中国石油2023年度十大科技进展

来源：中国石油报 时间：2024-02-02 14:00

　　①高黏土页岩油富集理论与关键技术突破支撑古龙页岩油示范区建设

　　古龙页岩“黏土含量高、页理发育”特征导致效益开发难。中国石油通过自主攻关，原创高黏土页岩油富集理论和高效勘探开发关键技术，有效支撑页岩油示范区建设。

　　主要技术进展：（1）原创高黏土页岩油富集理论，创建了恢复原始轻烃总量后的页岩油演化新模式，发现有机质黏土复合体生烃后体积收缩的成孔新机制，建立了页岩油原位自封闭富集的动力学新模型，突破了经典的油气运移成藏富集理论；（2）揭示纳米级油藏跨尺度开发机理，构建“压后基质-页理缝-人工缝”三孔三渗流动模型，证实页理缝为主要渗流通道，基质纳米孔可持续供油，颠覆了纳米孔页岩油不可动的传统认识；（3）首创高黏土页岩油“双甜点”评价技术，建立以游离油含量、核磁大孔与页理缝为核心的地质工程“双甜点”评价标准，明确了效益开发的黄金靶层，纳米孔页岩产油能力较以往提高3倍，实现陆相页岩从“生油”到“产油”的跨越。

　　该成果授权发明专利13项，发表SCI/EI论文11篇。整装提交石油预测储量12.68亿吨、探明储量2.04亿吨，开辟了5个现场试验区，累产油气当量46.5万吨，有效推动了百万吨国家级示范区建设，有望建成我国最大的陆相页岩油生产基地。

　　②深层煤岩气富集理论与开发关键技术创新推动产业发展

　　深层煤岩气一直被国内外视为勘探开发禁区。中国石油创新形成深层煤岩气富集理论与开发关键技术，推动鄂尔多斯盆地东缘深层煤岩气勘探开发实现世界级重大突破。中国埋深超1500米的煤岩气资源量达70万亿立方米，勘探开发潜力巨大。

　　主要技术进展：（1）系统开展鄂尔多斯盆地石炭-二叠系“八古”基础地质研究，应用等温吸附-核磁共振联测和纳米级CT等前沿分析技术，揭示了深层煤岩气具有“高含气、高饱和、富含游离气”的独特赋存特征和产出机理，提出了“广发育、富生烃、自封闭、强保存、微调整”成藏富集模式，奠定了勘探开发理论基础；（2）创新形成以地应力场、天然裂缝、人工裂缝、井型与方位、井网井距为核心的“五位一体”差异化井网部署技术，建立了以煤体结构、煤岩类型、含气量等为核心的“甜点”段评价标准，支撑了开发先导试验方案；（3）创新形成精益充分弥合缝网大规模体积压裂技术，构建了基于顶底板遮挡、井眼轨迹、构造曲率等“六要素一体化”选段定簇方法，设计了多尺度裂缝充分支撑工艺，研发了变黏促缝、高效挟砂、减阻降压多功能一体化压裂液体系，缝网弥合度达到94%，形成了全生命周期排采工艺，实现单井产量和采收率大幅提升。

　　该技术获发明专利8项，发表SCI/EI论文14篇，支撑中国石油在鄂尔多斯盆地东缘探明深层煤岩气地质储量超2000亿立方米、建成15亿立方米年生产能力，成功获批国家级示范项目，发挥了示范引领作用，推动了产业跨越式发展。

　　③胺液深度复活技术支撑含硫天然气高效生产

　　我国天然气约60%含硫，用醇胺溶液（简称胺液）对含硫天然气进行脱硫净化处理是含硫气田生产不可缺少的环节。胺液受污染变质导致天然气净化装置脱硫性能下降、处理量降低、腐蚀穿孔、发泡停产，是制约天然气净化厂稳定生产的“卡脖子”难题。中国石油创新形成胺液深度复活技术，支撑了含硫天然气高效生产。

　　主要技术进展：（1）发明胺液复杂变质产物分析方法，可检测变质产物种类从国外技术的9种增至78种，打破数十年来胺液复杂变质无法监测、提前预警的局限；（2）创新开发致泡性变质产物特异性吸附工艺，深度脱除胺液中69种致泡性变质产物至10*10^-6（质量分数）以下，在国内外首次攻克胺液发泡难题；（3）首创新型金属有机配位分离材料与选择性脱除工艺，攻克配方型醇胺溶液中的活性剂与腐蚀性变质产物共脱除难题，活性剂损失率从国外技术的98%降至2%以下。

　　该技术获发明专利4项，发表SCI/EI论文3篇，已在西南油气田、塔里木油田应用，支撑279亿立方米含硫天然气安全、高效产出，避免了变质胺液废弃导致的环境污染。该技术脱除变质产物种类数是国外同类技术的8倍，解决了国外技术不能解决的胺液发泡、性能下降难题，引领全球胺液复活技术水平迈上新台阶。

　　④溶液法高性能乙烯—辛烯共聚聚烯烃弹性体（POE）成套技术开发与应用

　　高性能聚烯烃弹性体（POE）是以乙烯为原料、1-辛烯等高碳α-烯烃为共聚单体共聚制得的热塑性弹性材料。聚焦我国高碳α-烯烃单体国产化技术缺失、自主溶液法聚合工艺空白的痛点，中国石油开发出溶液法生产POE和关键单体1-辛烯成套技术，率先打通了从乙烯到POE产品的全链条生产工艺，助力行业转型升级。

　　主要技术进展：（1）研制出耐高温高活性茂金属POE催化剂，开发出茂化合物串线合成关键技术，突破均相茂金属催化剂稳定批量制备技术瓶颈，实现放大制备；（2）应用杂原子限域技术，强化配合物结构稳定性，研制出新型1-辛烯催化剂；（3）开发出高效传质多区连续聚合反应器、表面更新专用换热器及高效动态脱挥等关键设备，解决POE合成和大黏度、多组份、高沸点体系传热与深度脱挥难题；（4）揭示出低聚反应副产低聚物的“凝析、团聚”机制，攻克了聚合物黏堵制约工艺连续、高黏体系深度脱挥等行业共性工程化难题，实现了乙烯低聚反应的连续化和工程化。

　　该技术获发明专利10项，发表SCI论文8篇，2023年应用该技术建成了千吨级溶液法高端弹性体POE中试装置，完成了多个牌号POE产品开发和共聚单体1-辛烯工业试验，开发出万吨级工业装置工艺包，形成了乙烯—辛烯—POE技术链，为化工业务向高端化转型提供了技术支撑。

　　⑤国内首套PETG共聚酯成套技术开发与应用

　　中国石油自主研发的PETG成套技术在10万吨/年生产装置成功应用，打破了美韩两国对全球PETG产业的垄断，成为全球第三家、国内唯一生产全系列PETG共聚酯的企业，推动聚酯产业高质量发展。

　　主要技术进展：（1）形成对双金属螯合配位协效催化共缩聚反应机制的新认识，攻克活性助剂高分散防水解技术难题，开发出3个系列10个型号高功效复合催化剂，在催化剂领域取得重大技术创新；（2）开发出低温缓合型直接酯化连续聚合工艺技术，解决大分子链聚集态结构调控、高洁净PETG制备、高耐热PETG制备、高黏熔体深度脱挥、乙二醇深度处理回用、混醇高值利用等重大工程技术难题；（3）开发出8项微量离子精准定性定量技术、2项浆料和混醇组成定性定量技术，填补PETG分析标准技术空白；（4）开发出注塑、挤出、吹塑、挤吹、双向拉伸、模压6类PETG加工技术和PETG与PC、ABS、PET三种合金技术，解决PETG产品与下游应用无缝衔接的技术难题；（5）形成涵盖5个系列48项技术、10个牌号全系列产品的新一代自主成套工艺技术创新的10万吨/年PETG工艺包。

　　该技术获发明专利9项，已建成国内首套PETG装置，实现全系列产品稳产，产销3万吨。2022年入选央企科技创新成果产品和中国石油自主创新重要产品，显著提升我国高端聚酯新材料产业发展动能。

　　⑥轮胎用关键材料高性能溶聚丁苯橡胶技术开发与应用

　　溶聚丁苯橡胶（SSBR）是高性能轮胎不可或缺的胶种，其中端基官能化、高苯乙烯、高门尼等高端产品全部依赖进口，导致国产轮胎比国外差2~3个等级。中国石油自主研发攻克了高性能溶聚丁苯橡胶的关键生产技术，确保我国轮胎用关键材料实现自主可控。

　　主要技术进展：（1）发明端基官能化SSBR新工艺，揭示端基结构与性能的构效规律，自主设计官能化引发剂原位制备反应器，解决官能化引发剂制备放热强度大、活性低、寿命短的技术难题。单/双端官能化产品与通用产品相比，滚阻下降11.6%，抗湿滑提升29.1%，达到国际先进水平；（2）采用自主技术建成6万吨/年生产线，攻克高苯乙烯序列结构调控和高门尼核心技术，实现了苯乙烯在分子链中无规化定量分布和高门尼精准控制，开发的高端产品与通用产品相比，抓地力提升15%，填补国内空白；（3）研究了4个高端产品及白炭黑对滚阻和抗湿滑性能的影响规律，提出配方设计原则，开发原位补强及低温一次法炼胶新工艺，实现了滚阻、抗湿滑和耐磨等轮胎综合性能提升。

　　该技术获发明专利21项，被国资委评为中央企业科技创新成果，产品录入多家知名轮胎企业采购清单，经欧盟权威机构测定达到欧盟标签法A/B级，处于国际先进水平，为国产轮胎产品持续升级作出新的贡献。

　　⑦智能化地震作业系统推动地震采集提质增效

　　近年来，十万道级以上三维地震勘探项目已成为常态。面对作业环境复杂、管理难度大、作业成本压力激增等难题，中国石油率先研发成功业界首套智能化地震作业系统（GISeis），有力推动了地震采集提质增效和HSE管理水平提升，引领地震采集作业进入数智化时代。

　　主要技术进展：（1）首创可控震源作业智能导航、井震高效智能激发、钻井智能质量控制和无人机自动巡检等智能化高效作业新技术，实现了无桩号采集与自主激发，效率提升15%以上；（2）创新“数字化主动安全技术”，实现基于数字工区信息的安全隐患实时主动预警，大幅减少野外作业安全事故；（3）创新“两级自组网”数据实时交互共享技术，解决网络盲区的实时信息传输与共享难题，实现采集作业由传统的“仪器中心”模式向去中心化的“工序自主”模式的颠覆性转变；（4）首创基于采集作业全要素大数据分析的人工智能管理模式，解决生产决策精准性、生产指挥实时性和生产动态可视化问题，实现地震采集工程数智化管理，管理效率显著提升。

　　该技术获发明专利5项，发布ISO标准1项，发表SCI论文1篇。近年来，GISeis系统在塔里木、准噶尔、四川等盆地的30多个超大规模三维地震项目中推广应用，整体提速15%以上，野外作业保持零事故；在阿曼项目、阿布扎比海上三维项目中创造了最高日效陆上5.5万炮、海上7.4万炮的世界纪录，有力提升了中国石油物探技术的核心竞争力。

　　⑧水平井过钻具成像测井装备与处理软件实现国产化替代

　　水平井成为非常规油气主要开发方式，传统测井仪器入井难、时效低，遇阻卡处置难。水平井过钻具测井是有效解决这一难题的高端技术利器，国内长期依赖进口。中国石油自主研发成功水平井过钻具成像测井装备（FITS）与处理软件（CIFLog-HW），实现了国产化替代。

　　主要技术进展：（1）突破了狭小空间低功耗集成电路、大容量存储、高强度承压等关键技术，研发了175摄氏度/140兆帕/20小时/55毫米成像测井系列仪器，功耗降低55%，具备一趟下井取全取准非常规和深层油气评价成像资料的能力，填补了国内空白；（2）首创基于无线通信的模块化可视化输送工具，攻克智能可控泵送、仪器可靠回收等关键技术，形成了过钻杆、过钻头、保护套等多模式过钻具测井工艺，提高了测井时效、施工安全和作业成功率；（3）首次提出非均质储层水平井三维相控建模方法，突破了水平井测井响应快速正反演方法，研发了基于最大隶属度原则的储层分级评价技术。

　　该技术获发明专利2项，发表EI论文1篇。在大庆、长庆、新疆、吐哈等油田替代进口，完成测井1100余井次，作业一次成功率达95%，“甜点”识别符合率达90%以上，时效提高53%，成为水平井开发主体测井技术系列，有效支撑长庆陇东、大庆古龙国家页岩油示范区建设。节约投资超2亿元，外销哈里伯顿公司2套。

　　⑨无源磁导向钻井技术实现重大突破

　　无源磁导向钻井技术是一种高精度磁感应轨迹定位与导航技术，能精确测量具有铁磁体的目标井眼相对位置，是应急救援井、储气库“封天窗”等作业的必备技术利器，是我国长期依赖进口的关键核心技术。中国石油通过持续攻关，实现磁导向从有源向无源的跨越，将传统定向轨迹测量累计误差由“米级”缩小到“厘米级”。

　　主要技术进展：（1）创新构建了目标井井眼轨迹高精度磁定位方法，研发了井下旋转磁场定位、地面双螺线管导航、电磁波反射测距等十大数理模型，突破了井下复杂干扰环境条件的“厘米级”定位技术瓶颈；（2）研发了集磁信号采集、定位计算、轨迹测控于一体的磁导向工程软件，拥有无源磁导向、非开挖定向测控等四大功能模块，实现了救援井、U形井等从“猜着打”到“盯着打”的革命性转变；（3）研制了四大系列磁导向工具，攻克了大功率电磁波矢量激励、全姿态差分测距定位系统、耐175摄氏度微弱磁场大量程采集装置、大斜度井钻具传输下入系统等八大硬件卡点，实现了核心组件的完全自主可控，解决了事故井救援、复杂老井封堵、小井距井簇钻井等领域井眼轨迹测控难题。

　　该技术获发明专利19项，发表SCI/EI论文2篇。近两年，在吉林油田气藏储气库、冀东油田海上储气库、天津市重大地质塌陷救援、大庆中深层U形地热井、昆仑山输油管道等10余个重大工程建设中应用20余井次，成功率达100%，实现国产化替代。

　　⑩千方级宽负荷低能耗碱性电解水制氢技术装备首次投运

　　“双碳”目标下，中国石油向“油气热电氢”综合性能源公司转型，面临绿电大规模消纳与炼化企业灰氢替代等问题，亟须开发适应波动电源的高性能、宽负荷、高安全碱性电解水制氢技术与装备。

　　主要技术进展：（1）首次按石化标准设计，验证了炼化企业绿氢规模化制取与利用的可行性；（2）完成电极材料等核心部件开发，创新采用三维金属骨架多元合金电极，进一步兼顾制氢电极高活性与稳定性，实现制氢系统运行可靠性和20%~120%宽负荷调节；（3）突破碱液流场关键技术，优化电解槽流道结构，提高气液两相流分布均匀性，降低气泡屏蔽效应，实现4.37千瓦时/标方低能耗运行；（4）完成智能控制系统开发，通过全流程数字化、云边协同、大数据和人工智能，实现无人值守、制氢工厂动态预警与智能监控。

　　该技术获发明专利13项，千方级宽负荷低能耗碱性电解水制氢技术装备在国内石化园区首次成功投运，现场顺利通过72小时性能测试，实现了中国石油在电解水制氢技术和装备领域的突破，并形成完整的自主知识产权工艺包，直流电耗和系统负荷调节能力关键指标达到国际先进水平。

责任编辑：高慧君