智能完井系統的發展不斷刷新，大大促進了油氣行業的數字化進程。

本文節選自《全球油氣行業數字化轉型分析報告》第一章“全球能源行業與技術趨勢分析”，更多前沿信息以及數字化轉型相關內容詳見報告（目錄見下）。本報告共4萬6千余字，在對油氣行業趨勢、科技進展進行概述的基礎上，著重強調了油氣行業數字化轉型的必要性，探索了挖掘數字化潛力的關鍵要素，對轉型的困難與挑戰以及數字化投資、應用和前景進行分析，并列舉了相關成功案例，內容精彩豐富。如果您對報告感興趣，歡迎向小編洽商垂詢！

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