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石油工程跨界融合技術(shù)創(chuàng)新

石油工程跨界融合技術(shù)創(chuàng)新

出版社：科學(xué)出版社出版時(shí)間：2022-11-01
開本： 其他 頁(yè)數(shù)： 244
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石油工程跨界融合技術(shù)創(chuàng)新 版權(quán)信息

石油工程跨界融合技術(shù)創(chuàng)新 內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書梳理了當(dāng)下石油工程行業(yè)面臨的不確定性和技術(shù)挑戰(zhàn)、技術(shù)創(chuàng)新新趨勢(shì)和跨界融合創(chuàng)新發(fā)展現(xiàn)狀，分析了材料科學(xué)、信息科學(xué)和機(jī)械電子光學(xué)科學(xué)與石油工程融合創(chuàng)新的進(jìn)展與發(fā)展方向，提出了石油工程跨界融合創(chuàng)新在導(dǎo)向、機(jī)制、人才和能力建設(shè)等領(lǐng)域的發(fā)展對(duì)策。

石油工程跨界融合技術(shù)創(chuàng)新 目錄

目錄
前言
**章 石油工程跨界融合技術(shù)創(chuàng)新現(xiàn)狀 1
**節(jié) 石油工程發(fā)展面臨的挑戰(zhàn) 1
一、油氣資源劣質(zhì)化的挑戰(zhàn) 1
二、能源轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn) 2
三、低碳發(fā)展的挑戰(zhàn) 4
四、技術(shù)融合帶來(lái)的挑戰(zhàn) 5
五、發(fā)展環(huán)境不確定性的挑戰(zhàn) 6
第二節(jié) 石油工程技術(shù)創(chuàng)新特點(diǎn) 6
一、油氣資源勘探開發(fā)需求導(dǎo)向 6
二、成本效益導(dǎo)向 9
三、競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展導(dǎo)向 13
第三節(jié) 跨界融合賦能石油工程技術(shù)創(chuàng)新 14
一、技術(shù)跨界融合發(fā)展趨勢(shì) 14
二、石油工程領(lǐng)域的跨界融合技術(shù)創(chuàng)新 21
參考文獻(xiàn) 25
第二章 材料科學(xué)與石油工程跨界融合進(jìn)展與展望 29
**節(jié) 納米材料 29
一、納米材料及在石油工程中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì) 29
二、納米材料與鉆井工程融合應(yīng)用 30
三、納米材料與儲(chǔ)層改造融合應(yīng)用 33
四、納米材料與提高采收率技術(shù)融合應(yīng)用 34
五、應(yīng)用關(guān)鍵與發(fā)展展望 36
第二節(jié) 石墨烯 38
一、石墨烯及其在石油工程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì) 38
二、石墨烯與石油工程融合應(yīng)用 40
三、應(yīng)用關(guān)鍵與發(fā)展展望 43
第三節(jié) 形狀記憶聚合物 44
一、形狀記憶聚合物及其在石油工程中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì) 44
二、形狀記憶聚合物與石油工程融合應(yīng)用 45
三、應(yīng)用關(guān)鍵與發(fā)展展望 50
第四節(jié) 電磁材料 51
一、磁流體及其在石油工程中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì) 51
二、磁流體與石油工程融合應(yīng)用 53
三、應(yīng)用關(guān)鍵與發(fā)展展望 58
第五節(jié) 合成樹脂材料 59
一、合成樹脂材料及其在石油工程中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì) 59
二、合成樹脂材料與石油工程融合應(yīng)用 62
三、應(yīng)用關(guān)鍵與發(fā)展展望 66
第六節(jié) 自愈合材料 66
一、自愈合材料及其在石油工程中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì) 66
二、自愈合材料與石油工程融合應(yīng)用 68
三、應(yīng)用關(guān)鍵與發(fā)展展望 71
第七節(jié) 仿生材料 71
一、仿生材料及其在石油工程中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì) 71
二、仿生材料與石油工程融合應(yīng)用 72
三、應(yīng)用關(guān)鍵與發(fā)展展望 76
第八節(jié) 碳纖維及其復(fù)合材料 76
一、碳纖維復(fù)合材料及其在石油工程中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì) 76
二、碳纖維復(fù)合材料與石油工程融合應(yīng)用 77
三、應(yīng)用關(guān)鍵與發(fā)展展望 80
參考文獻(xiàn) 81
第三章 信息科學(xué)與石油工程跨界融合進(jìn)展與展望 87
**節(jié) 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 87
一、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)及其在石油工程中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì) 87
二、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與石油工程融合應(yīng)用 89
三、應(yīng)用關(guān)鍵與發(fā)展展望 92
第二節(jié) 大數(shù)據(jù) 93
一、大數(shù)據(jù)及其在石油工程中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì) 93
二、大數(shù)據(jù)與石油工程融合應(yīng)用 94
三、應(yīng)用關(guān)鍵與發(fā)展展望 98
第三節(jié) 人工智能 99
一、人工智能及其在石油工程中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì) 99
二、人工智能與石油工程融合應(yīng)用 101
三、應(yīng)用關(guān)鍵與發(fā)展展望 108
第四節(jié) 云計(jì)算技術(shù) 110
一、云計(jì)算及其在石油工程中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì) 110
二、云計(jì)算與石油工程融合應(yīng)用 111
三、應(yīng)用關(guān)鍵與發(fā)展展望 116
第五節(jié) 數(shù)字孿生技術(shù) 117
一、數(shù)字孿生技術(shù)及其在石油工程中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì) 118
二、數(shù)字孿生技術(shù)與石油工程融合應(yīng)用 119
三、應(yīng)用關(guān)鍵與發(fā)展展望 122
第六節(jié) 虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) 128
一、虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)及其在石油工程中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì) 128
二、虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與石油工程融合應(yīng)用 130
三、應(yīng)用關(guān)鍵與發(fā)展展望 132
第七節(jié) 區(qū)塊鏈技術(shù) 134
一、區(qū)塊鏈技術(shù)及其在石油工程中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì) 134
二、區(qū)塊鏈技術(shù)與石油工程中融合應(yīng)用 135
三、應(yīng)用關(guān)鍵與發(fā)展展望 136
第八節(jié) 5G技術(shù) 137
一、5G技術(shù)及其在石油工程中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì) 137
二、5G技術(shù)與石油工程融合應(yīng)用 138
三、應(yīng)用關(guān)鍵與發(fā)展展望 140
參考文獻(xiàn) 141
第四章 機(jī)械電子光學(xué)科學(xué)與石油工程跨界融合進(jìn)展與展望 147
**節(jié) 射頻識(shí)別技術(shù) 147
一、RFID及其在石油工程中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì) 147
二、RFID與石油工程融合應(yīng)用 149
三、應(yīng)用關(guān)鍵與發(fā)展展望 154
第二節(jié) MEMS155
一、MEMS及其在石油工程中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì) 155
二、MEMS與石油工程融合應(yīng)用 156
三、應(yīng)用關(guān)鍵與發(fā)展展望 162
第三節(jié) 工業(yè)機(jī)器人 163
一、工業(yè)機(jī)器人及其在石油工程中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì) 163
二、工業(yè)機(jī)器人與石油工程融合應(yīng)用 164
三、應(yīng)用關(guān)鍵與發(fā)展展望 168
第四節(jié) 3D打印技術(shù) 168
一、3D打印技術(shù)及其在石油工程應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì) 169
二、3D打印技術(shù)與石油工程融合應(yīng)用 170
三、應(yīng)用關(guān)鍵與發(fā)展展望 172
第五節(jié) 光纖傳感技術(shù) 173
一、光纖傳感技術(shù)及其在石油工程應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì) 174
二、光纖傳感技術(shù)與石油工程融合應(yīng)用 175
三、應(yīng)用關(guān)鍵與發(fā)展展望 177
第六節(jié) 電弧等離子技術(shù) 179
一、電弧等離子技術(shù)及其在石油工程中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì) 179
二、電弧等離子技術(shù)與石油工程融合應(yīng)用 180
三、應(yīng)用關(guān)鍵與發(fā)展展望 184
第七節(jié) 激光技術(shù) 186
一、激光技術(shù)及其在石油工程中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì) 186
二、激光技術(shù)與石油工程融合應(yīng)用 188
三、應(yīng)用關(guān)鍵與發(fā)展展望 191
第八節(jié) 微波技術(shù) 192
一、微波技術(shù)及其在石油工程中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì) 193
二、微波技術(shù)與石油工程融合應(yīng)用 194
三、應(yīng)用關(guān)鍵與發(fā)展展望 199
參考文獻(xiàn) 200
第五章 石油工程跨界融合技術(shù)創(chuàng)新管理 207
**節(jié) 技術(shù)跨界融合的管理創(chuàng)新需求 207
一、信息數(shù)據(jù)共享是跨界融合技術(shù)創(chuàng)新的基本要求 207
二、 跨界融合技術(shù)創(chuàng)新的快速發(fā)展需要打破科技資助資金條塊管理的方式 208
三、 技術(shù)跨界融合帶來(lái)的知識(shí)流動(dòng)、資產(chǎn)流動(dòng)需要打破文化邊界、組織邊界的制約 208
四、技術(shù)跨界融合的人才儲(chǔ)備需求需要打破學(xué)科教育的限制 208
五、良好的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)跨界融合技術(shù)創(chuàng)新的基本前提 209
第二節(jié) 跨界融合技術(shù)創(chuàng)新帶來(lái)的管理創(chuàng)新 209
一、國(guó)家層面跨界融合管理創(chuàng)新 210
二、石油公司跨界融合管理創(chuàng)新 211
三、先進(jìn)研發(fā)機(jī)構(gòu)跨界融合管理創(chuàng)新 223
四、創(chuàng)業(yè)公司跨界融合管理創(chuàng)新 225
第三節(jié) 石油工程跨界融合技術(shù)創(chuàng)新對(duì)策 226
一、我國(guó)跨界融合技術(shù)創(chuàng)新存在的問(wèn)題 227
二、我國(guó)石油工程跨界融合技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展對(duì)策 229
參考文獻(xiàn) 235
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石油工程跨界融合技術(shù)創(chuàng)新 節(jié)選

**章 石油工程跨界融合技術(shù)創(chuàng)新現(xiàn)狀 在能源加速轉(zhuǎn)型、技術(shù)跨界融合的深度和廣度不斷深入的大背景下，石油工程面臨資源類型多元化、開發(fā)條件復(fù)雜化、環(huán)保要求嚴(yán)格化、技術(shù)發(fā)展加速、發(fā)展環(huán)境不確定性增加等一系列挑戰(zhàn)，新材料技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、機(jī)械電子光學(xué)技術(shù)與石油工程技術(shù)深入融合，為石油工程技術(shù)創(chuàng)新的需求導(dǎo)向、成本效益導(dǎo)向和競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展導(dǎo)向的行業(yè)特色賦予了新的內(nèi)涵。 **節(jié) 石油工程發(fā)展面臨的挑戰(zhàn) 能源消費(fèi)由黑色高碳向綠色低碳發(fā)展是歷史發(fā)展的必然趨勢(shì)，2014年以來(lái)的油價(jià)暴跌和新冠肺炎疫情的暴發(fā)在一定程度上成為了能源轉(zhuǎn)型的助推器，加速了能源的低碳化，為石油工程發(fā)展帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。 一、油氣資源劣質(zhì)化的挑戰(zhàn) （一）勘探目標(biāo)復(fù)雜化帶來(lái)的施工難度提升 國(guó)家油氣戰(zhàn)略研究中心和中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院聯(lián)合發(fā)布的《全球油氣勘探開發(fā)形勢(shì)及油公司動(dòng)態(tài)（2021年）》顯示，全球海域油氣勘探開發(fā)步伐明顯加快，海上油氣新發(fā)現(xiàn)超過(guò)陸地，儲(chǔ)產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng)，成為全球油氣資源的戰(zhàn)略接替區(qū)，全球海域油氣逐步進(jìn)入深水開發(fā)階段。2020年，全球海上共發(fā)現(xiàn)油氣田65個(gè)，合計(jì)可采儲(chǔ)量14.4億 t油當(dāng)量，占全球新增總儲(chǔ)量的74.6%，高于2019年的68%。其中，超深水區(qū)（水深大于1500m的水域）占33%，深水區(qū)（水深400～1500m的水域）占38%，淺水區(qū)占29%。陸上新發(fā)現(xiàn)占新增總儲(chǔ)量的25.4%，主要在極地高寒地區(qū)，傳統(tǒng)勘探領(lǐng)域油氣新發(fā)現(xiàn)逐漸減少，主要靠老區(qū)精細(xì)挖潛。隨著中淺層油氣勘探開發(fā)程度不斷提高，油氣發(fā)現(xiàn)難度加大，全球深層油氣的新增儲(chǔ)量呈明顯增長(zhǎng)趨勢(shì)。我國(guó)從20世紀(jì)60年代開始探索深層油氣勘探，目前已經(jīng)發(fā)展到規(guī)模增儲(chǔ)上產(chǎn)階段，以塔河油田等海相油田、庫(kù)車山前克拉2氣田為代表的一批深層油氣田相繼被發(fā)現(xiàn)和開發(fā)[1]。 油氣勘探目標(biāo)向非常規(guī)、深層、超深層、深水、超深水、極地等類型資源推進(jìn)，對(duì)石油工程提出了更高的要求。以深層、超深層油氣開發(fā)為例，深層地質(zhì)高溫高壓，環(huán)境復(fù)雜，難鉆地層多，井下不可預(yù)知性增加，對(duì)石油工程技術(shù)和裝備的要求大幅升級(jí)：深度增加，壓力體系復(fù)雜導(dǎo)致井身結(jié)構(gòu)層次增多，施工難度上升，施工效率下降；鉆穿多套地層，深部地層古老、研磨性強(qiáng)、硬度高，鉆井速度慢，需要進(jìn)一步強(qiáng)化鉆井參數(shù)、提升破巖工具性能；高溫環(huán)境對(duì)鉆井液、固井水泥漿的耐溫性能和井下測(cè)量控制儀器、測(cè)試工具等的壽命和可靠性均帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)；高壓環(huán)境必須使用高密度鉆井液及超高密度水泥漿，影響破巖效率，增加固井難度。 （二）資源品質(zhì)劣質(zhì)化帶來(lái)的弱經(jīng)濟(jì)性 隨著常規(guī)油氣田普遍進(jìn)入開發(fā)中后期，資源條件變差，“多井低產(chǎn)”不斷加劇，非常規(guī)資源地質(zhì)條件差、開采成本高、效益開發(fā)難度大。圖1-1為油氣資源金字塔結(jié)構(gòu)，常規(guī)油氣資源易于開發(fā)，但資源量少，非常規(guī)油氣開發(fā)難度大，但資源量多，是未來(lái)的勘探開發(fā)重點(diǎn)[2]。隨著勘探進(jìn)程的推進(jìn)，優(yōu)質(zhì)資源越來(lái)越少，低滲透和致密儲(chǔ)層等低品位資源在新增資源中占70%以上[3]。近幾年，中國(guó)石油新增石油探明儲(chǔ)量90%以上來(lái)自低滲透和特低滲透油藏。美國(guó)石油煉制協(xié)會(huì)年會(huì)統(tǒng)計(jì)顯示，世界石油探明可采儲(chǔ)量中以重質(zhì)和中質(zhì)油居多，原油產(chǎn)量中以輕質(zhì)和中質(zhì)居多。未來(lái)新增原油供應(yīng)將以中質(zhì)和重質(zhì)油為主。 圖1-1 油氣資源金字塔 低滲透、低壓、低豐度、重質(zhì)和含硫、高硫原油比例增加，對(duì)石油工程技術(shù)和裝備水平提升提出了更高要求。據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局估計(jì)，全球重油儲(chǔ)量為3萬(wàn)億 bbla，以目前全球石油消費(fèi)速度，將可以維持消費(fèi)100年，但利用現(xiàn)有技術(shù)只能開采其中的3000億 bbl。我國(guó)的致密油氣資源分布廣泛、儲(chǔ)量較多，關(guān)鍵技術(shù)已基本成熟，部分地區(qū)已建成規(guī)模產(chǎn)能，但不論是高溫、高壓、高含硫的超深層“三高”油氣藏，還是低滲、低壓、低豐度的“三低”致密油氣藏，在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下都難以實(shí)現(xiàn)效益開發(fā)。 二、能源轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn) （一）能源轉(zhuǎn)型帶來(lái)的石油工程市場(chǎng)規(guī)？s小 能源消費(fèi)由黑色高碳向綠色低碳發(fā)展是歷史發(fā)展的必然趨勢(shì)，隨著時(shí)間推移，太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源在全球能源消費(fèi)中的比例不斷增大，煤炭、石油等傳統(tǒng)化石能源在全球能源消費(fèi)中的比例呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，天然氣占比穩(wěn)中有升，圖1-2為全球能源消費(fèi)構(gòu)成變化趨勢(shì)[4]。2019年以來(lái)，新冠肺炎疫情一定程度上成為推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型的助推器。參與氫能、儲(chǔ)能、光伏發(fā)電、陸上風(fēng)電、海上風(fēng)電等各類可再生能源和碳捕集、封存與利用投資，追求碳中和、低碳排放、綠色清潔能源，從傳統(tǒng)石油公司向綜合能源公司轉(zhuǎn)型已成為越來(lái)越多石油公司的共識(shí)。 圖1-2 全球能源消費(fèi)構(gòu)成[3] 石油公司根據(jù)自身的資源特征和技術(shù)組合優(yōu)勢(shì)，縮減油氣投資，向非油氣領(lǐng)域拓展。挪威國(guó)家石油公司依托其海上油氣勘探開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合區(qū)域作業(yè)特征，選擇海上風(fēng)電業(yè)務(wù)作為公司轉(zhuǎn)型發(fā)展主要方向。BP公司正式宣布增加對(duì)非石油和天然氣業(yè)務(wù)的投資比例。殼牌公司堅(jiān)持執(zhí)行“壓油、增氣、拓綠”戰(zhàn)略，計(jì)劃購(gòu)入可再生能源領(lǐng)域的技術(shù)公司，將電力等融入公司新的商業(yè)模式。 石油公司壓縮油氣投資特別是風(fēng)險(xiǎn)程度較高的上游投資，導(dǎo)致石油工程市場(chǎng)規(guī)模縮減，很難回到2014年峰值時(shí)期的規(guī)模，如圖1-3所示。2020年全球勘探開發(fā)投資比2019年下降約30%。全球動(dòng)用鉆機(jī)數(shù)量大幅回落，2020年動(dòng)用3392臺(tái)，同比下降22%。北美地區(qū)勘探開發(fā)投資降幅*大，同比下降44%，比2014年的峰值下降了71%，中東地區(qū)降幅較小。從專業(yè)來(lái)看，物探裝備和服務(wù)、油田生產(chǎn)服務(wù)、鉆完井服務(wù)降幅超過(guò)30%，測(cè)錄試服務(wù)降幅為28%，油田工程建設(shè)服務(wù)降幅*小，為14.9%[5]。 圖1-3 全球油田服務(wù)市場(chǎng)規(guī)模[5] （二）石油工程研發(fā)要以更少的資金來(lái)應(yīng)對(duì)更緊迫的需求 2014年，原油價(jià)格發(fā)生斷崖式驟跌，從115.19美元/bbl下跌到48.11美元/bbl，2015～2016年一路狂跌并一度維持在25美元/bbl上下，2017～2019年有緩慢上漲，但在2020年又出現(xiàn)了史無(wú)前例的負(fù)油價(jià)。低油價(jià)不僅打擊了石油公司在油氣領(lǐng)域的投資熱情，也促使他們不斷壓低工程服務(wù)的價(jià)格來(lái)保障項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。 2014年以來(lái)，石油工程各類服務(wù)價(jià)格都呈下降趨勢(shì)[6]，如圖1-4所示。雖2016～2019年有小幅上漲，但2020年又有大幅下降。其中鉆完井的降幅*大，相對(duì)2014年下降43%；超深水鉆井平臺(tái)的日費(fèi)率已經(jīng)非常接近海上鉆井公司的運(yùn)營(yíng)支出。 圖1-4油田服務(wù)價(jià)格指數(shù) 在石油工程市場(chǎng)量?jī)r(jià)齊跌的態(tài)勢(shì)下，油田服務(wù)公司整體收入嚴(yán)重下滑，都面臨資產(chǎn)縮水、現(xiàn)金流緊張、經(jīng)營(yíng)虧損的情況。油田服務(wù)行業(yè)凈債務(wù)水平不斷攀升，2020年比2018年上漲了67%。美國(guó)頁(yè)巖油氣產(chǎn)業(yè)總體上處于虧損狀態(tài)，30%的頁(yè)巖氣運(yùn)營(yíng)商資不抵債，行業(yè)減記資產(chǎn)價(jià)值高達(dá)3000億美元。2020年成為了油田服務(wù)行業(yè)破產(chǎn)備案創(chuàng)紀(jì)錄的一年，其中鉆井承包商、海上施工業(yè)務(wù)處于困境的比重*大。 在經(jīng)營(yíng)狀況窘迫的情況下，國(guó)際油田服務(wù)公司的研發(fā)投入強(qiáng)度均有所縮小。貝克休斯公司、斯倫貝謝公司、哈里伯頓公司的研發(fā)投入強(qiáng)度分別從2015年的3.07%、3.08%和2.79%，下降到了2.87%、2.5%和2.13%。與收入下降的趨勢(shì)疊加，研發(fā)投入的絕對(duì)數(shù)額都有所下降。在需求提升和投入收緊的雙重壓力下，石油工程行業(yè)要用更少的科研投入來(lái)驅(qū)動(dòng)更多的資源，服務(wù)于更緊迫的需求。這要求石油工程在技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí)，必須不斷創(chuàng)新管理模式和運(yùn)營(yíng)方式[7]。 三、低碳發(fā)展的挑戰(zhàn) （一）碳排放約束下的合規(guī)性難度提升 當(dāng)前，應(yīng)對(duì)氣候變化、推動(dòng)溫室氣體減排已經(jīng)成為世界各國(guó)的共同責(zé)任，在各國(guó)政府、私營(yíng)部門和民間團(tuán)體廣泛認(rèn)識(shí)到實(shí)現(xiàn)溫室氣體凈零排放的緊迫性。在全球一半以上的國(guó)家承諾碳排放在2060年之前實(shí)現(xiàn)中和的背景下，碳排放成為能源發(fā)展的約束目標(biāo)，減少碳排放已成為企業(yè)的首要考量，成為政策和戰(zhàn)略制定的前提條件。殼牌、 BP、道達(dá)爾、埃尼、雷普索爾等石油公司都做出了凈零排放的承諾，提出了分階段實(shí)現(xiàn)凈零碳排放的戰(zhàn)略路徑，開始采取嚴(yán)格措施控制污染排放和碳排放，將環(huán)境治理融入公司日常管理決策過(guò)程，加快調(diào)整生產(chǎn)方式，加強(qiáng)油氣全生命周期減碳管理，關(guān)注碳利用，采取將高管和員工的薪酬與減排目標(biāo)掛鉤、內(nèi)部碳價(jià)機(jī)制等措施來(lái)確保公司減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。石油工程作為油氣生產(chǎn)環(huán)節(jié)的重要構(gòu)成部分，必將面對(duì)更嚴(yán)格的碳排放要求，合規(guī)工作將變得越來(lái)越嚴(yán)格和復(fù)雜。隨著碳稅、碳排放交易機(jī)制在全球逐漸增多，這種合規(guī)性將轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)性的重要影響因素。石油工程需要對(duì)技術(shù)裝備進(jìn)行升級(jí)改造，不斷提升低碳運(yùn)營(yíng)能力，以減少油氣生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈的碳足跡。 （二）碳排放約束下保障供應(yīng)及油氣資源競(jìng)爭(zhēng)力的挑戰(zhàn) 全球主要能源智庫(kù)都對(duì)未來(lái)能源發(fā)展作出展望，在21世紀(jì)中葉以前，石油與天然氣在世界一次能源中的占比仍將保持在55%以上。雖然能源清潔低碳轉(zhuǎn)型的方向得到廣泛認(rèn)可，但在2050年以前，石油與天然氣作為主導(dǎo)能源的地位仍難以撼動(dòng)。石油工程投資約占據(jù)油氣上游投資的60%，石油工程技術(shù)及裝備的水平?jīng)Q定了可開采資源量及開采的經(jīng)濟(jì)性，也決定了油氣資源與新能源的相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)力水平。要保證油氣在能源行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)地位，保證能源供應(yīng)，低成本石油工程技術(shù)需進(jìn)一步升級(jí)；要實(shí)現(xiàn)油氣產(chǎn)業(yè)鏈的低碳化，需全面啟動(dòng)相關(guān)脫碳、零碳、負(fù)排放技術(shù)的全局性部署；要抓住戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的窗口期，打造綠色低碳競(jìng)爭(zhēng)力，率先制定低碳運(yùn)營(yíng)行業(yè)規(guī)則和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這些都對(duì)石油工程技術(shù)發(fā)展的方向和目標(biāo)提出了更具體的要求[8]。 四、技術(shù)融合帶來(lái)的挑戰(zhàn) 大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、機(jī)器人、3D打印、虛擬現(xiàn)實(shí)、量子計(jì)算、量子通信、物聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)快速發(fā)展，催生新一輪科技及產(chǎn)業(yè)革命。高新技術(shù)蓬勃發(fā)展及其交叉融合、群體發(fā)展的協(xié)同效應(yīng)，使得打破學(xué)科界限、推進(jìn)知識(shí)大融合成為了科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)。石油工程以應(yīng)用為導(dǎo)向，承載了多學(xué)科多專業(yè)的發(fā)展成果和技術(shù)成就，交叉融合了材料、信息、機(jī)械、電子、物理、化學(xué)、化工等多學(xué)科領(lǐng)域的理論和技術(shù)。目前，信息技術(shù)、生物技術(shù)、新材料技術(shù)、新能源技術(shù)等高新技術(shù)快速發(fā)展，并向石油工程不斷滲透與融合，推動(dòng)油氣產(chǎn)業(yè)加速轉(zhuǎn)型升級(jí)和工程技術(shù)升級(jí)換代。 技術(shù)交叉融合縮短了技術(shù)發(fā)展周期，增加了顛覆性技術(shù)產(chǎn)生的概率，前沿技術(shù)的交叉融合導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)邊界不斷模糊，領(lǐng)先者歷經(jīng)幾十年所構(gòu)建的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)可能瞬間被顛覆，這要求石油工程行業(yè)必須對(duì)前沿技術(shù)發(fā)展保持敏感。 技術(shù)融合也為石油工程技術(shù)的科技創(chuàng)新提供了機(jī)遇。據(jù) BP公司預(yù)測(cè)，到2050年，石油工程技術(shù)創(chuàng)新可再增加2×1012bbl油當(dāng)量的可采資源量、增產(chǎn)35%的同時(shí)降本24%[9]，如圖1-5所示。 圖1-5 技術(shù)創(chuàng)新提高油氣產(chǎn)量降低作業(yè)成本[9] 五、發(fā)展環(huán)境不確定性的挑戰(zhàn) 油氣資源分布的不均衡性及其在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的戰(zhàn)略意義，決定了其受地緣政治、能源結(jié)構(gòu)和供需基本面變化、金融政策、貿(mào)易爭(zhēng)端、技術(shù)進(jìn)步，以及價(jià)格因素等多重因素影響，這些因素深度關(guān)聯(lián)而又表面無(wú)序，使得油氣行業(yè)處在典型的 UVCA（復(fù)雜、不確定、不可預(yù)測(cè)、模棱兩可）環(huán)境中。新冠疫情的爆發(fā)再一次讓世界見證了“黑天鵝”事件的威力。如今，油氣企業(yè)所處外部環(huán)境變化的動(dòng)態(tài)性、復(fù)雜性、難以預(yù)測(cè)性、不連續(xù)性是空前的，需要油氣企業(yè)不斷打破原有的能力體系，建立新的能力體系，支撐企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。在當(dāng)前逆全球化趨勢(shì)下，美國(guó)以保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)和國(guó)家安全為由，限制對(duì)中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)品出口及外商直接投資技術(shù)轉(zhuǎn)讓等，中國(guó)油氣企業(yè)采用引進(jìn)消化吸收的技術(shù)路線實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的不確定性增大。 第二節(jié) 石油工程技術(shù)創(chuàng)新特點(diǎn) 石油工業(yè)自誕生以來(lái)，始終圍繞提高“資源發(fā)現(xiàn)率、油氣采收率、資源利用率”不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。石油工程技術(shù)具有專屬性高、系統(tǒng)性強(qiáng)、技術(shù)突破難度大、研發(fā)周期長(zhǎng)、商業(yè)化推廣難度大等特點(diǎn)。能源轉(zhuǎn)型和技術(shù)融合加速，為石油工程技術(shù)需求導(dǎo)向、成本效益導(dǎo)向、

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