DNV-GL：2025年油氣行業技術展望

在當前全球經濟整體放緩的形勢下，如果說我們正處于技術革命的風口浪尖，也許難以令人置信，但DNV-GL認為，隨著信息物理系統的加速應用，我們的確進入了工業發展的一個新的“復興”期。因此，DNV-GL在對各領域未來十年先進技術的組合和實施進行了展望，那么對油氣行業未來十年的技術藍圖又提出了哪些深刻見解呢？石油圈小編帶您一起展望一下~

全自動鉆井作業

鉆井作業是石油公司一項巨大支出，探井與評價井是高風險、高成本的活動。而鉆井成本占整個油田開發成本的一半。除了成本支出，安全問題也是重要的關注點。鉆井作業過程中如有人員傷亡或環境污染事故，將可能甚至一定會對公司造成巨大影響。全自動鉆井操作具有提速和安全鉆井操作的潛力，同時能夠降低成本。

先進的自動化技術可以從根本上改變鉆井方式，但需要對鉆井流程進行完整的重新設計，才能享受到自動化帶來的利益。為實現持續的鉆井作業，使生產過程不被打斷，需要一些關鍵技術的支持，包括自動舉送鉆桿操作、控壓鉆井技術、套管鉆井，以及監控和診斷。

自動舉送鉆桿操作：鉆臺上可以不再需要人，明顯降低了人員安全風險。鉆桿全自動化操作方案可適合使用較長管具井段，減少了連接數量。從而減少所需時間，特別對起下鉆和完井作業更有意義。

控壓鉆井（MPD）：通過一個封閉的壓力系統，持續、自動地調整控制井底壓力。增強對壓力的控制可提高對異常壓力層的探測和響應。進而在復雜鉆井作業中提高安全性，減少非生產時間。此外，MPD技術可以用于窄密度窗口鉆井。鉆井液保持循環可確保在所有作業階段井內正確的壓力，減少卡鉆的幾率。

套管鉆井/隨鉆完井：依賴于自動化和MPD技術，可進一步加快鉆、完井過程。不需要多次重復入井，增強了安全性，特別適用于一些有挑戰性的區域。

鉆井過程監控與診斷：聯合井上和井下測量數據進行分析，并將其結果用于自動控制，是目前隨鉆測量技術發展的下一步目標。全自動鉆井系統可以利用更多的大量數據，以做出正確決策——特別是有動態突發事件時，可以向操作負責人提供相關數據，使他們不至于陷入危急狀態。

自動鉆井技術與常規鉆井技術相比，預計將減少30~50%的鉆井時間和成本。這將使更多的油井在經濟上可行，使鉆井目標更準確，增加大量的加密生產井。自動化帶來的影響在整個鉆井作業中都將能感受得到，自動化鉆機將改變參與方的角色，包括：鉆機所有者、油服公司和作業者。

更簡單、更智能的完井

為了能夠高效地開采油層，防止過多的水竄和氣竄，對那些有水竄和氣竄的井，可能有必要靠近每個單獨的生產層位生產。完井需要鉆機，是耗時且成本高昂的作業。一旦完井后，如果要再改變，傳統上來說是既昂貴又麻煩。

智能完井包括監控和精確控制生產層位，提高采收率。該系統能夠自動或采取遠程控制的方式抑制高出水和氣的地層。低成本智能完井可以不使用鉆機即可輕松重新配置，對復雜油氣田提高開采量有潛在優勢，包括那些稀油區。智能完井可以選擇更多的采收率較高的最佳采油點位置。

智能完井使每口井具有多個采油點，可輕松開、關，能夠在成本削減的情況下通過改善油藏管理而從根本上提高油井性能。此外，由于能夠限制相關的水、氣的產出，其他井的處理能力可相應提髙。

更智能的海底連接

多相流技術的發展，已經能夠把井內流體簡單、有效、安全地從井口運送到處理設施。盡管海底生產系統需要通過先進的流體建模得以實現，但從控制和監測的角度來看卻并不復雜，這也使得海底生產系統可以從全球5000口井進行可靠生產。

海底生產系統的完整性和主要流程參數需要通過遠程控制室全天候進行監測。到2025年，我們期待海底生產系統能夠主動依靠監測和數據分析來達到穩定生產所需的流動狀態。對流動相關問題更好的預測有助于更快采取措施確保流動的連續性，這樣就可減少非生產時間，對油田經濟產生重大影響。更重要的是，改進對流體和工藝條件的控制，可使操作更接近穩定的多相流的物理極限。這對于稠油或蠟質油、液體含量高的氣體以及較大油砂開采有特殊意義。藉此有望簡化油田開發方案，比如使用較長的連接和更簡單的設計。

隨著監測水平的提高，海底生產系統的完整性和周圍環境，包括對滲漏探測的改進，也將涵蓋進來。從海底生產系統收集的數據也將進一步改進檢查、維護和修理策略?？傊?。它將幫助設計者和作業者確保流體穩定不間斷地流動，提高對系統完整性的信心。

管道自動檢測

由于對能源的需求不斷增加，但又面臨著一些挑戰，比如犯罪活動（打孔盜油）、恐怖襲擊、氣候變化影響（山體滑坡等），因此對陸上及海底管道的監控預計將加強。

執行定期管道檢査的自主式水下機器人（AUV），比傳統的遠程搡作潛水器（ROV）提供的方法更高效。自主式水下機器人可以配備聲納、相機及可探測甲烷或石油泄漏的傳感器。

對于陸上管道檢測，將使用無人機（UAV）。但目前無人機的使用，由于缺乏在民航領空營運的法規和程序受到了限制。

一種方案是使用高空長續航無人機，在商用空中交通高度之上運行（>17公里），配備高度復雜的傳感器系統，包括雷達、光學和紅外成像儀。今天的無人機受到距離和續航的限制，但正在開發的太陽能無人駕駛飛機，可用于軍事和商業。

水下機器人和無人機開發之初。目的都是軍用，但我們會看到越來越多的軍用技術將轉為民用和商用。

提高采收率的可生物降解聚合物

將水注入到常規油田，通過在整個油藏驅油提高采收率，同時保持油藏壓力。由于油藏性能的多變性和水粘度低于石油，注入的水從注入井到開采井，走的是阻力最小的路徑。結果就是驅油效果低于預期，大油量仍然位于注入水經過的主要路徑之外。

提高采收率（EOR）技術一般是指比單純注水法獲得較高石油采收率的措施。EOR通常的目標是增加驅油面積，或者使不流動的石油流動起來。使用聚合物就是增加驅油面積的一種方式。聚合物是長鏈分子，注入水中加入聚合物，可以提高粘度，就更接近于石油性能，從而增加驅油面積。此外，可通過添加其他聚合物，形成凝膠狀堵塞，使水需要繞過堵塞而轉向，迫使水在油藏中選擇新路線。

在注入水中使用添加劑，面臨的一個挑戰是隨后會生產出帶有添加劑的注入水?？山到獾臒o毒生物聚合物可作為一種環境友好的替代品。這種聚合物通常是糖基的。到2025年會成為適合大規模使用的成熟產品。

無鉆機封井和棄置

油田壽命期結束時。所有油井必須永久堅固封堵，避免將來滲漏。目前的封井棄置（P&A）技術一般要求使用鉆機進行永久封堵，這項工作比較耗時，當然費用較高。封堵和棄置目前占全部退役費用的40-50%?？紤]到鉆機會用于可以產生價值的鉆井勘探、評價或開采，而封井與棄置只是純粹的成本耗費，所以一般就推后了。僅在北海，就有8000口井沒有充分封堵。

以更經濟的成本對油井永久封堵，需要新的封井棄置技術。為了實現這一目標，需要無鉆機操作，這意味著下油管進行封井棄置。目前已有合適的技術應用于一些地區低風險的油井，但大部分油井目前還需要鉆機的協助，才能進行封井棄置。

無鉆機封井棄置大大節省了成本。但需要采用基于風險的方法，并對相應法規進行修訂，以考慮井特有的風險從而滿足長周期完整性的要求。在對舊井進行臨時封堵以盡可能減少未來溢油，以及加速應用低成本的封井棄置技術，各國政府和石油公司有著共同的利益。

以LNG為燃料的卡車和火車

運輸業更多地使用天然氣，是改善城市空氣質量和減少排放置的一種方法。過去十年，對NOx排放量和空氣顆粒物水平的監管限制已逐步實施，要求運輸業使用更清潔的燃料，或安裝清潔發動機廢氣的過濾器和設備。此外，天然氣比柴油價格更低、更穩定。在歐洲，以LNG為燃料連接12個國家的基礎設施（LNG藍色走廊）建設正如火如荼進行。過去十年中，商船船隊的船東們對以LNG為燃料的運輸工具的興趣大大增加，一直持續關注著排放量、長期的低價天然氣和高價柴油狀況，以及改進營運效率等問題。

世界的鐵路線中，只有四分之一是電氣化的。歐洲有50%以上的鐵路線已電氣化，但北美地區卻幾乎為零。據美國能源情報署統計，液化天然氣在2040年將占有美國鐵路燃料市場份額的35%。

美國目前天然氣價格低廉，這將推動LNG燃料在美國市場的發展，之后也可能延伸到其他國家。美國的LNG燃料目前來自LNG調峰裝置，但隨著美國天然氣液化生產能力的提高，使用LNG作燃料將更具吸引力。

增材制造

增材制造，也稱3D打印，是把材料以薄層形式層層疊加，直至物體最終成形的一種制造方法。

過去十年3D打印技術獲得重大進展，改變了產品設計、成型和制造的方式。它很少受到常規制造工藝那樣的設計局限。能夠顯著縮短制造時間。一家大型飛機發動機制造商聲稱，3D打印把一些應用裝置的制造時間縮短了近三分之一。
這些進步為新穎設計和更多的輕型產品提供了可能性，而且生產時間更短，成本也降低。這項技術早已用于快速制作原型，但它現在逐漸被集成到某些行業已有的制造設施，比如汽車和飛機制造業。設計具有客戶定制特色的產品時，這種靈活性極其有用。增材制造還可以提高對市場需求的響應能力，它一般只需使用制造部件所需的材料。從而減少了廢物量和總原料使用量。

雖然石油、天然氣和海運業在整個增材制造市場的份額中，只占約5%，但預計增材制造在這些行業中的影響力將迅速增加。美國海軍已經開始測試在船上使用增材制造，以評估制造所需備件和其他設備的可能性。然而，這需要有受過培訓的人員上船，并且打印機要能夠承受有可能影響產品質量的船舶運動。一個更有前景的方法是在生產階段使用該技術，制造使用傳統技術不易制造的輕質部件或復雜部件。這也可能會提高船舶的能效。另一項可能應用是在世界各地港口視情況就地生產所需的備件，從而減少交付時間和降低成本。

盡管增材制造為未來制造技術的創新帶來了許多可能性，但也有些風險需要考慮。由于制定的規格存在多樣性，鑒定和認證就可能面臨重大挑戰。傳統的鑒定方法是，對一個集中式設施生產的終端產品反復測試，而這一方法現在已不足夠。增材制造的分布式特征，意味著產品根據制造地具有可變性，可能由于軟件和硬件差異，或者其他原因，在另一個地方可能就完全不同了。在航運業，增材制造的額外或“二階效應”不利的一面是，所制造產品的分布式生產可能會降低對貨物運輸的整體需求，這也是增材制造達到規模后，需要仔細分析的一個趨勢。

版權聲明|文章摘自DNV-GL《2025年技術展望》，版權歸原作者所有

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