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前沿技术为油气行业提供创新源泉

北京森墨文化传媒有限公司2019-09-13 16:50:16

核心阅读
??????仿生科技、纳米技术、材料科技、激光技术、大数据应用、机器学习……这些新奇的热门科技与传统油气行业会有交集吗?
??????中国工程院工程管理学部7月13日在京组织召开能源交叉学科学术研讨会,给出了肯定答案。
??????研讨会旨在贯彻落实习近平总书记在两院院士大会上的讲话精神,拓展能源领域科技创新视野,推动能源前沿领域科技创新。
??????研讨会由中国石油勘探开发研究院承办。来自中国工程院、中国科学院、美国科学院的十余位院士,能源科技与前沿科技领域数十位知名专家,以及数百名科研人员参会。
??????与会专家针对前沿领域科技创新对能源行业可能产生的促进作用开展深入研讨交流。
??????本版汇集部分专家科技成果与观点,希望能够给油气领域科研人员带来启发。
??????仿生科技
??????专家:吉林大学教授 韩志武
??????题目:机械功能仿生研究进展与思考
??????观点:仿生学研究内容包括机械仿生、材料仿生、化学仿生、分子仿生。功能仿生包括构形仿生、形态仿生、结构仿生。
??????在油气钻探中,地层高研磨性或高硬度导致钻井时效低、钻杆寿命短,钻含泥质成分的软硬夹层时产生泥包钻头等问题。基于生物形态、结构与软硬材料,研制三维原位再生仿生高速碎岩钻头,平均寿命延长1倍,钻速提高30%。目前已成功研制出仿生车载钻机、仿生钻头、仿生泥浆泵、仿生冲击锤及多种仿生钻具。
??????专家:南京航空航天大学教授 戴振东
??????题目:壁虎的运动仿生:动物运动研究新方法与仿生机器人设计的创新源泉
??????观点:通过研究壁虎的黏附与脱附机制,制备仿生黏附材料,研制仿壁虎机器人,可用于危险区域、微重力或真空条件下的检测、作业等。
??????激光技术
??????专家:中国工程院院士 范国滨
??????题目:激光技术军民融合新应用
??????观点:激光与原子能、半导体及计算机被称为20世纪四项重大科技发明。低功率激光在军事、安防、通信、医疗等领域得到广泛应用。高能激光系统在工业加工、惯性约束聚变、武器装备等领域应用发展迅速。
??????目前深层复杂地层钻井面临打不动、打得慢、钻具安全性低等难题,激光辅助破岩或是一个重要方向。利用高能或高功率激光,可将岩石击碎、熔融,甚至蒸发。美国公司激光-机械破岩试验表明,机械钻速可提高2~4倍。总体上看,激光钻井在科学层面可行,但面临许多技术挑战,仍处于探索性研究阶段。
??????载人航天
??????专家:中国空间技术研究院研究员 杨 宏
??????题目:我国载人航天技术发展
??????观点:我国载人航天工程发展战略分三步走,第一步是载人飞船任务阶段,第二步是交会对接和空间实验室阶段,第三步是空间站阶段。空间站建设用到先进的信息技术、智能家居技术等,可提供空间科学与应用支持。
??????油气行业
??????专家:中国工程院工程管理学部主任 胡文瑞
??????观点:当前,我国油气工业正面临资源品质下降、原油产量降低、对外依存度高等困难,2017年我国原油对外依存度已达67.4%。能源工业比以往任何时候都更需要解放思想,比以往任何时候都更需要加快创新步伐。
??????从发展趋势看,能源与前沿学科的交叉融合创新将是未来能源科技创新的最佳路径。科技创新进入空前密集活跃期,以大数据、云计算、人工智能、量子信息为代表的新一代信息技术加速突破应用,融合机器人、数字化、新材料的先进制造技术加速推进,能源与前沿学科的交叉与融合创新正展示出跨越性、变革性、颠覆性的巨大能量,甚至引发全球能源变革,为能源工业转型发展带来巨大机遇。
??????专家:中国工程院院士 赵文智
??????观点:当前,能源领域交叉学科发展迅速。中国石油勘探开发研究院近年来不断加强前沿领域科技创新。一方面,瞄准未来5~10年油气发展面临的重大科学问题,加强基于大数据+智能理论的剩余油气资源空间分布预测、基于视觉成像原理的地震采集新方法及智能驱油全油藏开发技术等攻关;另一方面,在纳米驱油剂、高性能金属电池储能技术、活性可控表面活性剂、井下蓄能发电技术等方面开展前瞻性研究并取得进展。
??????专家:中国科学院院士 金之钧
??????观点:我国油气对外依存度越来越高,因此石油工业愿意拥抱太阳能、风能、核能等新能源,以分担保障能源安全的压力。
??????据预测,到2040年油气还是主体能源,约占一次能源消费量的70%,到2050年或降至50%,因此新能源时代应在2050年之后。
??????在2013年之前,国际社会对油气资源普遍悲观担心,因此油价持续高位运行。页岩油气革命,使人们不再担心油气不够用。目前已发现的油气资源足够人类使用50年,未发现的资源再支撑50~100年没有问题,问题是如何为人类提供低成本油气。
??????信息化和石油结合,能够释放巨大生产力,极大降低成本。纳米、材料等新技术和石油结合,将塑造新的效益增长点。两大研究方向值得关注:一是东部老油田剩余油提高采收率技术;二是低品位的页岩油和稠油如何低成本开采,这是新的增储保产点。
??????专家:中国石油大学(北京)教授 宋先知
??????题目:基于大数据和人工智能的复杂油气地质-油藏-工程一体化研究思考
??????观点:地质-油藏-工程一体化智能化是油气行业发展的趋势。壳牌等公司基于云计算建立较成熟的油田管理系统,初步实现上百口井智能调控。
??????智能地质评价方面,国内基于深度学习实现岩性自动识别与分类、储层物性参数预测。
??????智能探测方面,基于物探大数据对储层多尺度智能解释正快速发展。根据微生物对地下智能诊断成为前沿技术。当前是亚博国际娱乐首页登录测井与随钻测井,到2020年实现电化学纳米测井与光谱纳米测井,2030年实现纳米机器人测井。虚拟现实交互分析正受关注。随钻测录导一体化已在青海油田初步应用。壳牌已开展透明储层三维智能交互分析前瞻性研究。国内外正开展测井数据海智能流动、多尺度融合与智能自我净化研究。
??????智能钻完井方面,自动化钻机实现1人通过计算机控制钻井作业全过程。挪威钻台机器人实现无人化钻台。贝克休斯研发首款自适应钻头,可根据实钻情况自动调整,实现更快更稳钻进及更长工具寿命。智能导向系统已较成熟。智能控压系统已较完善。贝克休斯正推广智能决策系统。智能完井系统实现油气生产过程的实时监测与控制。
??????智能开采方面,同井多层注采实现智能调控。纳米材料等智能驱替材料发展迅速。智能精细注水、注气提高采收率,混合井网可优化生产、提高产能。
??????智能安全保障方面,国外公司初步实现一体化钻井技术风险控制,利用智能终端、无人机等实现管道智能管理与调控。
??????大数据
??????专家:中国工程院院士 陈晓红
??????题目:大数据时代下的行业应用创新与实践探索
??????观点:大数据正成为与工程科学、大气科学和地球科学、材料科学、生物科学、经济与管理科学、能源科学等学科交叉研究的热点,正成为推动经济转型发展的新动力、提升国家竞争优势的新体现、促进技术创新应用的新引擎、行业创新的重要驱动力。大数据催生运营模式变革,包括智慧采购、智慧物流、精益管理、质量共治等。
??????大数据分析革新油气行业技术。美国戴文能源公司通过全美陆上过去10年10万口水平井的数据分析,快速找出理想的再次压裂井与矿权租赁区块;基于设备故障历史数据,开发出人工举升设备故障预测程序;开发出提前15秒警告即将发生支撑剂堵塞的人工智能程序;开发出基于人工智能和机器学习的实时钻头跟踪程序,更准确推算井身真实轨迹。
??????材料科技
??????专家:中国科学院院士 江 雷
??????题目:仿生超浸润界面材料与界面化学
??????观点:“魔鬼创造界面,上帝创造体相”。界面几乎是所有功能特性的源泉。关注自然界中独特的超浸润性,可探寻超浸润科学原理及规律。荷叶为何有自清洁功能?水黾的腿为何能立于水面之上?据此研发的仿生超浸润界面材料和产品,已在能源、资源、环境、信息、农业、化工等领域应用。
??????仿生超浸润界面材料体系同样可应用于石油开采领域。如利用离子液体驱油,可提高采收率;利用不同液体的浸润阈值梯度分离有机溶剂,理论上可以分离所有不互溶有机溶剂;仿仙人掌超浸润集水特性,已研发微油滴收集的油水分离技术。
??????专家:中国科学技术大学教授 吴恒安
??????题目:石墨烯复合材料力学行为和材料设计
??????观点:石墨烯应用领域众多,如石墨烯包覆海绵可快速清理原油等。页岩气主要赋存于页岩中的大量纳米孔隙中,气体的流动行为随着孔隙尺度减小而变得十分复杂。准确认识页岩气在纳米孔隙中复杂的输运行为和机制,对描述页岩气多尺度输运乃至最终产能预测有决定性意义。
??????机器学习
??????专家:美国工程院院士 张东晓
??????题目:机器学习在油气行业的应用及前景
??????观点:机器学习的本质是,在不直接针对问题进行编程的情况下,赋予计算机学习能力。机器学习关注的是,计算机程序如何随着经验积累自动提升性能。提取重要的模式和趋势,理解“数据在说什么”,称之为从数据中学习。
??????机器学习在油气行业应用前景广阔,可利用大数据关联分析寻找非常规油气“甜点”,人工智能数据驱动描述注采关系,利用机器学习挖掘地下渗流的控制方程,利用卷积神经网络自动分析测井数据,利用全连接神经网络预测储层总有机碳含量,利用集合神经网络预测水驱问题等。
??????纳米技术
??????专家:中国科学院院士 郭万林
??????题目:纳米功能材料与器件
??????观点:纳智能材料器件是颠覆性技术。单壁碳纳米管在沿其轴向的外加电场作用下具有超过10%的电致伸缩变形;石墨烯片、氮化硼纳米结构也有高于2%的电致变形。单壁碳纳米管电致变形量是传统压电材料的百倍,具有比现有功能材料高万倍的功密度。
??????地球表面70%被水覆盖,利用水的循环和纳米功能材料可生成大量电能,这不仅是绿色能源,而且是蓝色能源。与“光伏”相对应,可称之为“水伏”技术。
??????专家:武汉理工大学教授 官建国
??????题目:微纳米马达与微纳米机器人
??????观点:微纳米马达是可以将其他形式的能量转化为自身动能的微纳米粒子或器件。微纳米马达给药系统,具有诊断识别能力,可自主定向运动,具有穿透能力,可定向可控释放,基本无毒副作用。微纳米马达或可用于石油污水处理。

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