2024年中國石油十大科技進展
來源：中國石油報 時間：2025-01-15 17:03
自2000年起，集團公司已連續25年組織開展“中國石油十大科技進展評選”活動，每年評選出集團公司年度有重要突破的10項科技進展，對總結和宣傳集團公司科技成果、促進科技創新發揮了重要作用。2024年的評選，強化科研與業務的結合、突出對科技進展的過程跟蹤、持續優化評選流程，進一步提升了評選的權威性和公信力。
1.深地鉆探關鍵技術取得重大進展，鉆深突破萬米
針對萬米特深井超高溫、超高壓、壓力系統復雜等難題，中國石油研制出“1.2萬米自動化鉆機、抗高溫井筒工作液、抗高溫水泥漿體系”等核心技術裝備，集成萬米鉆探工藝，支撐深地塔科1井實現最快突破全球陸上萬米大關。
主要創新與突破：（1）研制全球首臺1.2萬米特深井自動化鉆機，首創萬米管柱自動化作業系統，為萬米深井全井段鉆進提供堅實保障。（2）構建抗高溫（≥240攝氏度）聚合物水基鉆井液體系和溫壓響應堵漏材料，有效應對高溫高鹽高酸性氣體、白云巖井壁失穩、高角度裂縫漏失等復雜工況。（3）創新研發抗220攝氏度高溫水泥漿體系，攻關形成萬米特深層長裸眼多壓力系統尾管固井技術，標志著中國石油超深高溫固井技術邁上新臺階。
為深地塔科1井打造的深地鉆探大國重器，創造了世界陸上鉆探一萬米深井用時最短紀錄，是亞洲首口、世界第二口垂深超萬米井，在我國鉆探工程史上具有里程碑意義。
2.自主茂金屬催化劑實現規?；I應用突破
茂金屬聚乙烯（mPE）性能優異，其生產技術水平是衡量一個國家聚烯烴產業發展水平的重要標志。茂金屬催化劑是生產mPE的“芯片”，長期依賴進口且受配額限制，嚴重制約高端聚烯烴業務發展。聚焦茂金屬催化劑結構設計和性能調控等關鍵科學問題和技術難題，自主攻關開發高效茂金屬聚乙烯催化劑，生產mPE產品超萬噸，搶占茂金屬聚烯烴科技競爭和未來發展制高點。
主要創新與突破：（1）助催化劑甲基鋁氧烷（MAO）分子簇可控生長技術。通過誘導MAO分子簇可控生長，實現催化劑活性位點均一化，突破產品晶點多、細粉含量高等技術難題。（2）催化劑載體功能化改性技術。創新采用氟代苯基硼類物質對載體改性，提高關鍵組分作用強度，活性金屬負載率由80%提升至95%，有效減少MAO用量，催化劑生產成本降低超10%。（3）游離三甲基鋁選擇性反應消除技術。通過受阻酚選擇性捕捉MAO溶液中游離TMA，從而提升催化劑有效活性中心數量，催化劑活性提升了25%。
該技術共獲得發明專利授權20件，發表SCI/EI論文7篇。自主催化劑在蘭州石化30萬噸/年和大慶石化7.8萬噸/年氣相法聚乙烯裝置實現工業應用，生產茂金屬聚乙烯產品1.208萬噸，催化劑綜合性能優異，可替代進口催化劑，實現了茂金屬聚乙烯核心技術自主可控，推動了中國石油高端聚烯烴業務高質量發展。
3.700億參數昆侖大模型建設成果正式發布
加快發展新一代人工智能是贏得全球科技競爭主動權的重要戰略抓手，推動人工智能發展是中央企業發揮功能使命、培育新質生產力、提高核心競爭力、推進高質量發展的必然要求。中國石油構建了覆蓋上、中、下游全業務域的昆侖大模型，全方位、深層次推進人工智能賦能新型工業化。
主要創新與突破：（1）采用昇思算法框架、模型訓練、推理及算力體系全線國產化，實現技術自主可控。（2）采用數據膠囊加密算法，實現安全防護核心數據全生命周期。（3）采用混合長序列并行算法、多層感知重計算策略等技術，使大模型運行性能較傳統方法提升了100%；同時，采用基于弱監督信息對齊及自監督表征統一的海量知識構建等技術，使模型精度達到業內領先水平。（4）在地震數據處理方面實現了全波形反演10倍以上速度優化；實現縫洞體預測、火山巖識別等8種地震解釋場景；固井質量評價效率提升了3至5倍；在裝備制造方面實現液控專業設計文檔自動生成，使設計效率提升了70%。
昆侖大模型是首個面向能源化工全領域、面向社會開放使用的行業大模型，2024年11月入選工業和信息化部組織的“人工智能賦能新型工業化”典型應用案例，行業影響力顯著。未來將緊密跟蹤大模型技術發展，全力打造一流模型應用，著力構建創新應用生態。
4.大型地質工程一體化壓裂軟件實現國產化替代與工業化應用
壓裂軟件是非常規儲層改造的必備工具，以往完全依賴進口且核心技術受制于人。中國石油突破非平面三維裂縫模擬、復雜人工裂縫模擬、四維地應力模擬等11個關鍵技術卡點，成功研發出國內首套具有完全自主知識產權的大型地質工程一體化壓裂優化設計軟件平臺FrSmart，在各油氣田實現規?；瘧?。
主要創新與突破：（1）針對裂縫高效模擬挑戰，研發了非平面三維裂縫模擬技術、億級規模稠密矩陣GPU并行解法。與國際先進軟件相比，結果差異小于5%，但速度最高提升超10倍，全面突破了“快、準、穩”裂縫模擬難題，達到了國際領先水平。（2）針對地質工程協同優化的難題，研發出三維地質力學和壓后產能模擬的雙向動態耦合技術，實現了油藏地應力場模擬從三維靜態向四維動態跨越，壓裂產量擬合精度提高了10%，并打通地質工程一體化的關鍵節點。（3）針對“壓前—壓中—壓后”全場景壓裂模擬的需求，開發出9大模塊共50余項功能的FrSmart2.0軟件平臺，實現了壓裂工藝的定量化、可視化和一體化模擬，為非常規油氣壓裂全生命周期優化與評估提供了工程利器。
該技術共申請發明專利4件，登記軟件著作權10件，認定技術秘密3件，使核心技術100%自主可控。截至2024年底，全國主要油氣企業和石油類高校安裝1625套，在頁巖油氣、致密油氣、深層煤巖氣等資源領域示范應用萬余段層。
5.首套移動式井場巖樣“核磁-激光-CT”一體化集成測量裝備研發成功
井場第一時間對巖芯近原位高保真測量，是克服油氣散失、應力及結構改變帶來的誤差，精確確定儲層物性、含油氣性的關鍵。中國石油成功研制出國際首套移動式井場巖樣“核磁-激光-CT”一體化集成測量裝備，實現重大突破。
主要創新與突破：（1）研制國際首套“核磁-激光-CT”一體化井場近原位巖芯連續高精度成像測量裝備，實現巖芯元素、礦物組分、孔隙度、流體組分及飽和度等巖石物理參數協同測量，填補業界空白。（2）突破2.5%高線性度梯度線圈、0.2毫秒短回波間隔射頻、高分辨寬波段激光光譜測量等5項技術的卡點，首次實現全直徑巖芯1厘米核磁切片掃描和D-T2測量，系統指標達國際領先水平。（3）創新研發多源數據智能融合分析系統，基于多物理場測量結果，快速生成孿生數字巖芯體，實現三維高清晰融合成像與數值仿真模擬，并與大型測井工業軟件CIFLog實現共享，助力油氣及時發現和高效勘探開發。
該技術獲國內外發明專利授權16件，軟件著作權8項。在長慶油田、大慶油田和塔里木油田等17家油氣田現場應用210井次，累計測量全直徑巖芯6800余米，推動實驗技術由室內單點、單屬性向井場連續、多屬性測量全新變革，為油氣高效勘探開發提供關鍵技術支撐。
6.3000米oSeis海洋節點儀器支撐超深水油氣勘探
深海是油氣勘探開發重大戰略的接替領域。面對國外500米以深海洋節點對我國禁售的困境，中國石油在國內率先攻克了超高靜壓密封、長時間守時等卡點技術，研發出國內首套“3000米oSeis海洋節點儀器”，性能達到國際先進水平，支撐超深水地震采集裝備自主可控。
主要創新與突破：（1）創新研制3000米壓電檢波器，首創“肋”形耐高靜壓及振動去耦技術，解決深水節點卡脖子難題。（2）首創出適用海洋節點的120毫瓦國產低功耗芯片級原子鐘，創新微型原子氣室、CPT真空封裝技術、多路時鐘授時和校準方法，使產品價格降低了20%，打破國外技術壟斷。（3）研制完成3000米水深120天長續航的自主海底節點，首創海底節點水下信息回傳、姿態智能校準及電源動態管理技術，解決水下質控、重定位及續航短的難點問題。（4）開發完成深海節點管理、數據下載、質控軟件系統，形成硬件到軟件、核心部件到系統集成、研發到生產制造一體化自主技術，實現深海節點全流程智能化管理。
該技術共申請發明專利18件，授權4件、受理14件（PCT2件），登記軟件著作權7件。在阿聯酋、卡塔爾國際OBN項目中與國外產品對比測試，資料品質相當，通過國際地震行業最有影響力的VeRIF-i產品認證，為國家深海戰略和提高中國石油在海洋物探高端市場的競爭力提供自主裝備保障。
7.全油氣系統地質理論創新，推動準噶爾風城組源內規模儲量發現
準噶爾盆地風城組發育咸化（堿）湖盆碳酸鹽細粒沉積，非常規油氣勘探前景巨大，但存在儲層控制因素不清、成藏機理不明等問題，嚴重制約了勘探進程。中國石油通過多學科聯合協同攻關，創新形成了準噶爾盆地風城組全油氣系統地質理論與勘探配套技術，支撐了10億噸級源內非常規資源新發現。
主要創新與突破：創新發展了基于“源儲耦合”的盆緣區常規油氣—斜坡區致密油氣—凹陷區頁巖油氣序次分布的全油氣系統成藏模式。（1）揭示了風城組烴源巖全過程生烴機制，風城組烴源巖發育“果孢子、杜氏藻、藍細菌”三類母質，受烴源巖熱演化控制先后成熟、持續生烴。（2）揭示了風城組粒度控制下的常規—非常規儲層成儲機制，建立了盆緣區礫巖—斜坡區云質砂巖-凹陷區云質泥頁巖的儲層有序發育模式。（3）揭示了常規浮力與非常規“自封閉”成藏機制，明確了非常規油氣0.7微米自封閉成藏喉道界限。（4）形成了深層非常規儲層精細描述、評價與改造技術體系，支撐了風城組10億噸級致密（頁巖）油規模發現。
該技術共授權發明專利8件，發表論文25篇（SCI/EI論文10篇），專著2部。指導了風城組油氣勘探從盆緣區源邊礫巖常規油藏，走向斜坡-凹陷區源內非常規油氣藏，開辟了3個井組試驗區，年產油量超10萬噸。在國際上率先發現了全油氣系統勘探實例，具有重要的學科發展意義和勘探實踐意義。
8.以苯為單一原料的尼龍66成套技術實現重大突破
尼龍66關鍵單體及高品質服用纖維尼龍66生產技術長期被國外壟斷，極大影響產業鏈自主可控性，制約我國重點工業等領域高質量發展。針對急需輕質、耐磨、阻燃尼龍66的需求，中國石油自主開發以苯為單一原料的尼龍66成套技術，發揮苯資源優勢，打造自主可控的產業鏈，為重點領域工業發展安全提供保障。
主要創新與突破：（1）環己烯一步法氧化制己二酸低碳技術。攻克相轉移催化反應高效傳質的技術難題，解決傳統兩步法流程長、能耗高、溫室氣體排放量大的問題，同比兩步法，N_2O排放降低了90%。（2）超重力法己二酸氨化制己二腈工藝。開發反應器延緩結焦、副產物高值利用、氨氣集中回收利用3大技術，收率提高了5%。（3）尼龍66“六大器”聚合技術。解決分子量靈活調控的難題，實現分子量分布收窄17%，突破高品質紡絲級尼龍66生產技術壁壘。（4）共聚阻燃尼龍66產業化制備技術。該技術解決阻燃劑轉化率低、聚合物分子量低難題，實現分子量、序列結構可控，建設世界首套千噸級工業示范裝置，填補國際空白。
該技術形成國內首套以苯為單一原料的尼龍66成套技術工藝包，支撐5萬噸/年己二腈、5萬噸/年己二胺、10萬噸/年尼龍66裝置建設，奮力跨入國內尼龍產業第一方陣，有效保障我國新材料相關產業鏈供應鏈的安全和自主可控。
9.氣相法聚烯烴彈性體（POE）技術開發及商業化
中國石油在國內首次成功開發出氣相法聚烯烴彈性體（POE）生產技術，突破高含量低碳α-烯烴共聚、催化劑體系、熱力學平衡重構等多個瓶頸難題，開辟較溶液法流程更短、成本更低、可推廣性更強的氣相法新路線，有力保障我國新能源用關鍵材料自主可控。
主要創新與突破：（1）氣相法POE用高共聚性能茂金屬催化劑。圍繞負載催化劑顆粒形態、活性中心分布以及活性釋放動力學與工藝匹配度，開展多維度評價，選定活性適宜且共聚能力強的催化劑，攻克聚合細粉含量、靜電控制等技術難題。（2）反應器撤熱組合工藝。基于熱力學原理，核算聚合體系傳熱系數，重構熱力學平衡。（3）聚烯烴多層次結構與宏觀性能的構效關系。共聚單體在分子鏈中均勻分布，密度低至0.8780克/立方厘米，透光率超91%，揮發分小于150毫克/千克。
該技術共申請發明專利14件，形成技術秘密7件，在12萬噸/年氣相法生產裝置上開發出7個新產品，穩定生產1萬余噸，成功應用20家典型客戶，綜合性能達國際先進水平，保障新能源用關鍵材料自主可控和產業鏈供應鏈安全穩定。
10.1兆瓦井下大功率電加熱蒸汽干度提升技術助力深層稠油高效開采
針對稠油開發千米深層蒸汽干度不達標、注汽鍋爐能耗高、碳排高且無革命性替代技術的問題，通過多管纜結構、絕緣主料、外鎧材料、預制工藝創新，突破外徑38毫米小尺寸極限預制、4千伏高電壓絕緣、450攝氏度高溫、5千瓦每米高功率密度等技術難題，并在國際首創1兆瓦井下大功率電加熱蒸汽提干技術。在遼河油田曙一區成功開展中試，干度提升了36個百分點，并連續2年入圍國際“海灣能源信息卓越獎”。
主要創新與突破：（1）建立電加熱輔助稠油熱采油藏篩選標準，首次確定電加熱輔助吞吐和轉驅開采的油藏適用界限，有效指導試驗選井。（2）研制世界首套1兆瓦井下大功率電加熱蒸汽提干裝置，實現以電代氣，有效提升井底蒸汽干度超20%。（3）研發形成4千伏高壓變頻調功裝置，創新采用變頻調功技術，通過壓頻分離加定頻調壓運行模式，實現能量轉化率≥96.5%技術突破，精確調控井下電加熱裝置運行功率。（4）首次形成耐高溫高壓、電加熱井口密封系統，采用雙半封閘板和機械壓緊三級液控密封，在井口創新性增設長期耐高溫輔助懸掛、密封功能。
該技術共申請發明專利16件，其中發明專利授權2件，認定技術秘密2項，發表SCI/EI論文3篇，入選集團公司重大裝備目錄。在遼河油田曙一區杜84-33-69井開展電加熱中試，井組產量提升22%，節氣27%。該技術可實現千米深層蒸汽干度70%，采收率大幅提高30%以上，助力深層稠油高效動用。工業化應用后可實現集團公司9.3億噸深層稠油儲量高效動用，引領稠油開發能耗、碳排雙下降。
責任編輯：沈馨蕊
