中国石油2021年十大科技进展
（勘探开发相关）
超深层复杂碳酸盐岩储层发育与分布受沉积相带、构造断裂、白云岩化等影响，储层有利区预测、油气富集规律认识等面临巨大挑战。中国石油针对超深层复杂碳酸盐岩油气藏勘探地质理论及关键技术开展攻关，实现塔里木、四川等超深层碳酸盐岩油气勘探重大发现。
主要技术进展：
（1）创新形成超深层海相碳酸盐岩断裂控储成藏地质理论。建立了坳陷区走滑断裂破碎带控储、分段差异富集的油藏模式，深化了碳酸盐岩油气成藏和富集规律认识，指导了坳陷区超深层断裂断控油气藏勘探重大突破。
(2）创新形成以“断层—岩性控圈、立体成藏、复式聚集”为核心的斜坡区超深层白云岩大面积立体成藏理论。提出断裂与丘滩体联合控圈，断裂高效疏导，震旦纪—古生代多层系、多期次立体成藏、复式聚集。 （3）创新超深层复杂断控缝洞型碳酸盐岩储层定量描述技术、超深层弱信号高保真恢复成像白云岩岩性圈闭精细刻画技术。
围绕油藏数值模拟软件长期依赖进口、技术受制于人的问题，中国石油先后攻克10余项油藏数值模拟关键核心技术，自主研发了多功能一体化油藏数值模拟软件HiSim4.0，打造了油藏数值模拟“中国芯”，实现规模化应用。
（1）融合计算科学与数据科学新技术，创新形成智能多条件约束地质建模、一体化多模态复杂渗流数学建模、多组分超大规模高效预处理数值求解、智能流体相平衡数值计算等关键核心技术，支撑实现亿级自由度、千万级节点、米级网格精细油藏数值模拟。 （2）形成了适用于中国油气藏类型和开发方式的多功能一体化油藏数值模拟软件系统，拥有地质建模、黑油模拟、组分模拟、裂缝模拟、化学驱模拟、热采模拟等10大功能模块，与同类软件对比，具有规模大、速度快、精度高的特点，在注水开发老油田、注气提高采收率、致密油气/页岩油气开发模拟上具有优势。 （3）软件实现了从建模到数模、从黑油到组分、从常规到非常规、从新油田开发到老油田提高采收率的模拟全覆盖，成为助力油气田高效开发的关键核心工具。
为破解复杂油气藏勘探开发生产难题，提升国产软件系统性能，增强综合竞争力，中国石油基于GeoEast-iEco平台自主研发了GeoEast2021超大型地震处理解释一体化系统，实现了升级换代。
（1）在平台方面突破了PB级海量地震数据管理、大规模并行计算、云计算等关键技术，实现了2000节点以上大规模异构集群集中管理和调度，达到国际领先水平。 （2）在处理方面突破了稀疏反演混采数据分离、各向异性建模/偏移、Q层析/偏移、全方位层析等技术瓶颈，创新了上下行波场分离、镜像偏移等技术，形成以高精度地震成像为代表的12大地震资料处理技术系列。 （3）在解释方面突破了叠前地质统计学反演、三维复杂构造地质建模、基于AI的高效构造解释等技术，形成了集构造解释、储层预测、井震联合地质分析、叠前五维解释及人工智能为一体的综合地震地质解释系统。
针对我国中西部地区复杂地表复杂构造地震成像及储层定量预测这个世界性难题，中国石油经过多年自主攻关，突破全深度速度建模、复杂孔隙介质岩石物理理论模型等40余项关键技术，成功研制iPreSeis大型软件系统，为复杂高陡构造成像和储层目标精细描述提供了新的技术利器。
（1）在速度建模与成像方面，以匹配静校正代替常规静校正，在全球率先实现了近地表与中深层速度整体建模并初步智能化；从地表小平滑面出发开展叠前深度偏移，提高速度模型保真度和叠前成像精度。达到国际领先水平。
（2）在储层与流体定量预测方面，突破了复杂孔隙介质岩石物理理论模型和叠前弹性参数反演两大难题，实现岩石物理分析与叠前储层参数预测、流体检测的有机统一，形成复杂多孔储层多尺度预测、多域烃类检测及含气饱和度定量预测等特色技术，引领技术发展方向。
低饱和度油气层广泛发育，已成为勘探开发重点领域之一，但其“四性关系”复杂，识别难度大，解释符合率低，国内外尚没有相应的评价方法、技术与标准。为此，中国石油历经七年攻关研究，创新了测井处理方法与解释标准，关键技术取得突破性进展，形成了评价技术体系。
（1）原创了低饱和度油气层成因机理分析技术，有效指导饱和度分布规律评价研究。 （2）基于研发的核磁共振测井的可动水饱和度计算与孔隙结构表征处理新方法，创建了油相和水相渗透率测井计算新方法，明确了不同成因低饱和度油气层的油水赋存与产出规律。 （3）建立了不同储层品质的含水率计算模型，突破了压裂产能测井预测精度差的瓶颈。
旋转地质导向钻井系统是非常规油气开发必备的关键核心技术利器，技术含量高、攻关难度大，国内长期处于“依赖进口、受制于人”的被动局面。中国石油联合航天科工集团和中国石油大学（华东），自主研发成功CG STEER旋转地质导向钻井系统并实现规模应用。
（1）突破了导向模块设计与制造、非接触电能/信息传输等六大关键核心技术瓶颈。 （2）独创了平衡趋势造斜率预测模型，造斜能力突破12.5度/30米。 （3）突破了狭小空间电路优化和抗振结构设计，保障了优质储层钻遇率。 （4）优化了磁干扰补偿模型，开发了零度井斜造斜功能，实现“直—增—平”全井段作业，作业时效高。 （5）创新压力反馈控制算法，设计复合滑动轴承，突破高转速精确测控难题，适应转速达到200转/分钟。 （6）产品模块化设计，满足多样化需求。
自动化钻机是油气勘探开发提速提效重大核心装备，在国内尚没有一键操控等关键核心技术，我国石油钻机自动化、智能化发展受到制约。中国石油研制成功“一键式”人机交互7000米自动化钻机，实现了“流程自动化、作业少人化、操控一键化”。
（1）突破了多设备联动协同控制等技术瓶颈，实现钻井关键工艺流程“一键式”操控。 （2）首创了具有并联作业模式的独立建立根系统，实现建立根与钻进并行。 （3）突破虚拟重构、视觉识别等关键技术，开发了智能安全管控系统，实现了动态防碰管控与重点区域智能报警功能。 （4）建立了钻机在线监测与远程运维平台，实现钻机设备健康状态在线实时监测和诊断服务。
国际石油2021年十大科技进展
（勘探开发相关）
碳氢化合物流体界面作为划分不同烃类物质以及地层水的重要依据，对于刻画油气藏特征、确定油气储量以及生产都具有重大意义。通常碳氢化合物电阻率明显高于水的电阻率，因此可以通过电阻率快速识别油水界面和气水界面；但油气之间具有相近的电阻，因此传统电阻率快速方法不再适用。
英国伦敦帝国理工学院研究团队针对北海中部的砂岩储层岩芯样本，通过磁化率测定和磁滞测量，成功检测到烃流体界面存在磁性增强现象。在不考虑气水接触前提下，使用非磁性方法进行独立鉴定，气油和油水界面仍能观察到这种磁性增强。通过研究得知，这种磁性增强具有两种机制，一是由纳米氧化铁（磁铁矿）和硫化铁的沉积交换作用引起的，二是由早期充填和油水接触时油柱顶部的成岩变化和生物降解引起的。
页岩油通常采用大规模水力压裂开发，产量递减很快，初始采出程度低。纳米颗粒循环注气提高采收率技术已在美国主要页岩油产区开展了规模试验，取得了突破性进展，为页岩油的规模效益开发提供了新的技术方法。
主要技术进展：
（1）利用纳米活性烃回收技术配合交替注入二氧化碳或氮气，形成了最新的NAG-HnP技术，验证了致密储层注气吞吐提高采收率技术现场应用的可行性。 （2）采用了缝网注气循环吞吐工艺，通过多轮次大批量循环井网注入的方法，能够有效激发天然裂缝，提高原油流度，补充地层能量，有效动用剩余油。 （3）采用EDFM（离散裂缝嵌入）数值模拟技术，建立裂缝精细模型进行数值模拟与历史拟合，进一步优化注气方案。 （4）利用纳米颗粒和气体交替注入的协同效应，持久改变岩石表面润湿性，同时降低界面张力，通过汽化、降黏、气驱、补充能量和诱发压裂等多种机理实现提采。
针对非常规油气开发面临的如何进一步提高压裂效率的难题，同步压裂技术通过一套压裂机组同时对两口及以上的邻近平行井进行压裂，来提高效益和效率，减少作业天数，快速投产，提高投资回报率。
（1）研发了Kinetix增产软件，配合Petrel软件平台对增产设计进行审查和优化。 （2）创新研究了多套同步压裂装置：StimCommander自动混合水化装置和POD可编程最佳密度混合器，可以单台设备为每口井执行不同的泵送计划；StimCommander智能化速率和压力监控泵，能够从单个控制中心进行独立井的泵送；ExpressKinect井口连接单元大幅缩短钻机安装时间和复杂性，操作更高效安全，消除了歧管拖车和井口之间的高达85%的高压。 （3）设计了单线钻机可到达多个油井，在1.5万磅/平方英寸下以120转/分钟的速度运转，可在5分钟内完成井口切换。 （4）配套研究了ExpressSand交付系统，可提供更快的卸载速度，减少井场交通拥堵，提供更高的现场存储能力。
海底节点地震采集可在深水油气勘探中提供更宽方位、更高品质的地震数据，从而提供更高精度的地下图像。但由于采集成本较高，且利用水下机器人（ROV）进行布设回收，效率较低，致使海底节点地震勘探没得到广泛使用。
（1）在仪器方面，自主水下机器人（AUV）技术实现了海底节点系统布设与回收的自动化，大幅提高了海底节点采集效率。 （2）在采集技术方面实现了同步震源混和高效采集全方位大偏移距数据，并在质量控制方面实现了快速数据分割、时钟漂移校正、初至定位等核心功能。 （3）在数据处理方面，全波形反演和最小二乘偏移技术的不断进步，以及基于反演的稀疏节点数据处理技术不断完善，改善了深水复杂构造成像质量。
核磁共振测井测量的T1谱和T2谱适用范围不同，传统核磁共振测井更注重T2谱的测量，限制了核磁共振测井技术的应用。斯伦贝谢公司推出的MagniSphere高精度随钻核磁共振测井技术可同时测量T1和T2，适用于更复杂的井下环境。
向井下安全可靠地供电，是长期困扰钻井界的一大技术瓶颈。一旦攻克了向井下供电技术，也就同步解决了数据的实时、高速、大容量、双向传输问题，从而推动钻井井下电动化、智能化和实时地层评价。挪威一家公司研制成功了可向井下供电的有缆供电钻杆。
（1）用铜线编织层取代传统电缆。在普通钻杆内壁加一层经绝缘处理的铜线编织层，由816股独立的铜线编织而成。 （2）通过湿连接实现向井下供电和数据高速传输。在编织层的两端各装一个可自清洁的连接头，钻杆完成紧扣后，相邻两连接头实现“硬连接”（湿连续），从而实现电力和信号在两钻杆之间输送。信号传输速率不低于5.6万比特/秒，输电功率为500瓦，未来有潜力提高到3000瓦。 （3）沿钻柱不需要安装信号中继器，从而简化信号传输通道，降低信号传输中断的风险。
来源：中国石油报
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