技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)全球油氣行業(yè)持續(xù)發(fā)展

□ 楊國(guó)豐

（作者單位：石勘院）

技術(shù)進(jìn)步在為全球油氣行業(yè)持續(xù)發(fā)展提供資源保障的同時(shí)，也提高了其增產(chǎn)降本的能力。

新技術(shù)將幫助人類(lèi)找到和開(kāi)發(fā)更多的油氣資源，技術(shù)進(jìn)步在提高油氣產(chǎn)量的同時(shí)也將帶來(lái)成本的下降。李曉東 供圖

根據(jù)國(guó)際能源署（IEA）的預(yù)測(cè)，隨著全球經(jīng)濟(jì)及人口的持續(xù)增長(zhǎng)，未來(lái)一次能源需求也將持續(xù)增長(zhǎng)，到2040年，全球一次能源需求會(huì)在2017年140億噸油當(dāng)量的基礎(chǔ)上增加40%，到2050年，全球一次能源需求總量將超過(guò)200億噸油當(dāng)量。由于近年來(lái)油氣價(jià)格處于相對(duì)較低水平，油公司上游投資大幅削減，未來(lái)可能出現(xiàn)石油供應(yīng)緊張的擔(dān)憂(yōu)開(kāi)始出現(xiàn)，歐佩克、IEA及一些分析機(jī)構(gòu)均表達(dá)過(guò)類(lèi)似觀點(diǎn)，認(rèn)為2020年前后可能出現(xiàn)因上游投資減少而導(dǎo)致的石油供應(yīng)緊張。而B(niǎo)P在近期發(fā)布的《能源技術(shù)展望》中表達(dá)了不同的觀點(diǎn)，其認(rèn)為全球的油氣資源是豐富的，僅依靠當(dāng)前的技術(shù)水平就能滿(mǎn)足人們未來(lái)對(duì)油氣消費(fèi)的需求，業(yè)界真正需要重點(diǎn)解決的是如何實(shí)現(xiàn)油氣資源更加經(jīng)濟(jì)、高效和環(huán)保地生產(chǎn)和消費(fèi)。

技術(shù)進(jìn)步奠定油氣穩(wěn)定供應(yīng)的基礎(chǔ)

從目前主要分析機(jī)構(gòu)的預(yù)期來(lái)看，2050年之前，全球一次能源消費(fèi)仍將持續(xù)增長(zhǎng)，油氣的占比仍會(huì)保持在一半左右，這個(gè)數(shù)字看起來(lái)很大，但完全沒(méi)必要為如何滿(mǎn)足未來(lái)的油氣需求而緊張，因?yàn)榧夹g(shù)進(jìn)步會(huì)幫助我們解決這一問(wèn)題。就資源角度而言，新技術(shù)將幫助我們找到和開(kāi)發(fā)更多的油氣資源，美國(guó)的頁(yè)巖革命就是一個(gè)很好的實(shí)例。根據(jù)BP的統(tǒng)計(jì)，目前全球已發(fā)現(xiàn)的油氣資源約為55萬(wàn)億桶油當(dāng)量，在目前的技術(shù)水平下，到2050年，這些資源中的1/10可以采出，約為4.9萬(wàn)億桶油當(dāng)量，屆時(shí)還可新發(fā)現(xiàn)約0.7萬(wàn)億桶油當(dāng)量的資源。考慮到技術(shù)進(jìn)步的因素，可采資源量將再增加三分之一以上，達(dá)到7.3萬(wàn)億桶油當(dāng)量，完全可以滿(mǎn)足全球的油氣需求。就生產(chǎn)而言，技術(shù)進(jìn)步在提高油氣產(chǎn)量的同時(shí)也將帶來(lái)成本的下降。BP認(rèn)為，2050年之前，技術(shù)進(jìn)步可以使油氣產(chǎn)量提高10%～20%，陸上常規(guī)油氣和頁(yè)巖油氣增產(chǎn)最為明顯；同時(shí)技術(shù)進(jìn)步還將使油氣開(kāi)發(fā)和作業(yè)的全周期成本平均降低約30%，其中成本削減幅度最大的是目前資本密集程度最高的領(lǐng)域，如深水和超深水及頁(yè)巖油氣。改進(jìn)的鉆井平臺(tái)及海底作業(yè)流水線技術(shù)的進(jìn)步，可以大幅降低深水油氣生產(chǎn)的成本；標(biāo)準(zhǔn)化、可重復(fù)性的生產(chǎn)方式則將在頁(yè)巖油氣鉆探和生產(chǎn)降本中發(fā)揮重要作用。

中東是目前石油技術(shù)可采資源量最豐富的地區(qū)，為1.032萬(wàn)億桶，占全球總量的40%，在2050年之前，該區(qū)還將新增4850億桶的石油技術(shù)可采資源量，也居全球首位，約占此期間全球新增技術(shù)可采資源量的40%。美洲是目前僅次于中東的第二大石油資源富集區(qū)，約占全球總量的30%，該區(qū)未來(lái)的可采資源量增長(zhǎng)潛力與中東地區(qū)大致相當(dāng)，不過(guò)南美略高于北美。其次是前蘇聯(lián)、非洲、亞太和歐洲。天然氣資源與增長(zhǎng)的地區(qū)分布與石油有較大差異。蘇聯(lián)是目前天然氣技術(shù)可采資源最豐富的地區(qū)，為5330億桶油當(dāng)量，約占全球總量的1/4，但其2050年之前的天然氣可采資源增長(zhǎng)潛力卻不是最大的，低于北美地區(qū)，為1230億桶油當(dāng)量，占此期間全球天然氣新增技術(shù)可采資源總量的20%；中東是目前的第二大天然氣資源區(qū)，技術(shù)可采資源量為4860億桶油當(dāng)量，但該區(qū)未來(lái)的可采資源增長(zhǎng)潛力有限，僅為950億桶油當(dāng)量；北美地區(qū)目前的天然氣技術(shù)可采資源居全球第三，為4440億桶油當(dāng)量，占比不到20%，但其在2050年之前的增長(zhǎng)潛力最大，為1540億桶油當(dāng)量，占此期間全球天然氣新增技術(shù)可采資源量的1/4多。其次是亞太、南美、非洲和歐洲。

有效勘探開(kāi)發(fā)油氣資源需四大法寶

BP分析認(rèn)為，為確保2050年的油氣資源與生產(chǎn)目標(biāo)，有三大技術(shù)不可或缺，即地震、提高采收率和井筒技術(shù)。得益于超級(jí)計(jì)算機(jī)的發(fā)展，地震技術(shù)目前已經(jīng)能夠更快、更準(zhǔn)確地刻畫(huà)地下的情況，是油氣勘探的主要手段，未來(lái)地震技術(shù)的發(fā)展將集中在地震成像和海量地震數(shù)據(jù)的處理與解釋領(lǐng)域。陸上勘探將是地震技術(shù)進(jìn)步最直接的受益者，地震成像技術(shù)的進(jìn)步將使預(yù)探井的部署更加精確，提高勘探成功率。提高采收率仍將是未來(lái)最重要的油氣開(kāi)發(fā)技術(shù)，目前最常用的提高采收率技術(shù)是水驅(qū)，常規(guī)油田水驅(qū)的采收率平均為35%左右，2050年之前，通過(guò)提高采收率技術(shù)的進(jìn)步可以將石油采收率在目前的基礎(chǔ)上再提高10%，新增約5000億桶的石油技術(shù)可采資源量。提高采收率技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向包括調(diào)整注入水成分提高水驅(qū)效率及與納米和微生物技術(shù)結(jié)合的環(huán)保、智能驅(qū)油流體兩大方面。井筒技術(shù)是確保未來(lái)油氣資源有效開(kāi)發(fā)不可或缺的，在需要大量鉆井的非常規(guī)油氣資源開(kāi)發(fā)中，井筒技術(shù)進(jìn)步的作用尤為重要。井筒改造、完井和井筒干預(yù)是未來(lái)井筒技術(shù)發(fā)展的3個(gè)主要領(lǐng)域。

經(jīng)過(guò)100多年的發(fā)展，石油行業(yè)積累了大量數(shù)據(jù)資料，但現(xiàn)在真正能用在生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)只有3%左右。通過(guò)海量數(shù)據(jù)挖掘石油潛力是未來(lái)有效開(kāi)發(fā)油氣資源的重要途徑，數(shù)字和智能技術(shù)將發(fā)揮重要作用，由其推動(dòng)的油氣行業(yè)轉(zhuǎn)型已經(jīng)開(kāi)始?，F(xiàn)在的油氣生產(chǎn)中，傳感器技術(shù)在泵、油氣井及井下器具中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，將有傳感器的設(shè)備與具備海量數(shù)據(jù)采集和處理的設(shè)備相連便可獲得生產(chǎn)數(shù)據(jù)并提供油氣田的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，這是未來(lái)油氣生產(chǎn)的重要趨勢(shì)之一。智能井筒是另一大發(fā)展方向，借助傳感和智能技術(shù)，未來(lái)的井筒將更加復(fù)雜，并具有自動(dòng)感應(yīng)油藏變化和自我調(diào)節(jié)能力，可以自動(dòng)優(yōu)化生產(chǎn)，最大限度地減少停井作業(yè)，降低單井的總體成本。在設(shè)備檢測(cè)和維修方面，目前仍是以人工為主，且需停機(jī)一個(gè)月左右，導(dǎo)致檢測(cè)和維修成本較高，而機(jī)器人、高性能計(jì)算和人工智能技術(shù)有助于解決這一難題。據(jù)測(cè)算，借助無(wú)人操作系統(tǒng)，油氣設(shè)備的檢測(cè)和維護(hù)只需幾個(gè)人在數(shù)天便可完成，可以極大地降低成本。

可再生能源發(fā)展對(duì)油氣行業(yè)利大于弊

目前的全球一次能源消費(fèi)中，電力的占比在42%左右，未來(lái)這一比例有望進(jìn)一步提高。就發(fā)電能源來(lái)源而言，目前煤炭仍是主力，占比約為39%，其次是天然氣，為23%，水電和核能占比分別為16%和11%，石油、風(fēng)能和太陽(yáng)能分別為4%、3%和1%。當(dāng)前，不同能源發(fā)電成本的區(qū)域差異較大，在美國(guó)，受頁(yè)巖氣革命影響，其天然氣供應(yīng)充足，氣價(jià)長(zhǎng)期處于較低水平，燃?xì)獍l(fā)電成本已略低于燃煤發(fā)電，氣電的比重也已超過(guò)煤電；雖然風(fēng)電成本連年大幅下降，但就平均水平而言，風(fēng)電的成本目前仍高于氣電，不過(guò)在諸如美國(guó)中部這樣的風(fēng)能資源豐富的地區(qū)，風(fēng)電的成本已經(jīng)與氣電大致相當(dāng)，甚至略低；太陽(yáng)能發(fā)電成本也在下降，但目前仍高于風(fēng)電。歐洲地區(qū)的情況與美國(guó)大致相當(dāng)，不過(guò)在該區(qū)新建燃?xì)饧疤?yáng)能和風(fēng)能電廠的成本比美國(guó)高約30%。中國(guó)、印度等國(guó)家則是另一番情景，煤電是成本最低的，其次是核能、風(fēng)能、太陽(yáng)能和天然氣。

在技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)下，到2050年將出現(xiàn)戲劇性的變化。2010年以來(lái)，陸上風(fēng)電成本下降了23%，光伏發(fā)電成本下降了73%，未來(lái)在塔筒高度增加、葉輪直徑增大和控制系統(tǒng)效率提高的推動(dòng)下，風(fēng)電成本還將進(jìn)一步下降，同時(shí)風(fēng)箏風(fēng)力發(fā)電機(jī)、無(wú)葉片渦輪的前沿技術(shù)也在促進(jìn)風(fēng)力發(fā)電效率的提高。根據(jù)BP預(yù)計(jì)，陸上和海上風(fēng)力發(fā)電的平均成本在每次全球累積發(fā)電量翻番時(shí)便會(huì)減少19%，太陽(yáng)能發(fā)電的平均成本會(huì)在全球累計(jì)發(fā)電量翻番時(shí)降低23%。照此估算，到2050年，無(wú)論是在北美、歐洲還是中國(guó)，陸上風(fēng)電都將成為最便宜的電力，其次是太陽(yáng)能。

可再生能源的迅速發(fā)展和成本下降對(duì)油氣行業(yè)有一定的負(fù)面影響，但總體而言利大于弊。一方面，油氣行業(yè)是能源生產(chǎn)部門(mén)但同時(shí)也是耗能大戶(hù)，近年來(lái)，油氣勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中的能耗和泄漏造成的溫室氣體排放頗受詬病，而且隨著易開(kāi)采資源逐漸減少，稠油、頁(yè)巖油氣等難開(kāi)采資源逐漸成為勘探開(kāi)發(fā)的主要對(duì)象。這些資源的能耗水平更高，如稠油開(kāi)發(fā)的平均能耗是常規(guī)油田的1.5～2倍，如何在不大幅增加能源成本和碳排放的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)這些資源的有效開(kāi)發(fā)是油氣部門(mén)需要解決的一個(gè)難題。而可再生能源技術(shù)的發(fā)展和成本的下降可能會(huì)對(duì)油氣行業(yè)有所幫助，將更加清潔和便宜的可再生能源納入油田網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)能源與替代能源的耦合雙贏。另一方面，可再生能源的間歇性特征決定了其無(wú)法單獨(dú)為某一電力系統(tǒng)供電，必須與其他來(lái)源的電力配合使用。根據(jù)BP的測(cè)算，到2050年，整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)中，按照75%的風(fēng)電或40%的太陽(yáng)能發(fā)電配比將是經(jīng)濟(jì)上最合理的，這也就意味著其他能源還能在電網(wǎng)中占至少25%的份額；而煤炭的排放高且無(wú)法做到靈活開(kāi)關(guān)，核能也有安全性和開(kāi)關(guān)方面的限制，水電等可再生資源同樣有間歇性和發(fā)電效率的問(wèn)題，石油和天然氣發(fā)電可以更好地幫助解決風(fēng)能和太陽(yáng)能的間歇性問(wèn)題。

總之，技術(shù)進(jìn)步在為油氣行業(yè)持續(xù)發(fā)展提供資源保障的同時(shí)，也提高了其增產(chǎn)降本的能力。預(yù)計(jì)在目前至2050年之間，通過(guò)技術(shù)進(jìn)步可新增超過(guò)2.5萬(wàn)億桶油當(dāng)量的油氣可采資源，油氣總產(chǎn)量將提高10%以上，成本則會(huì)下降30%左右?？稍偕茉窗l(fā)展給油氣行業(yè)帶來(lái)的機(jī)遇多于挑戰(zhàn)，對(duì)油氣行業(yè)的綠色、低成本發(fā)展有積極意義。

（作者單位：石勘院）