節能減排背景下我國化石能源勘探開發利用的科技應對策略

樊 俊，楊 軍，瞿 輝

(1.中國21世紀議程管理中心,北京 100038；2.中國礦業大學(北京),北京 100083；3.中國石油和化學工業聯合會,北京 100723)

節能減排背景下我國化石能源勘探開發利用的科技應對策略

樊 俊1，楊 軍2，瞿 輝3

(1.中國21世紀議程管理中心,北京 100038；2.中國礦業大學(北京),北京 100083；3.中國石油和化學工業聯合會,北京 100723)

未來較長一段時期，以煤炭、石油和天然氣為代表的化石能源仍將占據我國能源消費結構的主體地位。在以節能減排為抓手促進經濟結構調整、發展方式轉變的宏觀背景下，科技創新成為我國化石能源開發利用這一傳統產業提質增效和可持續發展的必然選擇。在科技攻關中，我國應順應全球能源資源多元發展、綠色發展、科學發展的大方向，將化石能源精細深部勘探、安全高效開發、清潔集約利用作為切入點，以市場需求為導向，開展基礎理論研究、重大技術攻關、重大裝備研制、重大示范工程和技術創新平臺建設，努力提高企業自主創新能力和行業核心競爭力。通過科技創新，推動煤炭工業向綠色、安全、高效、經濟的科學開發模式轉型，推進原油增儲穩產和天然氣快速發展，推動非常規油氣成為油氣資源供應的重要增長極，為保障我國能源安全、推動能源結構調整奠定堅實基礎。

化石能源;非常規油氣;科技創新

隨著我國現代能源產業體系建設的不斷推進，以及節能減排目標的逐步落實，太陽能、風能、水能、生物質能等可再生能源正以前所未有的速度快速發展，然而在今后較長一段時間，傳統化石能源仍將是我國能源消費的主要組成。我國2007年出臺了《可再生能源中長期發展規劃》，將2020年可再生能源在一次能源消費中的比例目標確定在15%以上，這意味著屆時煤炭、石油和天然氣在能源消費結構中的比重仍將保持在85%左右。根據中國能源經濟研究院的測算，到2020年，煤炭、石油和天然氣等化石能源占我國能源需求比重仍將高達61.17%、14.15%和9.32%[1]，牢牢占據能源結構的主體地位。在國內能源需求呈現剛性增長，國際上圍繞能源安全和氣候變化的博弈日益激烈的背景下，我國節能減排工作壓力正在不斷加大。依靠科技創新，開發利用好傳統化石能源資源，實現能源穩定供給、高效利用，成為保障我國能源安全、推動能源結構調整并最終實現低耗能、低排放、低污染的經濟增長的必然選擇。

1 我國化石能源生產和消費現狀及發展趨勢

1.1 煤炭

近年來，我國煤炭生產和消費規模逐年遞增，且在一次能源生產結構中持續占據主體地位。根據國家統計局統計，2014年我國煤炭產量為38.7億t，比2013年下降2.5%，當年煤炭消費量36.6億t，占能源消費總量的66.0%[2]。從國家能源安全出發，綜合考慮煤炭資源儲量、價格成本和可清潔利用前景等因素，未來幾年內我國煤炭消費增速將保持在3%至4%之間。但是，考慮到調整能源結構、保護環境等因素的影響，未來煤炭在一次能源結構中的比重將明顯下降。據《煤炭工業發展“十二五”規劃》預測，至2015年，我國煤炭生產能力將達41億t/a，煤炭產量控制在39億t左右。2015年消費總量則宜控制在39億t左右，煤炭占一次能源消費比重的64%左右。盡管煤炭在一次能源結構中的比重有所下降，但煤炭作為主體能源的地位仍很難改變。到2020年預計全國煤炭消費總量將達到48億t左右[3]。中國能源中長期(2030年、2050年)發展戰略研究表明，2030年我國安全高效潔凈煤炭產能35億～40億t，到2050年，這一產能將維持在30億～35億t[4]。

1.2 石油

2008～2013年，我國石油年均產量約2.04億t。據國家統計局公報數據，2013年我國石油產量為2.09億t[2]，僅達到我國石油當年需求量的42%左右。預計2030年之前，我國的石油年產量將保持穩中微升的狀態，2011～2030年每五年的年均產量為2.04億t、2.14億t、2.19億t、2.15億t，峰值產量不超過2.2億t。2006～2030年，全國將累積產油52.07億t，年均2.08億t。按照石油可采資源量212.03億t考慮[5]，2030年石油開采程度將達到開發中期。在需求方面，國內外多家機構對中國2015年的石油年需求進行了預測，數據介于5.4億～6.8億t之間。根據EIA預測，未來20年非OPEC國家石油需求將保持較快增長態勢，石油需求量占全球石油需求總量的比例將由2010年的47%增長至2040年的60%。其中，中國是石油需求增長最快的國家，到2040年石油需求規模達到19.8百萬桶/d，按照7.3桶/t折算，約合10億t[6]。總體來看，隨著我國工業化、城鎮化建設的持續推進，石油需求將長期保持剛性增長特征，未來30年中我國石油資源的對外依存壓力將持續上升。

1.3 天然氣

2013年我國天然氣總產量為1210億m3，其中常規天然氣產量為1178億m3，而2011年我國天然氣需求量就已經突破1300億m3，供需缺口已經出現。為了到2020年實現單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%到50%的目標，除了大力發展新能源外，天然氣作為化石能源中的“清潔能源”，鼓勵和推動其利用比重的上升是我國能源政策的必然取向。《科學發展的2030年，國家能源戰略研究報告》對我國天然氣需求量的預測結果是，2015年、2020年、2030年和2050年，分別為2290億m3、3000億m3、3900億m3和5000億m3，而對我國未來天然氣產量的預測結果為：2015年天然氣產量達1700億m3，2020年達2000億m3，2030年達2500億m3，之后保持穩產到2050年。可見，如果僅僅依靠自身產能，未來我國天然氣供需缺口將持續擴大，天然氣供應壓力將大幅上升。突破天然氣勘探開發技術瓶頸，提高天然氣保障能力，將是油氣行業面臨的緊迫任務。

1.4 非常規油氣資源

我國致密氣、頁巖氣、煤層氣、致密油、油頁巖、油砂、天然氣水合物等非常規油氣資源儲量潛力巨大。初步評價結果顯示,我國致密氣地質資源量為為17.4×1012～25.1×1012m3，可采資源量為8.8×1012～12.1×1012m3；頁巖氣地質資源量為86×1012～166×1012m3，可采資源量為15×1012～25×1012m3；煤層氣地質資源量為36.8×1012m3，可采資源量為10.9×1012m3；致密油地質資源量為74×108～80×108t，可采資源量為13×108～14×108t；油頁巖地質資源量為11602×108t，可回收頁巖油資源量為160×108t；油砂也具有一定資源潛力，可作為常規資源的補充[7]。

非常規油氣資源屬于低品質油氣資源，具有資源豐度低、儲層低孔低滲、單井日產量低、勘探開發效益低的特點，要實現非常規油氣資源商業開發，必須采用針對性技術，實現規模化生產。受制于技術、政策等因素，我國非常規油氣資源的勘探開發所處階段差異明顯。致密氣和致密油是中國目前最為現實的待開發的非常規油氣資源，頁巖氣和煤層氣的開發利用正在起步，而天然氣水合物則代表了非常規油氣資源最前沿的潛力方向。

截至2013年年底，我國累計完成頁巖氣鉆井為285口，當年頁巖氣產量僅為2億m3。根據相關規劃要求，到2015年我國將基本完成頁巖氣資源潛力調查與評價，初步掌握全國頁巖氣資源量及其分布，優選30～50個頁巖氣遠景區和50～80個有利目標區，以四川、重慶、云南等省(市)為重點，建設21個頁巖氣勘探開發區，探明頁巖氣地質儲量1萬億m3、可采儲量2千億m3，并使頁巖氣產量達到65億m3，到2020年頁巖氣產量力爭達到800億m3。

作為天然氣的重要接替資源，煤層氣在化石能源中的地位正在不斷提升。從煤層氣資源的賦存深度來看，中國的煤層氣資源量的67.6%分布在埋深淺于1500m的范圍內，這對煤層氣的勘探開發較有利[8]。公開資料顯示，2013年我國煤層氣產量138.13億m3，其中地面抽采29.26億m3，井下抽采108.87億m3。受投資力度減小影響，2013年煤層氣產量增幅明顯放緩。雖然這些數據并不及此前預期，但隨著行業管理體制的逐步理順，我國的煤層氣開發有望迎來新一輪發展周期。

天然氣水合物方面，我國資源主要分布在南海海域、東海海域、青藏高原凍土帶以及東北凍土帶，據粗略估算，我國陸域凍土區和管轄海域的天然氣水合物資源量達一千余億噸油當量，先導性試驗和試采工作已初見成果，目前我國已在珠江口盆地東部海域、南海北部神狐海域、青海省祁連山地區成功鉆獲可燃冰實物樣品。由于國內外迄今還沒有一種可實現大規模、經濟、高效、安全開采的方法與技術，因而未來的產量尚難以預計。

2 我國化石能源開發利用面臨的挑戰

從滿足國民經濟發展需求、促進能源結構調整、適應節能減排要求的角度看，煤炭、石油、天然氣的增儲穩產、安全高效開發、節約集約利用將是能源資源保障工作的重點目標。圍繞上述目標布局科技工作，需要認清我國化石能源資源開發利用領域尚未解決的傳統問題與面臨的全新挑戰。

2.1 資源稟賦下降，開發利用難度上升

煤炭資源方面，2010年全國保有查明資源儲量13412億t，東部僅822億t，中部3308億t，西部9282億t，資源主要集中在中西部地區，東部可供建設新井的資源已經很少，煤炭生產和消費逆向分布的矛盾正在加劇。綜合考慮資源分布、地區經濟發展、市場需求等素，我國提出了總體布局為控制東部、穩定中部、發展西部。根據這一布局，東部新井建設將控制在1000m以淺，僅考慮接續礦井建設，延長服務年限；中部繼續推進資源整合，重點做好礦井技術改造，適度控制新井建設；西部重點推進大型煤炭基地內的資源整合，有序建設一批現代化大型礦井，擴大生產規模，增加調出量[9]。

油氣資源方面，在我國已發現的油田中，除大慶、長慶、勝利三大主力油田外，普遍存在油藏面積小、埋藏深、質量差、油水關系復雜、優質資源不足等問題。2012年，全國石油地質資源量881億t、可采資源量233億t，比2008年“新一輪全國油氣資源評價”結果分別增加116億t和21億t，但是，石油資源品質變差，低滲、稠油、深水、深層資源的比重進一步增大。2012年，我國天然氣地質資源量52萬億m3、可采資源量32萬億m3，比2008分別增加17萬億m3和10萬億m3，天然氣資源中低滲、深水、深層、含硫化氫的資源占有較大比重。同時，隨著勘探開發的不斷深入，老油田進入高含水、低采出階段，開采難度越來越大，開發工藝要求越來越高，造成老油田穩產難度大，產量逐年遞減。同時，西部石油戰略接替區尚未形成，海上原油生產能力有限，都加劇了國內原油的供給緊張。進口石油成為緩解供需矛盾的無奈選擇。

2.2 發展模式粗放，資源開發利用效率低

長期以來，我國能源資源的開發模式較為粗放，開發利用效率偏低。以煤炭資源為例，2011年，我國煤炭消費增長9.7%，幾乎與國民經濟增長同步，GDP煤炭消費彈性系數接近于1，大大超出過去幾十年0.6的平均水平，煤炭資源已超強度開采[10]。同時，我國的煤炭回采率遠遠低于世界先進產煤國家。據統計，近年來我國大礦區煤炭回采率均值為30%～40%，中小型礦井回采率最低不足10%，而國外先進水平的煤炭開發回采率最高可達85%[10]。我國石油資源開發的采收率與世界先進水平也存在較大差距。例如，得益于較好的資源品味、先進的開發技術及管理水平，美國東德克薩斯油田的采收率可達78.5%，而我國油田的采收率平均僅為30%左右，我國最大的油田大慶油田的采收率為46.5%，其主要區塊喇薩杏油田采收率也僅為51.7%。

破解不斷強化的資源約束，須在“開源”和“節流”兩方面尋找突破點，而后者是可持續發展的一貫要求，因而當前形勢下，應當特別強調以資源開發利用方式的轉變，促進資源節約集約利用，實現資源更高的利用效率和效益。

2.3 生態保護滯后，環境約束日益加劇

粗放的資源開發利用方式，特別是煤炭資源的不合理開發利用對土地、地下水、大氣造成的負面影響已成為全社會普遍關注的問題。煤炭過度開采引發地表沉陷，造成土地資源嚴重破壞，我國因采煤造成的土地塌陷面積平均達0.20～0.33hm2/萬t，同時矸石占用大量土地，歷年堆積量已達60億t，占地約70000hm2[11]。我國多數富煤地區處于干旱和半干旱地帶，水資源極度短缺，而煤炭開采破壞地下水結構，造成地下水大量漏失和排放，致使其原本就較為脆弱的生態環境加速惡化。煤礦排放的瓦斯以甲烷這種溫室氣體為重要組成，2010年我國煤炭開采排放的瓦斯超過200億m3，抽采利用率僅為30%，瓦斯排放造成的大氣污染不容小視[10]。同時，燃煤排放污染導致的霧霾愈演愈烈。據北京市環保局2011年發布的數據表明，北京地區與燃煤相關所排放的PM 2.5占排放總量的41.5%，其中燃煤排放占17%，周邊污染(燃煤為主)占24.5%。煤燃燒是大氣中PM 2.5的主要來源，加強燃煤過程中PM 2.5排放的控制對改善空氣質量以及城市發展至關重要[12]。對于大氣、地下水和土壤的污染同樣也發生在油氣資源開發過程中，隨著海洋油氣開發份額的上升，如何降低油氣開發對海洋的污染也已經成為我國必須重視的課題。

環境保護與工業發展之間的替代性關系以及我國工業化過程中的技術和經濟能力決定了過去幾十年我國的環境資源是由經濟個體廉價甚至免費使用的。可以預料的是，隨著我國經濟發展水平的提高和技術的進步，環境保護與工業發展之間的動態權衡將逐漸向前者傾斜，環境成本成為工業生產必須考慮的重要因素。

2.4 創新能力不足，技術水平不能適應產業發展需要

隨著低品位難開發儲量逐漸成為開發主體，勘探開發作業對技術和裝備的要求日益提高，對技術創新的需求愈發迫切。但是，我國在資源勘探開發技術和裝備方面的創新研發能力尚顯不足。例如：在資源勘探技術方面，我國目前的技術水平尚難滿足深部資源的勘查要求，我國自主研制的部分高端地球物理勘查裝備雖然功能上與國際先進水平保持同步，但性能和穩定性方面存在差距，加工工藝落后，部分核心部件仍然依賴進口；煤礦礦井裝備能耗偏高，選煤機等部分國產裝備難以滿足大型煤礦生產能力；在頁巖氣開發中占據重要地位的水平井多段壓裂技術、代表未來發展方向的智能化采油技術等仍是我國油氣開采技術方面的短板，大型采油工程裝備國產化程度低，受到國外大型技術服務公司制約；在鉆井核心技術、高端裝備與前沿技術研發方面，我國還基本處于跟蹤模仿國外技術階段，高附加值的特殊工藝鉆井基本被歐美公司壟斷，前沿技術研究投入少，超前技術儲備不足。

必須認識到，科技競賽在傳統能源資源的勘探開發領域展開的同時，全球范圍內正在興起的節能環保、低碳技術等已然成為能源領域新的兵家必爭之地。傳統化石能源領域技術需求的擴展和競爭的加劇，要求我國相關領域的科研攻關立足自主創新，突破壁壘，并以更為開放的心態借力跨領域跨國別的廣泛合作，揚長補短，最終推動行業技術水平和國際競爭力的提升。

2.5 回歸市場，技術創新和產業發展鼓勵政策亟待落實

近年來，我國施行的部分管理制度和政策措施已經不能適應能源資源科技創新和產業發展的新形勢，“紅利”效應不僅在持續下降，有的甚至成為行業發展的障礙。以油氣勘探開發行業為例，不同資源條件的油田開發成本差異顯著，特別是老油田、勘探難度大的新區，由于在新技術開發利用和環保方面的投入較大，開發成本往往也較高，然而我國對資源條件不同的油田實行統一的財稅政策，在資源稅、特別收益金等稅費征收方面沒有體現出差別對待原則，一定程度上降低了企業開發利用新技術的積極性。在煤層氣開發方面，十二五期間，我國煤層氣產業發展速度遠低于預期目標，據測算，在今后兩年時間里，各主要煤層氣企業至少以年均增速翻番的速度發展，才有可能完成《煤層氣(煤礦瓦斯)開發利用十二五規劃》中制定的目標。我國煤炭礦權和煤層氣礦權獨立審批登記導致的礦權重疊、煤層氣開采補貼標準偏低、科研投入不足等是煤層氣開發困難重重，相關的技術研究和應用缺少動力的重要原因。2013年9月，國務院辦公廳發布《關于進一步加快煤層氣(煤礦瓦斯)抽采利用的意見》，著重從加大財政資金支持力度、強化稅費政策扶持、完善煤層氣價格和發電上網政策等方面為煤層氣開發利用“松綁手腳”。新政策的推出邁出了“市場化”開發利用煤層氣的重要一步，但是配套實施細則的制定、落實情況及效果仍待觀察。

3 我國化石能源開發利用的科技著力點

世界能源開發利用的發展歷程證明，科學技術是推動包括煤炭、石油、天然氣在內的能源工業發展的重要引擎。實施創新驅動戰略,有效激發創新活力，是保障我國能源安全的迫切需要和必由之路。在節能減排融入經濟發展主旋律的背景下，化石能源領域的科技工作應從以下五方面著力。

一是著力推進科技體制改革。健全技術創新市場導向機制，打通科技和經濟社會發展之間的通道,使能源領域科技工作真正切合經濟提質增效和能源結構調整需求。加強能源資源科技發展戰略、規劃和標準的制定與實施，推動能源領域創新型企業建設，發揮大型企業的創新骨干作用，鼓勵和調動中小微企業創新積極性，使企業成為技術創新決策、研發投入、科研組織和成果轉化的主體。促進產學研用的協同創新，支持能源領域領軍企業牽頭建立技術創新戰略聯盟，形成創新集聚效應。結合科技計劃和經費管理制度改革，提高能源資源方面科技投入的效率。逐步完善科技評價體系，建立健全激勵與約束的機制，進一步落實鼓勵自主創新的政策，充分調動科技人員積極性。通過改革釋放科技創新的活力，發揮科技在轉變經濟發展方式和調整經濟結構中的支撐引領作用。

二是著力開展能源綠色發展的科技攻關和技術推廣。統籌考慮我國能源結構調整的現實需求和國內外科技發展趨勢的預測結果，圍繞能源資源勘探-開發-利用的產業鏈布局創新鏈，特別是在資源開發和利用環節中與節能、低碳密切相關的研究方向，應積極開展基礎性、戰略性、前沿性科學研究和共性技術攻關。堅持自主創新和引進消化并舉，在戰略性突出、研發基礎較好的領域力爭搶占科技制高點，處于跟蹤階段的研發工作，應緊密結合國情，重點攻關源于我國資源特點和條件的科技難點問題，逐步縮小自主知識產權技術與國際先進水平的差距。加大對技術轉移轉化的支持力度，在油氣田和大型礦產基地建立科技試驗示范區，實施低碳運行發展模式和循環經濟模式，通過其輻射和帶動作用，實現能源資源領域發展模式的升級。

三是著力加強與戰略性新興產業的良性互動。當前，以節能環保、新一代信息技術、生物、高端裝備制造、新能源、新材料、新能源汽車為代表的新興產業迅猛發展，正在成為引領未來經濟社會發展的重要力量。面對即將到來的新一輪產業革命，化石能源開發利用這一傳統行業的技術革新與升級也必須敞開思路，在與新興產業交叉的學科方向尋找突破口。針對行業節能減排要求，能源領域可以通過與節能環保產業的對接，進行節能技術、資源綜合利用技術的示范應用；同時，能源領域中與提高裝備性能和效率密切相關的信息化、自動化和加工制造技術也是信息、高端裝備制造、新材料等產業關注的焦點。跨領域合作是實現理念突破、方法突破和結果突破的重要手段，與戰略性新興產業的深入融合，將為能源領域的技術發展注入全新動力和活力。

四是著力拓展化石能源開發利用空間。依靠技術創新實現傳統化石資源增儲增產，穩定供給的同時，須積極培育接替資源，推動接替資源盡早實現規模生產。從全球范圍看，非常規油氣資源是前景最為明朗和廣闊的接替資源，隨著西半球非常規油氣資源的大規模開發和利用，全球能源消費結構和能源格局重心正在發生深刻變革。我國豐富的頁巖氣、煤層氣等非常規油氣資源是培育接替資源的扎實根基。順應全球能源變革的潮流，我國必須努力研發適合自身資源特點的非常規油氣資源開發與利用的技術，降低開發利用成本、排除環境污染隱患，使之成為我國常規油氣資源的重要戰略性補充，為國家的能源安全保駕護航。

五是著力參與國際科技合作與競爭。隨著經濟全球化的深入發展，科技創新要素的跨國流動正在加速世界范圍的產業轉型和科技產業發展，國際科技合作已成為世界各國獲取經濟利益、提高國家競爭力、爭奪國際社會話語權的重要途徑。我國能源領域的發展已經與國際能源格局深度融合，這要求我們立足國內的同時，必須以全球視野加強國際戰略布局，積極主動參與國際競爭與合作，堅持“兩種資源、兩個市場”的能源開發理念，利用全球資源推動自主創新，拓展海外資源勘探開發領域，建立覆蓋全球的技術研發和服務體系，培育海外技術市場，從勞務輸出向技術輸出轉變，打造技術服務的國際品牌，在國際能源治理中確立中國地位。

4 我國化石能源資源開發利用的科技攻關重點

根據建設“兩型”社會的戰略部署和節能減排的要求，針對我國經濟社會發展對能源資源的迫切需求，順應全球能源資源多元發展、綠色發展、科學發展的大方向，我國化石能源開發利用可將精細深部勘探、安全高效開發、清潔集約利用作為科技攻關的切入點，以市場需求為導向，以重大技術研究、重大裝備研制、重大示范工程建設、技術創新平臺建設為抓手，堅持改革創新，攻克理論難題，掌握核心技術，培養人才團隊，努力提高企業自主創新能力和行業核心競爭力。

4.1 煤炭資源安全高效綠色開發和清潔利用

煤炭開發利用方面的科技攻關應著力構建具有國際先進水平的煤炭綠色安全高效開發技術體系，服務于煤炭工業向綠色、安全、高效、經濟的科學開發模式的轉型。通過改進采煤方法和工藝、突破煤炭裝備大型化和自動化技術瓶頸、發展煤炭清潔利用和綜合利用技術，提高我國煤炭資源開發利用技術水平，完善節能型重大煤炭裝備的設計、制造和系統集成能力，提升煤炭行業全生產流程的節能減排能力。

1)煤炭資源安全高效開發技術與裝備研究。需大力推行煤礦安全生產標準化，配合開展煤礦災害綜合防治技術研究，針對煤礦井下生產需求，研制大斷面巖石巷道快速智能化的掘進裝備、千萬噸工作面高效自動化綜采成套裝備及全自動無人工作面高可靠性成套裝備，實現無人值守。針對千萬噸以上露天煤礦生產需求，開發大型露天礦半連續開采工藝及電驅動開采成套裝備、大型露天礦用輪斗挖掘機、大型露天礦用半移動式破碎站以及新型燃油電動卡車等重大裝備，提高關鍵裝備的節能降耗能力、工作穩定性和國產化率。深化數字礦山關鍵技術及軟件的研發和推廣應用工作，推動礦山信息化建設和管理效率的提升。

2)煤炭資源綠色開發與利用技術研究。積極推廣保水開采、充填開采等先進技術，解決采空區塌陷問題；為減少排廢污染和能耗，開發與煤炭礦井開采能力相配套的井下模塊式選煤系統，實現廢棄物不出井。針對地表生態破壞問題，開展土壤、植被的生態修復技術研究，積極探索生態保護型、環境友好型的開采工藝；加大煤炭共伴生資源開發技術研發力度，大力發展礦區循環經濟技術。為提高煤炭利用效率，降低污染物排放，還要大力發展超超臨界燃煤發電技術、重型燃氣輪機技術、清潔煤發電等技術。針對煤轉化技術面臨的經濟成本高、水耗大和碳排放高等諸多問題，積極開展節能、節水和碳減排技術研究。

4.2 常規油氣資源高效勘探開發

對于常規油氣資源，推進原油增儲穩產和天然氣快速發展是科技攻關的長期目標和核心目標。中遠期內，我國相關科研工作也將繼續圍繞新油氣田規模高效開發和老油氣田提高采收率這一主線展開。同時，緊跟國際油氣開發行業向實時解決、高度信息化、集成化和智能化方向發展的趨勢，我國也應積極推動智能井、實時油藏管理、數字油田等前沿技術在油藏開發與管理中的應用，提高資源開發和生產管理效率，形成引領國際油氣技術發展方向的影響力。具體來看，相關研究工作包括以下內容。

1)復雜油氣資源勘探理論與開發技術。著重完善巖性油氣藏理論與技術，包括小面元、高覆蓋、高分辨率地震資料采集技術、高分辨率地震資料保真處理技術、高精度儲層預測技術以及中西部大型湖盆高分辨率層序地質研究與優質儲層預測等研究；加強前陸盆地勘探理論與技術攻關，包括前陸盆地油氣儲集規律和儲藏潛力評價、前陸盆地高徒構造特征與建模、前陸盆地復雜地表高徒構造地震成像處理技術研究；突破海相碳酸鹽巖勘探理論與技術難題，包括高成熟區海相烴源巖生油/氣潛力評價方法、海相碳酸鹽老儲層地球物理處理、解釋與預測技術等。

2)重大關鍵石油裝備研制。石油裝備水平是石油行業核心競爭力的重要標志，提高作業裝備的工作效率既是我國當前石油安全形勢的根本要求，也是石油勘探開發階段實現節能降耗的重要突破口。以大幅提升勘探作業精度和效率為目標，我國需積極研制擁有自主知識產權的大噸位可控震源、大型地震數據采集系統、隨鉆測井裝備等高端石油物探、測井裝備。同時，為提高鉆井作業效率，縮短鉆井周期，需開展旋轉導向鉆井系統、地質導向鉆井系統的升級研究以及智能鉆桿等先進鉆井裝備的研制工作。

3)針對高含水、低滲透和稠油油藏開發，布局適合我國油藏特點的挖潛技術。化合物驅、氣驅、熱采技術的推廣應用為我國油田提高采收率做出了巨大貢獻，但仍存在各自的局限性，例如化學驅技術中，聚合物注入油層后的降解和水解，破壞了其穩定性，降低驅油效果；氣驅技術理論研究不充分，受限于氣源和成本，推廣應用受限制等。這些采油技術的不斷完善仍是今后提高石油采收率方向的重要課題。同時，近年來施工簡便、高效環保的微生物采油技術受到越來越多關注，我國針對中低溫和中高溫油藏分別開展的微生物激活與驅油工藝研究進展順利，已在中石化勝利油田沾3區塊和中石油新疆六中區塊的現場試驗中取得良好的驅油效果，但是驅油理論和應用研究尚不成體系，作為生物技術新的延伸方向，這也將成為科研攻關的熱點。

4.3 非常規油氣資源勘探開發

我國非常規油氣資源的特點決定了其多元發展的格局。為培育接替資源，推動非常規油氣成為油氣資源供應的重要增長極，需針對不同類型資源在基礎理論研究-開發技術研發-技術集成與示范這一創新鏈全面進行布局，開展地質理論和成藏規律研究，建立資源評價刻度區，優選層系與區帶，開展區域評價工作，瞄準不同類型資源勘探開發需求攻克專用技術與裝備,重點推動煤層氣和頁巖氣進入規模化生產，并積極為天然氣水合物的開發利用進行技術儲備。

1)頁巖氣勘探開發。由于我國海相頁巖氣具有成熟度高、構造改造作用強、埋藏深度大、地表條件復雜等特點，國外現有理論和技術不完全適用于我國的頁巖氣開發，為完成頁巖氣富集區評價和優選，需開展頁巖氣成藏主控因素和富集規律的研究，建立適合中國地質情況和工藝技術的不同類型頁巖氣資源評價方法體系。在開發技術方面，需繼續完善水平井鉆完井技術，解決鉆井過程中易漏、易塌的問題，提高鉆井效率，包括研制保護井眼穩定的新型頁巖氣鉆井液、實現快速鉆井的新型鉆頭和提高鉆速的微動力鉆具等；同時，需重點開展大型壓裂改造技術攻關，提高頁巖氣單井產量，包括開展壓裂液處理和再利用、儲層傷害機理及保護、分段壓裂、長井段射孔和體積改造、微地震裂縫監測等技術研究。另外，還需開展頁巖氣開發過程中的環境影響研究，降低資源開發的環境風險。

2)煤層氣勘探開發。需建立我國煤層氣富集成藏理論和煤礦瓦斯抽采理論，發展適合我國煤儲層特點的煤層氣勘探開發關鍵技術和重大裝備。推進煤層氣、致密砂巖氣、頁巖氣的綜合勘查技術，將煤層氣勘探與評價工作向1000m以上深部延伸，向低階煤擴展。需研發采煤采氣一體化技術、煤層氣鉆完井工程技術裝備和煤層氣田地面集輸工藝及監測技術，建設煤礦區煤層氣規模開發示范工程，并繼續推進煤層氣直井、水平井開發試驗示范工程的建設。

3)天然氣水合物勘探開發。以我國海域近海主要盆地和永久凍土區為重點，研究我國天然氣水合物形成條件與分布規律，建立適合我國天然氣水合物地質條件的資源評價規范和方法體系，完成全國天然氣水合物資源評價、遠景區優選和重點有利區塊圈定。開展天然氣水合物的勘探理論與開發技術、天然氣水合物地球物理與地球化學勘探和評價技術研究，攻克海域水合物鉆探取芯技術。研發建設大尺度三維可視化天然氣水合物成藏開采一體化試驗裝備，通過實驗模擬和數值模擬，試驗水合物的開采過程，選擇有效開采方法，根據實際的地質條件開發相應的試采方法并進行優化，形成優化的試采技術方案。在凍土區天然氣水合物試采研究基礎上，探索和提出海域天然氣水合物試采技術。

5 結語

新能源短期內尚難以大規模替代傳統化石能源。在以節能減排促進經濟結構調整和發展方式轉變的新形勢下，我國傳統化石能源產業的可持續發展與新能源產業的培育壯大同等重要。政府應通過科技、財稅等體制機制改革，釋放政策紅利，營造良好的創新環境。傳統化石能源產業也應積極把握國民經濟平穩運行和戰略性新興產業飛速發展的歷史機遇，主動調整發展戰略，堅持自主創新，同時加緊利用新興產業的產品和技術成果實現化石能源開發利用過程的節能減排和綠色發展，在產業耦合溢出效應的帶動下，實現自身發展的提質增效，為保障國家能源安全、推動能源結構調整做出更大貢獻。

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Strategic countermeasures of science and technology for the exploration，development and utilization of fossil energy in the background of energy-saving and emission-reduction

FAN Jun1，YANG Jun2，QU Hui3

(1.The Administrative Centre for China’s Agenda 21，Beijing 100038，China；2.China University of Mining and Technology(Beijing)，Beijing 100083，China；3.China Petroleum and Chemical Industry Association，Beijing 100723，China)

Fossil energy represented by coal，petroleum and natural gas will be the main component of energy consumption in China for a long period in the future.In recent years，the Chinese government has been pushing forward energy-saving and emission-reduction to adjust the economic structure and transform the development pattern，scientific and technological innovation has become the inevitable choice to promote the efficiency and quality of fossil energy industry and to advance the sustainable development in China.The research and development work on fossil energy could follow the global trend，which was described as multivariate，green and scientific development，and the promising breakthrough points could be fixed on delicate and in-depth exploration，safe and effective development as well as intensive and economical use.Taking the market demand as guide，the research and development work in this field could be emphasized on basic theory，key technology，major equipment，demonstration project construction and innovative platform construction，so as to promote the capability of independent innovation and the core competence of enterprises and industries.The ultimate goals of the innovation in fossil energy industry are:①to push the transformation of coal industry towards a green，safe，efficient，economic and scientific development phase；②to expand the reserves and maintain the yield of petroleum；③to promote the development of natural gas；④to cultivate theunconventional oil and gas to serve as the new source of energy supply.The above efforts would play a key role in ensuring the energy security and optimizing the energy structure of China.

fossil energy；unconventional oil and gas；scientific and technological innovation

2014-08-10

國家自然科學基金項目資助(編號：51304210)；教育部高等學校博士學科點專項科研基金項目資助

樊俊(1982-)，男，新疆哈密人，副研究員，博士，主要從事資源環境技術發展戰略與政策。

F407.1

A

1004-4051(2015)05-0058-07