技術進步推動全球油氣行業持續發展

□ 楊國豐

（作者單位：石勘院）

技術進步在為全球油氣行業持續發展提供資源保障的同時，也提高了其增產降本的能力。

新技術將幫助人類找到和開發更多的油氣資源，技術進步在提高油氣產量的同時也將帶來成本的下降。李曉東 供圖

根據國際能源署（IEA）的預測，隨著全球經濟及人口的持續增長，未來一次能源需求也將持續增長，到2040年，全球一次能源需求會在2017年140億噸油當量的基礎上增加40%，到2050年，全球一次能源需求總量將超過200億噸油當量。由于近年來油氣價格處于相對較低水平，油公司上游投資大幅削減，未來可能出現石油供應緊張的擔憂開始出現，歐佩克、IEA及一些分析機構均表達過類似觀點，認為2020年前后可能出現因上游投資減少而導致的石油供應緊張。而BP在近期發布的《能源技術展望》中表達了不同的觀點，其認為全球的油氣資源是豐富的，僅依靠當前的技術水平就能滿足人們未來對油氣消費的需求，業界真正需要重點解決的是如何實現油氣資源更加經濟、高效和環保地生產和消費。

技術進步奠定油氣穩定供應的基礎

從目前主要分析機構的預期來看，2050年之前，全球一次能源消費仍將持續增長，油氣的占比仍會保持在一半左右，這個數字看起來很大，但完全沒必要為如何滿足未來的油氣需求而緊張，因為技術進步會幫助我們解決這一問題。就資源角度而言，新技術將幫助我們找到和開發更多的油氣資源，美國的頁巖革命就是一個很好的實例。根據BP的統計，目前全球已發現的油氣資源約為55萬億桶油當量，在目前的技術水平下，到2050年，這些資源中的1/10可以采出，約為4.9萬億桶油當量，屆時還可新發現約0.7萬億桶油當量的資源。考慮到技術進步的因素，可采資源量將再增加三分之一以上，達到7.3萬億桶油當量，完全可以滿足全球的油氣需求。就生產而言，技術進步在提高油氣產量的同時也將帶來成本的下降。BP認為，2050年之前，技術進步可以使油氣產量提高10%～20%，陸上常規油氣和頁巖油氣增產最為明顯；同時技術進步還將使油氣開發和作業的全周期成本平均降低約30%，其中成本削減幅度最大的是目前資本密集程度最高的領域，如深水和超深水及頁巖油氣。改進的鉆井平臺及海底作業流水線技術的進步，可以大幅降低深水油氣生產的成本；標準化、可重復性的生產方式則將在頁巖油氣鉆探和生產降本中發揮重要作用。

中東是目前石油技術可采資源量最豐富的地區，為1.032萬億桶，占全球總量的40%，在2050年之前，該區還將新增4850億桶的石油技術可采資源量，也居全球首位，約占此期間全球新增技術可采資源量的40%。美洲是目前僅次于中東的第二大石油資源富集區，約占全球總量的30%，該區未來的可采資源量增長潛力與中東地區大致相當，不過南美略高于北美。其次是前蘇聯、非洲、亞太和歐洲。天然氣資源與增長的地區分布與石油有較大差異。蘇聯是目前天然氣技術可采資源最豐富的地區，為5330億桶油當量，約占全球總量的1/4，但其2050年之前的天然氣可采資源增長潛力卻不是最大的，低于北美地區，為1230億桶油當量，占此期間全球天然氣新增技術可采資源總量的20%；中東是目前的第二大天然氣資源區，技術可采資源量為4860億桶油當量，但該區未來的可采資源增長潛力有限，僅為950億桶油當量；北美地區目前的天然氣技術可采資源居全球第三，為4440億桶油當量，占比不到20%，但其在2050年之前的增長潛力最大，為1540億桶油當量，占此期間全球天然氣新增技術可采資源量的1/4多。其次是亞太、南美、非洲和歐洲。

有效勘探開發油氣資源需四大法寶

BP分析認為，為確保2050年的油氣資源與生產目標，有三大技術不可或缺，即地震、提高采收率和井筒技術。得益于超級計算機的發展，地震技術目前已經能夠更快、更準確地刻畫地下的情況，是油氣勘探的主要手段，未來地震技術的發展將集中在地震成像和海量地震數據的處理與解釋領域。陸上勘探將是地震技術進步最直接的受益者，地震成像技術的進步將使預探井的部署更加精確，提高勘探成功率。提高采收率仍將是未來最重要的油氣開發技術，目前最常用的提高采收率技術是水驅，常規油田水驅的采收率平均為35%左右，2050年之前，通過提高采收率技術的進步可以將石油采收率在目前的基礎上再提高10%，新增約5000億桶的石油技術可采資源量。提高采收率技術未來的發展方向包括調整注入水成分提高水驅效率及與納米和微生物技術結合的環保、智能驅油流體兩大方面。井筒技術是確保未來油氣資源有效開發不可或缺的，在需要大量鉆井的非常規油氣資源開發中，井筒技術進步的作用尤為重要。井筒改造、完井和井筒干預是未來井筒技術發展的3個主要領域。

經過100多年的發展，石油行業積累了大量數據資料，但現在真正能用在生產中的數據只有3%左右。通過海量數據挖掘石油潛力是未來有效開發油氣資源的重要途徑，數字和智能技術將發揮重要作用，由其推動的油氣行業轉型已經開始。現在的油氣生產中，傳感器技術在泵、油氣井及井下器具中的應用越來越廣泛，將有傳感器的設備與具備海量數據采集和處理的設備相連便可獲得生產數據并提供油氣田的實時動態，這是未來油氣生產的重要趨勢之一。智能井筒是另一大發展方向，借助傳感和智能技術，未來的井筒將更加復雜，并具有自動感應油藏變化和自我調節能力，可以自動優化生產，最大限度地減少停井作業，降低單井的總體成本。在設備檢測和維修方面，目前仍是以人工為主，且需停機一個月左右，導致檢測和維修成本較高，而機器人、高性能計算和人工智能技術有助于解決這一難題。據測算，借助無人操作系統，油氣設備的檢測和維護只需幾個人在數天便可完成，可以極大地降低成本。

可再生能源發展對油氣行業利大于弊

目前的全球一次能源消費中，電力的占比在42%左右，未來這一比例有望進一步提高。就發電能源來源而言，目前煤炭仍是主力，占比約為39%，其次是天然氣，為23%，水電和核能占比分別為16%和11%，石油、風能和太陽能分別為4%、3%和1%。當前，不同能源發電成本的區域差異較大，在美國，受頁巖氣革命影響，其天然氣供應充足，氣價長期處于較低水平，燃氣發電成本已略低于燃煤發電，氣電的比重也已超過煤電；雖然風電成本連年大幅下降，但就平均水平而言，風電的成本目前仍高于氣電，不過在諸如美國中部這樣的風能資源豐富的地區，風電的成本已經與氣電大致相當，甚至略低；太陽能發電成本也在下降，但目前仍高于風電。歐洲地區的情況與美國大致相當，不過在該區新建燃氣及太陽能和風能電廠的成本比美國高約30%。中國、印度等國家則是另一番情景，煤電是成本最低的，其次是核能、風能、太陽能和天然氣。

在技術進步的推動下，到2050年將出現戲劇性的變化。2010年以來，陸上風電成本下降了23%，光伏發電成本下降了73%，未來在塔筒高度增加、葉輪直徑增大和控制系統效率提高的推動下，風電成本還將進一步下降，同時風箏風力發電機、無葉片渦輪的前沿技術也在促進風力發電效率的提高。根據BP預計，陸上和海上風力發電的平均成本在每次全球累積發電量翻番時便會減少19%，太陽能發電的平均成本會在全球累計發電量翻番時降低23%。照此估算，到2050年，無論是在北美、歐洲還是中國，陸上風電都將成為最便宜的電力，其次是太陽能。

可再生能源的迅速發展和成本下降對油氣行業有一定的負面影響，但總體而言利大于弊。一方面，油氣行業是能源生產部門但同時也是耗能大戶，近年來，油氣勘探開發過程中的能耗和泄漏造成的溫室氣體排放頗受詬病，而且隨著易開采資源逐漸減少，稠油、頁巖油氣等難開采資源逐漸成為勘探開發的主要對象。這些資源的能耗水平更高，如稠油開發的平均能耗是常規油田的1.5～2倍，如何在不大幅增加能源成本和碳排放的基礎上實現這些資源的有效開發是油氣部門需要解決的一個難題。而可再生能源技術的發展和成本的下降可能會對油氣行業有所幫助，將更加清潔和便宜的可再生能源納入油田網絡系統，可以實現傳統能源與替代能源的耦合雙贏。另一方面，可再生能源的間歇性特征決定了其無法單獨為某一電力系統供電，必須與其他來源的電力配合使用。根據BP的測算，到2050年，整個電網系統中，按照75%的風電或40%的太陽能發電配比將是經濟上最合理的，這也就意味著其他能源還能在電網中占至少25%的份額；而煤炭的排放高且無法做到靈活開關，核能也有安全性和開關方面的限制，水電等可再生資源同樣有間歇性和發電效率的問題，石油和天然氣發電可以更好地幫助解決風能和太陽能的間歇性問題。

總之，技術進步在為油氣行業持續發展提供資源保障的同時，也提高了其增產降本的能力。預計在目前至2050年之間，通過技術進步可新增超過2.5萬億桶油當量的油氣可采資源，油氣總產量將提高10%以上，成本則會下降30%左右。可再生能源發展給油氣行業帶來的機遇多于挑戰，對油氣行業的綠色、低成本發展有積極意義。

（作者單位：石勘院）