节能减排背景下我国化石能源勘探开发利用的科技应对策略

樊 俊，杨 军，瞿 辉

(1.中国21世纪议程管理中心,北京 100038；2.中国矿业大学(北京),北京 100083；3.中国石油和化学工业联合会,北京 100723)

节能减排背景下我国化石能源勘探开发利用的科技应对策略

樊 俊1，杨 军2，瞿 辉3

(1.中国21世纪议程管理中心,北京 100038；2.中国矿业大学(北京),北京 100083；3.中国石油和化学工业联合会,北京 100723)

未来较长一段时期，以煤炭、石油和天然气为代表的化石能源仍将占据我国能源消费结构的主体地位。在以节能减排为抓手促进经济结构调整、发展方式转变的宏观背景下，科技创新成为我国化石能源开发利用这一传统产业提质增效和可持续发展的必然选择。在科技攻关中，我国应顺应全球能源资源多元发展、绿色发展、科学发展的大方向，将化石能源精细深部勘探、安全高效开发、清洁集约利用作为切入点，以市场需求为导向，开展基础理论研究、重大技术攻关、重大装备研制、重大示范工程和技术创新平台建设，努力提高企业自主创新能力和行业核心竞争力。通过科技创新，推动煤炭工业向绿色、安全、高效、经济的科学开发模式转型，推进原油增储稳产和天然气快速发展，推动非常规油气成为油气资源供应的重要增长极，为保障我国能源安全、推动能源结构调整奠定坚实基础。

化石能源;非常规油气;科技创新

随着我国现代能源产业体系建设的不断推进，以及节能减排目标的逐步落实，太阳能、风能、水能、生物质能等可再生能源正以前所未有的速度快速发展，然而在今后较长一段时间，传统化石能源仍将是我国能源消费的主要组成。我国2007年出台了《可再生能源中长期发展规划》，将2020年可再生能源在一次能源消费中的比例目标确定在15%以上，这意味着届时煤炭、石油和天然气在能源消费结构中的比重仍将保持在85%左右。根据中国能源经济研究院的测算，到2020年，煤炭、石油和天然气等化石能源占我国能源需求比重仍将高达61.17%、14.15%和9.32%[1]，牢牢占据能源结构的主体地位。在国内能源需求呈现刚性增长，国际上围绕能源安全和气候变化的博弈日益激烈的背景下，我国节能减排工作压力正在不断加大。依靠科技创新，开发利用好传统化石能源资源，实现能源稳定供给、高效利用，成为保障我国能源安全、推动能源结构调整并最终实现低耗能、低排放、低污染的经济增长的必然选择。

1 我国化石能源生产和消费现状及发展趋势

1.1 煤炭

近年来，我国煤炭生产和消费规模逐年递增，且在一次能源生产结构中持续占据主体地位。根据国家统计局统计，2014年我国煤炭产量为38.7亿t，比2013年下降2.5%，当年煤炭消费量36.6亿t，占能源消费总量的66.0%[2]。从国家能源安全出发，综合考虑煤炭资源储量、价格成本和可清洁利用前景等因素，未来几年内我国煤炭消费增速将保持在3%至4%之间。但是，考虑到调整能源结构、保护环境等因素的影响，未来煤炭在一次能源结构中的比重将明显下降。据《煤炭工业发展“十二五”规划》预测，至2015年，我国煤炭生产能力将达41亿t/a，煤炭产量控制在39亿t左右。2015年消费总量则宜控制在39亿t左右，煤炭占一次能源消费比重的64%左右。尽管煤炭在一次能源结构中的比重有所下降，但煤炭作为主体能源的地位仍很难改变。到2020年预计全国煤炭消费总量将达到48亿t左右[3]。中国能源中长期(2030年、2050年)发展战略研究表明，2030年我国安全高效洁净煤炭产能35亿～40亿t，到2050年，这一产能将维持在30亿～35亿t[4]。

1.2 石油

2008～2013年，我国石油年均产量约2.04亿t。据国家统计局公报数据，2013年我国石油产量为2.09亿t[2]，仅达到我国石油当年需求量的42%左右。预计2030年之前，我国的石油年产量将保持稳中微升的状态，2011～2030年每五年的年均产量为2.04亿t、2.14亿t、2.19亿t、2.15亿t，峰值产量不超过2.2亿t。2006～2030年，全国将累积产油52.07亿t，年均2.08亿t。按照石油可采资源量212.03亿t考虑[5]，2030年石油开采程度将达到开发中期。在需求方面，国内外多家机构对中国2015年的石油年需求进行了预测，数据介于5.4亿～6.8亿t之间。根据EIA预测，未来20年非OPEC国家石油需求将保持较快增长态势，石油需求量占全球石油需求总量的比例将由2010年的47%增长至2040年的60%。其中，中国是石油需求增长最快的国家，到2040年石油需求规模达到19.8百万桶/d，按照7.3桶/t折算，约合10亿t[6]。总体来看，随着我国工业化、城镇化建设的持续推进，石油需求将长期保持刚性增长特征，未来30年中我国石油资源的对外依存压力将持续上升。

1.3 天然气

2013年我国天然气总产量为1210亿m3，其中常规天然气产量为1178亿m3，而2011年我国天然气需求量就已经突破1300亿m3，供需缺口已经出现。为了到2020年实现单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%到50%的目标，除了大力发展新能源外，天然气作为化石能源中的“清洁能源”，鼓励和推动其利用比重的上升是我国能源政策的必然取向。《科学发展的2030年，国家能源战略研究报告》对我国天然气需求量的预测结果是，2015年、2020年、2030年和2050年，分别为2290亿m3、3000亿m3、3900亿m3和5000亿m3，而对我国未来天然气产量的预测结果为：2015年天然气产量达1700亿m3，2020年达2000亿m3，2030年达2500亿m3，之后保持稳产到2050年。可见，如果仅仅依靠自身产能，未来我国天然气供需缺口将持续扩大，天然气供应压力将大幅上升。突破天然气勘探开发技术瓶颈，提高天然气保障能力，将是油气行业面临的紧迫任务。

1.4 非常规油气资源

我国致密气、页岩气、煤层气、致密油、油页岩、油砂、天然气水合物等非常规油气资源储量潜力巨大。初步评价结果显示,我国致密气地质资源量为为17.4×1012～25.1×1012m3，可采资源量为8.8×1012～12.1×1012m3；页岩气地质资源量为86×1012～166×1012m3，可采资源量为15×1012～25×1012m3；煤层气地质资源量为36.8×1012m3，可采资源量为10.9×1012m3；致密油地质资源量为74×108～80×108t，可采资源量为13×108～14×108t；油页岩地质资源量为11602×108t，可回收页岩油资源量为160×108t；油砂也具有一定资源潜力，可作为常规资源的补充[7]。

非常规油气资源属于低品质油气资源，具有资源丰度低、储层低孔低渗、单井日产量低、勘探开发效益低的特点，要实现非常规油气资源商业开发，必须采用针对性技术，实现规模化生产。受制于技术、政策等因素，我国非常规油气资源的勘探开发所处阶段差异明显。致密气和致密油是中国目前最为现实的待开发的非常规油气资源，页岩气和煤层气的开发利用正在起步，而天然气水合物则代表了非常规油气资源最前沿的潜力方向。

截至2013年年底，我国累计完成页岩气钻井为285口，当年页岩气产量仅为2亿m3。根据相关规划要求，到2015年我国将基本完成页岩气资源潜力调查与评价，初步掌握全国页岩气资源量及其分布，优选30～50个页岩气远景区和50～80个有利目标区，以四川、重庆、云南等省(市)为重点，建设21个页岩气勘探开发区，探明页岩气地质储量1万亿m3、可采储量2千亿m3，并使页岩气产量达到65亿m3，到2020年页岩气产量力争达到800亿m3。

作为天然气的重要接替资源，煤层气在化石能源中的地位正在不断提升。从煤层气资源的赋存深度来看，中国的煤层气资源量的67.6%分布在埋深浅于1500m的范围内，这对煤层气的勘探开发较有利[8]。公开资料显示，2013年我国煤层气产量138.13亿m3，其中地面抽采29.26亿m3，井下抽采108.87亿m3。受投资力度减小影响，2013年煤层气产量增幅明显放缓。虽然这些数据并不及此前预期，但随着行业管理体制的逐步理顺，我国的煤层气开发有望迎来新一轮发展周期。

天然气水合物方面，我国资源主要分布在南海海域、东海海域、青藏高原冻土带以及东北冻土带，据粗略估算，我国陆域冻土区和管辖海域的天然气水合物资源量达一千余亿吨油当量，先导性试验和试采工作已初见成果，目前我国已在珠江口盆地东部海域、南海北部神狐海域、青海省祁连山地区成功钻获可燃冰实物样品。由于国内外迄今还没有一种可实现大规模、经济、高效、安全开采的方法与技术，因而未来的产量尚难以预计。

2 我国化石能源开发利用面临的挑战

从满足国民经济发展需求、促进能源结构调整、适应节能减排要求的角度看，煤炭、石油、天然气的增储稳产、安全高效开发、节约集约利用将是能源资源保障工作的重点目标。围绕上述目标布局科技工作，需要认清我国化石能源资源开发利用领域尚未解决的传统问题与面临的全新挑战。

2.1 资源禀赋下降，开发利用难度上升

煤炭资源方面，2010年全国保有查明资源储量13412亿t，东部仅822亿t，中部3308亿t，西部9282亿t，资源主要集中在中西部地区，东部可供建设新井的资源已经很少，煤炭生产和消费逆向分布的矛盾正在加剧。综合考虑资源分布、地区经济发展、市场需求等素，我国提出了总体布局为控制东部、稳定中部、发展西部。根据这一布局，东部新井建设将控制在1000m以浅，仅考虑接续矿井建设，延长服务年限；中部继续推进资源整合，重点做好矿井技术改造，适度控制新井建设；西部重点推进大型煤炭基地内的资源整合，有序建设一批现代化大型矿井，扩大生产规模，增加调出量[9]。

油气资源方面，在我国已发现的油田中，除大庆、长庆、胜利三大主力油田外，普遍存在油藏面积小、埋藏深、质量差、油水关系复杂、优质资源不足等问题。2012年，全国石油地质资源量881亿t、可采资源量233亿t，比2008年“新一轮全国油气资源评价”结果分别增加116亿t和21亿t，但是，石油资源品质变差，低渗、稠油、深水、深层资源的比重进一步增大。2012年，我国天然气地质资源量52万亿m3、可采资源量32万亿m3，比2008分别增加17万亿m3和10万亿m3，天然气资源中低渗、深水、深层、含硫化氢的资源占有较大比重。同时，随着勘探开发的不断深入，老油田进入高含水、低采出阶段，开采难度越来越大，开发工艺要求越来越高，造成老油田稳产难度大，产量逐年递减。同时，西部石油战略接替区尚未形成，海上原油生产能力有限，都加剧了国内原油的供给紧张。进口石油成为缓解供需矛盾的无奈选择。

2.2 发展模式粗放，资源开发利用效率低

长期以来，我国能源资源的开发模式较为粗放，开发利用效率偏低。以煤炭资源为例，2011年，我国煤炭消费增长9.7%，几乎与国民经济增长同步，GDP煤炭消费弹性系数接近于1，大大超出过去几十年0.6的平均水平，煤炭资源已超强度开采[10]。同时，我国的煤炭回采率远远低于世界先进产煤国家。据统计，近年来我国大矿区煤炭回采率均值为30%～40%，中小型矿井回采率最低不足10%，而国外先进水平的煤炭开发回采率最高可达85%[10]。我国石油资源开发的采收率与世界先进水平也存在较大差距。例如，得益于较好的资源品味、先进的开发技术及管理水平，美国东德克萨斯油田的采收率可达78.5%，而我国油田的采收率平均仅为30%左右，我国最大的油田大庆油田的采收率为46.5%，其主要区块喇萨杏油田采收率也仅为51.7%。

破解不断强化的资源约束，须在“开源”和“节流”两方面寻找突破点，而后者是可持续发展的一贯要求，因而当前形势下，应当特别强调以资源开发利用方式的转变，促进资源节约集约利用，实现资源更高的利用效率和效益。

2.3 生态保护滞后，环境约束日益加剧

粗放的资源开发利用方式，特别是煤炭资源的不合理开发利用对土地、地下水、大气造成的负面影响已成为全社会普遍关注的问题。煤炭过度开采引发地表沉陷，造成土地资源严重破坏，我国因采煤造成的土地塌陷面积平均达0.20～0.33hm2/万t，同时矸石占用大量土地，历年堆积量已达60亿t，占地约70000hm2[11]。我国多数富煤地区处于干旱和半干旱地带，水资源极度短缺，而煤炭开采破坏地下水结构，造成地下水大量漏失和排放，致使其原本就较为脆弱的生态环境加速恶化。煤矿排放的瓦斯以甲烷这种温室气体为重要组成，2010年我国煤炭开采排放的瓦斯超过200亿m3，抽采利用率仅为30%，瓦斯排放造成的大气污染不容小视[10]。同时，燃煤排放污染导致的雾霾愈演愈烈。据北京市环保局2011年发布的数据表明，北京地区与燃煤相关所排放的PM 2.5占排放总量的41.5%，其中燃煤排放占17%，周边污染(燃煤为主)占24.5%。煤燃烧是大气中PM 2.5的主要来源，加强燃煤过程中PM 2.5排放的控制对改善空气质量以及城市发展至关重要[12]。对于大气、地下水和土壤的污染同样也发生在油气资源开发过程中，随着海洋油气开发份额的上升，如何降低油气开发对海洋的污染也已经成为我国必须重视的课题。

环境保护与工业发展之间的替代性关系以及我国工业化过程中的技术和经济能力决定了过去几十年我国的环境资源是由经济个体廉价甚至免费使用的。可以预料的是，随着我国经济发展水平的提高和技术的进步，环境保护与工业发展之间的动态权衡将逐渐向前者倾斜，环境成本成为工业生产必须考虑的重要因素。

2.4 创新能力不足，技术水平不能适应产业发展需要

随着低品位难开发储量逐渐成为开发主体，勘探开发作业对技术和装备的要求日益提高，对技术创新的需求愈发迫切。但是，我国在资源勘探开发技术和装备方面的创新研发能力尚显不足。例如：在资源勘探技术方面，我国目前的技术水平尚难满足深部资源的勘查要求，我国自主研制的部分高端地球物理勘查装备虽然功能上与国际先进水平保持同步，但性能和稳定性方面存在差距，加工工艺落后，部分核心部件仍然依赖进口；煤矿矿井装备能耗偏高，选煤机等部分国产装备难以满足大型煤矿生产能力；在页岩气开发中占据重要地位的水平井多段压裂技术、代表未来发展方向的智能化采油技术等仍是我国油气开采技术方面的短板，大型采油工程装备国产化程度低，受到国外大型技术服务公司制约；在钻井核心技术、高端装备与前沿技术研发方面，我国还基本处于跟踪模仿国外技术阶段，高附加值的特殊工艺钻井基本被欧美公司垄断，前沿技术研究投入少，超前技术储备不足。

必须认识到，科技竞赛在传统能源资源的勘探开发领域展开的同时，全球范围内正在兴起的节能环保、低碳技术等已然成为能源领域新的兵家必争之地。传统化石能源领域技术需求的扩展和竞争的加剧，要求我国相关领域的科研攻关立足自主创新，突破壁垒，并以更为开放的心态借力跨领域跨国别的广泛合作，扬长补短，最终推动行业技术水平和国际竞争力的提升。

2.5 回归市场，技术创新和产业发展鼓励政策亟待落实

近年来，我国施行的部分管理制度和政策措施已经不能适应能源资源科技创新和产业发展的新形势，“红利”效应不仅在持续下降，有的甚至成为行业发展的障碍。以油气勘探开发行业为例，不同资源条件的油田开发成本差异显著，特别是老油田、勘探难度大的新区，由于在新技术开发利用和环保方面的投入较大，开发成本往往也较高，然而我国对资源条件不同的油田实行统一的财税政策，在资源税、特别收益金等税费征收方面没有体现出差别对待原则，一定程度上降低了企业开发利用新技术的积极性。在煤层气开发方面，十二五期间，我国煤层气产业发展速度远低于预期目标，据测算，在今后两年时间里，各主要煤层气企业至少以年均增速翻番的速度发展，才有可能完成《煤层气(煤矿瓦斯)开发利用十二五规划》中制定的目标。我国煤炭矿权和煤层气矿权独立审批登记导致的矿权重叠、煤层气开采补贴标准偏低、科研投入不足等是煤层气开发困难重重，相关的技术研究和应用缺少动力的重要原因。2013年9月，国务院办公厅发布《关于进一步加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的意见》，着重从加大财政资金支持力度、强化税费政策扶持、完善煤层气价格和发电上网政策等方面为煤层气开发利用“松绑手脚”。新政策的推出迈出了“市场化”开发利用煤层气的重要一步，但是配套实施细则的制定、落实情况及效果仍待观察。

3 我国化石能源开发利用的科技着力点

世界能源开发利用的发展历程证明，科学技术是推动包括煤炭、石油、天然气在内的能源工业发展的重要引擎。实施创新驱动战略,有效激发创新活力，是保障我国能源安全的迫切需要和必由之路。在节能减排融入经济发展主旋律的背景下，化石能源领域的科技工作应从以下五方面着力。

一是着力推进科技体制改革。健全技术创新市场导向机制，打通科技和经济社会发展之间的通道,使能源领域科技工作真正切合经济提质增效和能源结构调整需求。加强能源资源科技发展战略、规划和标准的制定与实施，推动能源领域创新型企业建设，发挥大型企业的创新骨干作用，鼓励和调动中小微企业创新积极性，使企业成为技术创新决策、研发投入、科研组织和成果转化的主体。促进产学研用的协同创新，支持能源领域领军企业牵头建立技术创新战略联盟，形成创新集聚效应。结合科技计划和经费管理制度改革，提高能源资源方面科技投入的效率。逐步完善科技评价体系，建立健全激励与约束的机制，进一步落实鼓励自主创新的政策，充分调动科技人员积极性。通过改革释放科技创新的活力，发挥科技在转变经济发展方式和调整经济结构中的支撑引领作用。

二是着力开展能源绿色发展的科技攻关和技术推广。统筹考虑我国能源结构调整的现实需求和国内外科技发展趋势的预测结果，围绕能源资源勘探-开发-利用的产业链布局创新链，特别是在资源开发和利用环节中与节能、低碳密切相关的研究方向，应积极开展基础性、战略性、前沿性科学研究和共性技术攻关。坚持自主创新和引进消化并举，在战略性突出、研发基础较好的领域力争抢占科技制高点，处于跟踪阶段的研发工作，应紧密结合国情，重点攻关源于我国资源特点和条件的科技难点问题，逐步缩小自主知识产权技术与国际先进水平的差距。加大对技术转移转化的支持力度，在油气田和大型矿产基地建立科技试验示范区，实施低碳运行发展模式和循环经济模式，通过其辐射和带动作用，实现能源资源领域发展模式的升级。

三是着力加强与战略性新兴产业的良性互动。当前，以节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车为代表的新兴产业迅猛发展，正在成为引领未来经济社会发展的重要力量。面对即将到来的新一轮产业革命，化石能源开发利用这一传统行业的技术革新与升级也必须敞开思路，在与新兴产业交叉的学科方向寻找突破口。针对行业节能减排要求，能源领域可以通过与节能环保产业的对接，进行节能技术、资源综合利用技术的示范应用；同时，能源领域中与提高装备性能和效率密切相关的信息化、自动化和加工制造技术也是信息、高端装备制造、新材料等产业关注的焦点。跨领域合作是实现理念突破、方法突破和结果突破的重要手段，与战略性新兴产业的深入融合，将为能源领域的技术发展注入全新动力和活力。

四是着力拓展化石能源开发利用空间。依靠技术创新实现传统化石资源增储增产，稳定供给的同时，须积极培育接替资源，推动接替资源尽早实现规模生产。从全球范围看，非常规油气资源是前景最为明朗和广阔的接替资源，随着西半球非常规油气资源的大规模开发和利用，全球能源消费结构和能源格局重心正在发生深刻变革。我国丰富的页岩气、煤层气等非常规油气资源是培育接替资源的扎实根基。顺应全球能源变革的潮流，我国必须努力研发适合自身资源特点的非常规油气资源开发与利用的技术，降低开发利用成本、排除环境污染隐患，使之成为我国常规油气资源的重要战略性补充，为国家的能源安全保驾护航。

五是着力参与国际科技合作与竞争。随着经济全球化的深入发展，科技创新要素的跨国流动正在加速世界范围的产业转型和科技产业发展，国际科技合作已成为世界各国获取经济利益、提高国家竞争力、争夺国际社会话语权的重要途径。我国能源领域的发展已经与国际能源格局深度融合，这要求我们立足国内的同时，必须以全球视野加强国际战略布局，积极主动参与国际竞争与合作，坚持“两种资源、两个市场”的能源开发理念，利用全球资源推动自主创新，拓展海外资源勘探开发领域，建立覆盖全球的技术研发和服务体系，培育海外技术市场，从劳务输出向技术输出转变，打造技术服务的国际品牌，在国际能源治理中确立中国地位。

4 我国化石能源资源开发利用的科技攻关重点

根据建设“两型”社会的战略部署和节能减排的要求，针对我国经济社会发展对能源资源的迫切需求，顺应全球能源资源多元发展、绿色发展、科学发展的大方向，我国化石能源开发利用可将精细深部勘探、安全高效开发、清洁集约利用作为科技攻关的切入点，以市场需求为导向，以重大技术研究、重大装备研制、重大示范工程建设、技术创新平台建设为抓手，坚持改革创新，攻克理论难题，掌握核心技术，培养人才团队，努力提高企业自主创新能力和行业核心竞争力。

4.1 煤炭资源安全高效绿色开发和清洁利用

煤炭开发利用方面的科技攻关应着力构建具有国际先进水平的煤炭绿色安全高效开发技术体系，服务于煤炭工业向绿色、安全、高效、经济的科学开发模式的转型。通过改进采煤方法和工艺、突破煤炭装备大型化和自动化技术瓶颈、发展煤炭清洁利用和综合利用技术，提高我国煤炭资源开发利用技术水平，完善节能型重大煤炭装备的设计、制造和系统集成能力，提升煤炭行业全生产流程的节能减排能力。

1)煤炭资源安全高效开发技术与装备研究。需大力推行煤矿安全生产标准化，配合开展煤矿灾害综合防治技术研究，针对煤矿井下生产需求，研制大断面岩石巷道快速智能化的掘进装备、千万吨工作面高效自动化综采成套装备及全自动无人工作面高可靠性成套装备，实现无人值守。针对千万吨以上露天煤矿生产需求，开发大型露天矿半连续开采工艺及电驱动开采成套装备、大型露天矿用轮斗挖掘机、大型露天矿用半移动式破碎站以及新型燃油电动卡车等重大装备，提高关键装备的节能降耗能力、工作稳定性和国产化率。深化数字矿山关键技术及软件的研发和推广应用工作，推动矿山信息化建设和管理效率的提升。

2)煤炭资源绿色开发与利用技术研究。积极推广保水开采、充填开采等先进技术，解决采空区塌陷问题；为减少排废污染和能耗，开发与煤炭矿井开采能力相配套的井下模块式选煤系统，实现废弃物不出井。针对地表生态破坏问题，开展土壤、植被的生态修复技术研究，积极探索生态保护型、环境友好型的开采工艺；加大煤炭共伴生资源开发技术研发力度，大力发展矿区循环经济技术。为提高煤炭利用效率，降低污染物排放，还要大力发展超超临界燃煤发电技术、重型燃气轮机技术、清洁煤发电等技术。针对煤转化技术面临的经济成本高、水耗大和碳排放高等诸多问题，积极开展节能、节水和碳减排技术研究。

4.2 常规油气资源高效勘探开发

对于常规油气资源，推进原油增储稳产和天然气快速发展是科技攻关的长期目标和核心目标。中远期内，我国相关科研工作也将继续围绕新油气田规模高效开发和老油气田提高采收率这一主线展开。同时，紧跟国际油气开发行业向实时解决、高度信息化、集成化和智能化方向发展的趋势，我国也应积极推动智能井、实时油藏管理、数字油田等前沿技术在油藏开发与管理中的应用，提高资源开发和生产管理效率，形成引领国际油气技术发展方向的影响力。具体来看，相关研究工作包括以下内容。

1)复杂油气资源勘探理论与开发技术。着重完善岩性油气藏理论与技术，包括小面元、高覆盖、高分辨率地震资料采集技术、高分辨率地震资料保真处理技术、高精度储层预测技术以及中西部大型湖盆高分辨率层序地质研究与优质储层预测等研究；加强前陆盆地勘探理论与技术攻关，包括前陆盆地油气储集规律和储藏潜力评价、前陆盆地高徒构造特征与建模、前陆盆地复杂地表高徒构造地震成像处理技术研究；突破海相碳酸盐岩勘探理论与技术难题，包括高成熟区海相烃源岩生油/气潜力评价方法、海相碳酸盐老储层地球物理处理、解释与预测技术等。

2)重大关键石油装备研制。石油装备水平是石油行业核心竞争力的重要标志，提高作业装备的工作效率既是我国当前石油安全形势的根本要求，也是石油勘探开发阶段实现节能降耗的重要突破口。以大幅提升勘探作业精度和效率为目标，我国需积极研制拥有自主知识产权的大吨位可控震源、大型地震数据采集系统、随钻测井装备等高端石油物探、测井装备。同时，为提高钻井作业效率，缩短钻井周期，需开展旋转导向钻井系统、地质导向钻井系统的升级研究以及智能钻杆等先进钻井装备的研制工作。

3)针对高含水、低渗透和稠油油藏开发，布局适合我国油藏特点的挖潜技术。化合物驱、气驱、热采技术的推广应用为我国油田提高采收率做出了巨大贡献，但仍存在各自的局限性，例如化学驱技术中，聚合物注入油层后的降解和水解，破坏了其稳定性，降低驱油效果；气驱技术理论研究不充分，受限于气源和成本，推广应用受限制等。这些采油技术的不断完善仍是今后提高石油采收率方向的重要课题。同时，近年来施工简便、高效环保的微生物采油技术受到越来越多关注，我国针对中低温和中高温油藏分别开展的微生物激活与驱油工艺研究进展顺利，已在中石化胜利油田沾3区块和中石油新疆六中区块的现场试验中取得良好的驱油效果，但是驱油理论和应用研究尚不成体系，作为生物技术新的延伸方向，这也将成为科研攻关的热点。

4.3 非常规油气资源勘探开发

我国非常规油气资源的特点决定了其多元发展的格局。为培育接替资源，推动非常规油气成为油气资源供应的重要增长极，需针对不同类型资源在基础理论研究-开发技术研发-技术集成与示范这一创新链全面进行布局，开展地质理论和成藏规律研究，建立资源评价刻度区，优选层系与区带，开展区域评价工作，瞄准不同类型资源勘探开发需求攻克专用技术与装备,重点推动煤层气和页岩气进入规模化生产，并积极为天然气水合物的开发利用进行技术储备。

1)页岩气勘探开发。由于我国海相页岩气具有成熟度高、构造改造作用强、埋藏深度大、地表条件复杂等特点，国外现有理论和技术不完全适用于我国的页岩气开发，为完成页岩气富集区评价和优选，需开展页岩气成藏主控因素和富集规律的研究，建立适合中国地质情况和工艺技术的不同类型页岩气资源评价方法体系。在开发技术方面，需继续完善水平井钻完井技术，解决钻井过程中易漏、易塌的问题，提高钻井效率，包括研制保护井眼稳定的新型页岩气钻井液、实现快速钻井的新型钻头和提高钻速的微动力钻具等；同时，需重点开展大型压裂改造技术攻关，提高页岩气单井产量，包括开展压裂液处理和再利用、储层伤害机理及保护、分段压裂、长井段射孔和体积改造、微地震裂缝监测等技术研究。另外，还需开展页岩气开发过程中的环境影响研究，降低资源开发的环境风险。

2)煤层气勘探开发。需建立我国煤层气富集成藏理论和煤矿瓦斯抽采理论，发展适合我国煤储层特点的煤层气勘探开发关键技术和重大装备。推进煤层气、致密砂岩气、页岩气的综合勘查技术，将煤层气勘探与评价工作向1000m以上深部延伸，向低阶煤扩展。需研发采煤采气一体化技术、煤层气钻完井工程技术装备和煤层气田地面集输工艺及监测技术，建设煤矿区煤层气规模开发示范工程，并继续推进煤层气直井、水平井开发试验示范工程的建设。

3)天然气水合物勘探开发。以我国海域近海主要盆地和永久冻土区为重点，研究我国天然气水合物形成条件与分布规律，建立适合我国天然气水合物地质条件的资源评价规范和方法体系，完成全国天然气水合物资源评价、远景区优选和重点有利区块圈定。开展天然气水合物的勘探理论与开发技术、天然气水合物地球物理与地球化学勘探和评价技术研究，攻克海域水合物钻探取芯技术。研发建设大尺度三维可视化天然气水合物成藏开采一体化试验装备，通过实验模拟和数值模拟，试验水合物的开采过程，选择有效开采方法，根据实际的地质条件开发相应的试采方法并进行优化，形成优化的试采技术方案。在冻土区天然气水合物试采研究基础上，探索和提出海域天然气水合物试采技术。

5 结语

新能源短期内尚难以大规模替代传统化石能源。在以节能减排促进经济结构调整和发展方式转变的新形势下，我国传统化石能源产业的可持续发展与新能源产业的培育壮大同等重要。政府应通过科技、财税等体制机制改革，释放政策红利，营造良好的创新环境。传统化石能源产业也应积极把握国民经济平稳运行和战略性新兴产业飞速发展的历史机遇，主动调整发展战略，坚持自主创新，同时加紧利用新兴产业的产品和技术成果实现化石能源开发利用过程的节能减排和绿色发展，在产业耦合溢出效应的带动下，实现自身发展的提质增效，为保障国家能源安全、推动能源结构调整做出更大贡献。

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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

国家自然科学基金项目资助(编号：51304210)；教育部高等学校博士学科点专项科研基金项目资助

樊俊(1982-)，男，新疆哈密人，副研究员，博士，主要从事资源环境技术发展战略与政策。

F407.1

A

1004-4051(2015)05-0058-07