節(jié)能減排背景下我國化石能源勘探開發(fā)利用的科技應(yīng)對策略

樊 俊，楊 軍，瞿 輝

(1.中國21世紀(jì)議程管理中心,北京 100038；2.中國礦業(yè)大學(xué)(北京),北京 100083；3.中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會,北京 100723)

節(jié)能減排背景下我國化石能源勘探開發(fā)利用的科技應(yīng)對策略

樊 俊1，楊 軍2，瞿 輝3

(1.中國21世紀(jì)議程管理中心,北京 100038；2.中國礦業(yè)大學(xué)(北京),北京 100083；3.中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會,北京 100723)

未來較長一段時期，以煤炭、石油和天然氣為代表的化石能源仍將占據(jù)我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的主體地位。在以節(jié)能減排為抓手促進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整、發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的宏觀背景下，科技創(chuàng)新成為我國化石能源開發(fā)利用這一傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效和可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。在科技攻關(guān)中，我國應(yīng)順應(yīng)全球能源資源多元發(fā)展、綠色發(fā)展、科學(xué)發(fā)展的大方向，將化石能源精細(xì)深部勘探、安全高效開發(fā)、清潔集約利用作為切入點(diǎn)，以市場需求為導(dǎo)向，開展基礎(chǔ)理論研究、重大技術(shù)攻關(guān)、重大裝備研制、重大示范工程和技術(shù)創(chuàng)新平臺建設(shè)，努力提高企業(yè)自主創(chuàng)新能力和行業(yè)核心競爭力。通過科技創(chuàng)新，推動煤炭工業(yè)向綠色、安全、高效、經(jīng)濟(jì)的科學(xué)開發(fā)模式轉(zhuǎn)型，推進(jìn)原油增儲穩(wěn)產(chǎn)和天然氣快速發(fā)展，推動非常規(guī)油氣成為油氣資源供應(yīng)的重要增長極，為保障我國能源安全、推動能源結(jié)構(gòu)調(diào)整奠定堅實基礎(chǔ)。

化石能源;非常規(guī)油氣;科技創(chuàng)新

隨著我國現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)的不斷推進(jìn)，以及節(jié)能減排目標(biāo)的逐步落實，太陽能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能等可再生能源正以前所未有的速度快速發(fā)展，然而在今后較長一段時間，傳統(tǒng)化石能源仍將是我國能源消費(fèi)的主要組成。我國2007年出臺了《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，將2020年可再生能源在一次能源消費(fèi)中的比例目標(biāo)確定在15%以上，這意味著屆時煤炭、石油和天然氣在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重仍將保持在85%左右。根據(jù)中國能源經(jīng)濟(jì)研究院的測算，到2020年，煤炭、石油和天然氣等化石能源占我國能源需求比重仍將高達(dá)61.17%、14.15%和9.32%[1]，牢牢占據(jù)能源結(jié)構(gòu)的主體地位。在國內(nèi)能源需求呈現(xiàn)剛性增長，國際上圍繞能源安全和氣候變化的博弈日益激烈的背景下，我國節(jié)能減排工作壓力正在不斷加大。依靠科技創(chuàng)新，開發(fā)利用好傳統(tǒng)化石能源資源，實現(xiàn)能源穩(wěn)定供給、高效利用，成為保障我國能源安全、推動能源結(jié)構(gòu)調(diào)整并最終實現(xiàn)低耗能、低排放、低污染的經(jīng)濟(jì)增長的必然選擇。

1 我國化石能源生產(chǎn)和消費(fèi)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1.1 煤炭

近年來，我國煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)規(guī)模逐年遞增，且在一次能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中持續(xù)占據(jù)主體地位。根據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計，2014年我國煤炭產(chǎn)量為38.7億t，比2013年下降2.5%，當(dāng)年煤炭消費(fèi)量36.6億t，占能源消費(fèi)總量的66.0%[2]。從國家能源安全出發(fā)，綜合考慮煤炭資源儲量、價格成本和可清潔利用前景等因素，未來幾年內(nèi)我國煤炭消費(fèi)增速將保持在3%至4%之間。但是，考慮到調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、保護(hù)環(huán)境等因素的影響，未來煤炭在一次能源結(jié)構(gòu)中的比重將明顯下降。據(jù)《煤炭工業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》預(yù)測，至2015年，我國煤炭生產(chǎn)能力將達(dá)41億t/a，煤炭產(chǎn)量控制在39億t左右。2015年消費(fèi)總量則宜控制在39億t左右，煤炭占一次能源消費(fèi)比重的64%左右。盡管煤炭在一次能源結(jié)構(gòu)中的比重有所下降，但煤炭作為主體能源的地位仍很難改變。到2020年預(yù)計全國煤炭消費(fèi)總量將達(dá)到48億t左右[3]。中國能源中長期(2030年、2050年)發(fā)展戰(zhàn)略研究表明，2030年我國安全高效潔凈煤炭產(chǎn)能35億～40億t，到2050年，這一產(chǎn)能將維持在30億～35億t[4]。

1.2 石油

2008～2013年，我國石油年均產(chǎn)量約2.04億t。據(jù)國家統(tǒng)計局公報數(shù)據(jù)，2013年我國石油產(chǎn)量為2.09億t[2]，僅達(dá)到我國石油當(dāng)年需求量的42%左右。預(yù)計2030年之前，我國的石油年產(chǎn)量將保持穩(wěn)中微升的狀態(tài)，2011～2030年每五年的年均產(chǎn)量為2.04億t、2.14億t、2.19億t、2.15億t，峰值產(chǎn)量不超過2.2億t。2006～2030年，全國將累積產(chǎn)油52.07億t，年均2.08億t。按照石油可采資源量212.03億t考慮[5]，2030年石油開采程度將達(dá)到開發(fā)中期。在需求方面，國內(nèi)外多家機(jī)構(gòu)對中國2015年的石油年需求進(jìn)行了預(yù)測，數(shù)據(jù)介于5.4億～6.8億t之間。根據(jù)EIA預(yù)測，未來20年非OPEC國家石油需求將保持較快增長態(tài)勢，石油需求量占全球石油需求總量的比例將由2010年的47%增長至2040年的60%。其中，中國是石油需求增長最快的國家，到2040年石油需求規(guī)模達(dá)到19.8百萬桶/d，按照7.3桶/t折算，約合10億t[6]?？傮w來看，隨著我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，石油需求將長期保持剛性增長特征，未來30年中我國石油資源的對外依存壓力將持續(xù)上升。

1.3 天然氣

2013年我國天然氣總產(chǎn)量為1210億m3，其中常規(guī)天然氣產(chǎn)量為1178億m3，而2011年我國天然氣需求量就已經(jīng)突破1300億m3，供需缺口已經(jīng)出現(xiàn)。為了到2020年實現(xiàn)單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%到50%的目標(biāo)，除了大力發(fā)展新能源外，天然氣作為化石能源中的“清潔能源”，鼓勵和推動其利用比重的上升是我國能源政策的必然取向?！犊茖W(xué)發(fā)展的2030年，國家能源戰(zhàn)略研究報告》對我國天然氣需求量的預(yù)測結(jié)果是，2015年、2020年、2030年和2050年，分別為2290億m3、3000億m3、3900億m3和5000億m3，而對我國未來天然氣產(chǎn)量的預(yù)測結(jié)果為：2015年天然氣產(chǎn)量達(dá)1700億m3，2020年達(dá)2000億m3，2030年達(dá)2500億m3，之后保持穩(wěn)產(chǎn)到2050年?？梢姡绻麅H僅依靠自身產(chǎn)能，未來我國天然氣供需缺口將持續(xù)擴(kuò)大，天然氣供應(yīng)壓力將大幅上升。突破天然氣勘探開發(fā)技術(shù)瓶頸，提高天然氣保障能力，將是油氣行業(yè)面臨的緊迫任務(wù)。

1.4 非常規(guī)油氣資源

我國致密氣、頁巖氣、煤層氣、致密油、油頁巖、油砂、天然氣水合物等非常規(guī)油氣資源儲量潛力巨大。初步評價結(jié)果顯示,我國致密氣地質(zhì)資源量為為17.4×1012～25.1×1012m3，可采資源量為8.8×1012～12.1×1012m3；頁巖氣地質(zhì)資源量為86×1012～166×1012m3，可采資源量為15×1012～25×1012m3；煤層氣地質(zhì)資源量為36.8×1012m3，可采資源量為10.9×1012m3；致密油地質(zhì)資源量為74×108～80×108t，可采資源量為13×108～14×108t；油頁巖地質(zhì)資源量為11602×108t，可回收頁巖油資源量為160×108t；油砂也具有一定資源潛力，可作為常規(guī)資源的補(bǔ)充[7]。

非常規(guī)油氣資源屬于低品質(zhì)油氣資源，具有資源豐度低、儲層低孔低滲、單井日產(chǎn)量低、勘探開發(fā)效益低的特點(diǎn)，要實現(xiàn)非常規(guī)油氣資源商業(yè)開發(fā)，必須采用針對性技術(shù)，實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。受制于技術(shù)、政策等因素，我國非常規(guī)油氣資源的勘探開發(fā)所處階段差異明顯。致密氣和致密油是中國目前最為現(xiàn)實的待開發(fā)的非常規(guī)油氣資源，頁巖氣和煤層氣的開發(fā)利用正在起步，而天然氣水合物則代表了非常規(guī)油氣資源最前沿的潛力方向。

截至2013年年底，我國累計完成頁巖氣鉆井為285口，當(dāng)年頁巖氣產(chǎn)量僅為2億m3。根據(jù)相關(guān)規(guī)劃要求，到2015年我國將基本完成頁巖氣資源潛力調(diào)查與評價，初步掌握全國頁巖氣資源量及其分布，優(yōu)選30～50個頁巖氣遠(yuǎn)景區(qū)和50～80個有利目標(biāo)區(qū)，以四川、重慶、云南等省(市)為重點(diǎn)，建設(shè)21個頁巖氣勘探開發(fā)區(qū)，探明頁巖氣地質(zhì)儲量1萬億m3、可采儲量2千億m3，并使頁巖氣產(chǎn)量達(dá)到65億m3，到2020年頁巖氣產(chǎn)量力爭達(dá)到800億m3。

作為天然氣的重要接替資源，煤層氣在化石能源中的地位正在不斷提升。從煤層氣資源的賦存深度來看，中國的煤層氣資源量的67.6%分布在埋深淺于1500m的范圍內(nèi)，這對煤層氣的勘探開發(fā)較有利[8]。公開資料顯示，2013年我國煤層氣產(chǎn)量138.13億m3，其中地面抽采29.26億m3，井下抽采108.87億m3。受投資力度減小影響，2013年煤層氣產(chǎn)量增幅明顯放緩。雖然這些數(shù)據(jù)并不及此前預(yù)期，但隨著行業(yè)管理體制的逐步理順，我國的煤層氣開發(fā)有望迎來新一輪發(fā)展周期。

天然氣水合物方面，我國資源主要分布在南海海域、東海海域、青藏高原凍土帶以及東北凍土帶，據(jù)粗略估算，我國陸域凍土區(qū)和管轄海域的天然氣水合物資源量達(dá)一千余億噸油當(dāng)量，先導(dǎo)性試驗和試采工作已初見成果，目前我國已在珠江口盆地東部海域、南海北部神狐海域、青海省祁連山地區(qū)成功鉆獲可燃冰實物樣品。由于國內(nèi)外迄今還沒有一種可實現(xiàn)大規(guī)模、經(jīng)濟(jì)、高效、安全開采的方法與技術(shù)，因而未來的產(chǎn)量尚難以預(yù)計。

2 我國化石能源開發(fā)利用面臨的挑戰(zhàn)

從滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求、促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、適應(yīng)節(jié)能減排要求的角度看，煤炭、石油、天然氣的增儲穩(wěn)產(chǎn)、安全高效開發(fā)、節(jié)約集約利用將是能源資源保障工作的重點(diǎn)目標(biāo)。圍繞上述目標(biāo)布局科技工作，需要認(rèn)清我國化石能源資源開發(fā)利用領(lǐng)域尚未解決的傳統(tǒng)問題與面臨的全新挑戰(zhàn)。

2.1 資源稟賦下降，開發(fā)利用難度上升

煤炭資源方面，2010年全國保有查明資源儲量13412億t，東部僅822億t，中部3308億t，西部9282億t，資源主要集中在中西部地區(qū)，東部可供建設(shè)新井的資源已經(jīng)很少，煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)逆向分布的矛盾正在加劇。綜合考慮資源分布、地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、市場需求等素，我國提出了總體布局為控制東部、穩(wěn)定中部、發(fā)展西部。根據(jù)這一布局，東部新井建設(shè)將控制在1000m以淺，僅考慮接續(xù)礦井建設(shè)，延長服務(wù)年限；中部繼續(xù)推進(jìn)資源整合，重點(diǎn)做好礦井技術(shù)改造，適度控制新井建設(shè)；西部重點(diǎn)推進(jìn)大型煤炭基地內(nèi)的資源整合，有序建設(shè)一批現(xiàn)代化大型礦井，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，增加調(diào)出量[9]。

油氣資源方面，在我國已發(fā)現(xiàn)的油田中，除大慶、長慶、勝利三大主力油田外，普遍存在油藏面積小、埋藏深、質(zhì)量差、油水關(guān)系復(fù)雜、優(yōu)質(zhì)資源不足等問題。2012年，全國石油地質(zhì)資源量881億t、可采資源量233億t，比2008年“新一輪全國油氣資源評價”結(jié)果分別增加116億t和21億t，但是，石油資源品質(zhì)變差，低滲、稠油、深水、深層資源的比重進(jìn)一步增大。2012年，我國天然氣地質(zhì)資源量52萬億m3、可采資源量32萬億m3，比2008分別增加17萬億m3和10萬億m3，天然氣資源中低滲、深水、深層、含硫化氫的資源占有較大比重。同時，隨著勘探開發(fā)的不斷深入，老油田進(jìn)入高含水、低采出階段，開采難度越來越大，開發(fā)工藝要求越來越高，造成老油田穩(wěn)產(chǎn)難度大，產(chǎn)量逐年遞減。同時，西部石油戰(zhàn)略接替區(qū)尚未形成，海上原油生產(chǎn)能力有限，都加劇了國內(nèi)原油的供給緊張。進(jìn)口石油成為緩解供需矛盾的無奈選擇。

2.2 發(fā)展模式粗放，資源開發(fā)利用效率低

長期以來，我國能源資源的開發(fā)模式較為粗放，開發(fā)利用效率偏低。以煤炭資源為例，2011年，我國煤炭消費(fèi)增長9.7%，幾乎與國民經(jīng)濟(jì)增長同步，GDP煤炭消費(fèi)彈性系數(shù)接近于1，大大超出過去幾十年0.6的平均水平，煤炭資源已超強(qiáng)度開采[10]。同時，我國的煤炭回采率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界先進(jìn)產(chǎn)煤國家。據(jù)統(tǒng)計，近年來我國大礦區(qū)煤炭回采率均值為30%～40%，中小型礦井回采率最低不足10%，而國外先進(jìn)水平的煤炭開發(fā)回采率最高可達(dá)85%[10]。我國石油資源開發(fā)的采收率與世界先進(jìn)水平也存在較大差距。例如，得益于較好的資源品味、先進(jìn)的開發(fā)技術(shù)及管理水平，美國東德克薩斯油田的采收率可達(dá)78.5%，而我國油田的采收率平均僅為30%左右，我國最大的油田大慶油田的采收率為46.5%，其主要區(qū)塊喇薩杏油田采收率也僅為51.7%。

破解不斷強(qiáng)化的資源約束，須在“開源”和“節(jié)流”兩方面尋找突破點(diǎn)，而后者是可持續(xù)發(fā)展的一貫要求，因而當(dāng)前形勢下，應(yīng)當(dāng)特別強(qiáng)調(diào)以資源開發(fā)利用方式的轉(zhuǎn)變，促進(jìn)資源節(jié)約集約利用，實現(xiàn)資源更高的利用效率和效益。

2.3 生態(tài)保護(hù)滯后，環(huán)境約束日益加劇

粗放的資源開發(fā)利用方式，特別是煤炭資源的不合理開發(fā)利用對土地、地下水、大氣造成的負(fù)面影響已成為全社會普遍關(guān)注的問題。煤炭過度開采引發(fā)地表沉陷，造成土地資源嚴(yán)重破壞，我國因采煤造成的土地塌陷面積平均達(dá)0.20～0.33hm2/萬t，同時矸石占用大量土地，歷年堆積量已達(dá)60億t，占地約70000hm2[11]。我國多數(shù)富煤地區(qū)處于干旱和半干旱地帶，水資源極度短缺，而煤炭開采破壞地下水結(jié)構(gòu)，造成地下水大量漏失和排放，致使其原本就較為脆弱的生態(tài)環(huán)境加速惡化。煤礦排放的瓦斯以甲烷這種溫室氣體為重要組成，2010年我國煤炭開采排放的瓦斯超過200億m3，抽采利用率僅為30%，瓦斯排放造成的大氣污染不容小視[10]。同時，燃煤排放污染導(dǎo)致的霧霾愈演愈烈。據(jù)北京市環(huán)保局2011年發(fā)布的數(shù)據(jù)表明，北京地區(qū)與燃煤相關(guān)所排放的PM 2.5占排放總量的41.5%，其中燃煤排放占17%，周邊污染(燃煤為主)占24.5%。煤燃燒是大氣中PM 2.5的主要來源，加強(qiáng)燃煤過程中PM 2.5排放的控制對改善空氣質(zhì)量以及城市發(fā)展至關(guān)重要[12]。對于大氣、地下水和土壤的污染同樣也發(fā)生在油氣資源開發(fā)過程中，隨著海洋油氣開發(fā)份額的上升，如何降低油氣開發(fā)對海洋的污染也已經(jīng)成為我國必須重視的課題。

環(huán)境保護(hù)與工業(yè)發(fā)展之間的替代性關(guān)系以及我國工業(yè)化過程中的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)能力決定了過去幾十年我國的環(huán)境資源是由經(jīng)濟(jì)個體廉價甚至免費(fèi)使用的。可以預(yù)料的是，隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高和技術(shù)的進(jìn)步，環(huán)境保護(hù)與工業(yè)發(fā)展之間的動態(tài)權(quán)衡將逐漸向前者傾斜，環(huán)境成本成為工業(yè)生產(chǎn)必須考慮的重要因素。

2.4 創(chuàng)新能力不足，技術(shù)水平不能適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要

隨著低品位難開發(fā)儲量逐漸成為開發(fā)主體，勘探開發(fā)作業(yè)對技術(shù)和裝備的要求日益提高，對技術(shù)創(chuàng)新的需求愈發(fā)迫切。但是，我國在資源勘探開發(fā)技術(shù)和裝備方面的創(chuàng)新研發(fā)能力尚顯不足。例如：在資源勘探技術(shù)方面，我國目前的技術(shù)水平尚難滿足深部資源的勘查要求，我國自主研制的部分高端地球物理勘查裝備雖然功能上與國際先進(jìn)水平保持同步，但性能和穩(wěn)定性方面存在差距，加工工藝落后，部分核心部件仍然依賴進(jìn)口；煤礦礦井裝備能耗偏高，選煤機(jī)等部分國產(chǎn)裝備難以滿足大型煤礦生產(chǎn)能力；在頁巖氣開發(fā)中占據(jù)重要地位的水平井多段壓裂技術(shù)、代表未來發(fā)展方向的智能化采油技術(shù)等仍是我國油氣開采技術(shù)方面的短板，大型采油工程裝備國產(chǎn)化程度低，受到國外大型技術(shù)服務(wù)公司制約；在鉆井核心技術(shù)、高端裝備與前沿技術(shù)研發(fā)方面，我國還基本處于跟蹤模仿國外技術(shù)階段，高附加值的特殊工藝鉆井基本被歐美公司壟斷，前沿技術(shù)研究投入少，超前技術(shù)儲備不足。

必須認(rèn)識到，科技競賽在傳統(tǒng)能源資源的勘探開發(fā)領(lǐng)域展開的同時，全球范圍內(nèi)正在興起的節(jié)能環(huán)保、低碳技術(shù)等已然成為能源領(lǐng)域新的兵家必爭之地。傳統(tǒng)化石能源領(lǐng)域技術(shù)需求的擴(kuò)展和競爭的加劇，要求我國相關(guān)領(lǐng)域的科研攻關(guān)立足自主創(chuàng)新，突破壁壘，并以更為開放的心態(tài)借力跨領(lǐng)域跨國別的廣泛合作，揚(yáng)長補(bǔ)短，最終推動行業(yè)技術(shù)水平和國際競爭力的提升。

2.5 回歸市場，技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展鼓勵政策亟待落實

近年來，我國施行的部分管理制度和政策措施已經(jīng)不能適應(yīng)能源資源科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新形勢，“紅利”效應(yīng)不僅在持續(xù)下降，有的甚至成為行業(yè)發(fā)展的障礙。以油氣勘探開發(fā)行業(yè)為例，不同資源條件的油田開發(fā)成本差異顯著，特別是老油田、勘探難度大的新區(qū)，由于在新技術(shù)開發(fā)利用和環(huán)保方面的投入較大，開發(fā)成本往往也較高，然而我國對資源條件不同的油田實行統(tǒng)一的財稅政策，在資源稅、特別收益金等稅費(fèi)征收方面沒有體現(xiàn)出差別對待原則，一定程度上降低了企業(yè)開發(fā)利用新技術(shù)的積極性。在煤層氣開發(fā)方面，十二五期間，我國煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度遠(yuǎn)低于預(yù)期目標(biāo)，據(jù)測算，在今后兩年時間里，各主要煤層氣企業(yè)至少以年均增速翻番的速度發(fā)展，才有可能完成《煤層氣(煤礦瓦斯)開發(fā)利用十二五規(guī)劃》中制定的目標(biāo)。我國煤炭礦權(quán)和煤層氣礦權(quán)獨(dú)立審批登記導(dǎo)致的礦權(quán)重疊、煤層氣開采補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)偏低、科研投入不足等是煤層氣開發(fā)困難重重，相關(guān)的技術(shù)研究和應(yīng)用缺少動力的重要原因。2013年9月，國務(wù)院辦公廳發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步加快煤層氣(煤礦瓦斯)抽采利用的意見》，著重從加大財政資金支持力度、強(qiáng)化稅費(fèi)政策扶持、完善煤層氣價格和發(fā)電上網(wǎng)政策等方面為煤層氣開發(fā)利用“松綁手腳”。新政策的推出邁出了“市場化”開發(fā)利用煤層氣的重要一步，但是配套實施細(xì)則的制定、落實情況及效果仍待觀察。

3 我國化石能源開發(fā)利用的科技著力點(diǎn)

世界能源開發(fā)利用的發(fā)展歷程證明，科學(xué)技術(shù)是推動包括煤炭、石油、天然氣在內(nèi)的能源工業(yè)發(fā)展的重要引擎。實施創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略,有效激發(fā)創(chuàng)新活力，是保障我國能源安全的迫切需要和必由之路。在節(jié)能減排融入經(jīng)濟(jì)發(fā)展主旋律的背景下，化石能源領(lǐng)域的科技工作應(yīng)從以下五方面著力。

一是著力推進(jìn)科技體制改革。健全技術(shù)創(chuàng)新市場導(dǎo)向機(jī)制，打通科技和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展之間的通道,使能源領(lǐng)域科技工作真正切合經(jīng)濟(jì)提質(zhì)增效和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整需求。加強(qiáng)能源資源科技發(fā)展戰(zhàn)略、規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)的制定與實施，推動能源領(lǐng)域創(chuàng)新型企業(yè)建設(shè)，發(fā)揮大型企業(yè)的創(chuàng)新骨干作用，鼓勵和調(diào)動中小微企業(yè)創(chuàng)新積極性，使企業(yè)成為技術(shù)創(chuàng)新決策、研發(fā)投入、科研組織和成果轉(zhuǎn)化的主體。促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用的協(xié)同創(chuàng)新，支持能源領(lǐng)域領(lǐng)軍企業(yè)牽頭建立技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，形成創(chuàng)新集聚效應(yīng)。結(jié)合科技計劃和經(jīng)費(fèi)管理制度改革，提高能源資源方面科技投入的效率。逐步完善科技評價體系，建立健全激勵與約束的機(jī)制，進(jìn)一步落實鼓勵自主創(chuàng)新的政策，充分調(diào)動科技人員積極性。通過改革釋放科技創(chuàng)新的活力，發(fā)揮科技在轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式和調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中的支撐引領(lǐng)作用。

二是著力開展能源綠色發(fā)展的科技攻關(guān)和技術(shù)推廣。統(tǒng)籌考慮我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的現(xiàn)實需求和國內(nèi)外科技發(fā)展趨勢的預(yù)測結(jié)果，圍繞能源資源勘探-開發(fā)-利用的產(chǎn)業(yè)鏈布局創(chuàng)新鏈，特別是在資源開發(fā)和利用環(huán)節(jié)中與節(jié)能、低碳密切相關(guān)的研究方向，應(yīng)積極開展基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性、前沿性科學(xué)研究和共性技術(shù)攻關(guān)。堅持自主創(chuàng)新和引進(jìn)消化并舉，在戰(zhàn)略性突出、研發(fā)基礎(chǔ)較好的領(lǐng)域力爭搶占科技制高點(diǎn)，處于跟蹤階段的研發(fā)工作，應(yīng)緊密結(jié)合國情，重點(diǎn)攻關(guān)源于我國資源特點(diǎn)和條件的科技難點(diǎn)問題，逐步縮小自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)與國際先進(jìn)水平的差距。加大對技術(shù)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化的支持力度，在油氣田和大型礦產(chǎn)基地建立科技試驗示范區(qū)，實施低碳運(yùn)行發(fā)展模式和循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式，通過其輻射和帶動作用，實現(xiàn)能源資源領(lǐng)域發(fā)展模式的升級。

三是著力加強(qiáng)與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的良性互動。當(dāng)前，以節(jié)能環(huán)保、新一代信息技術(shù)、生物、高端裝備制造、新能源、新材料、新能源汽車為代表的新興產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，正在成為引領(lǐng)未來經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要力量。面對即將到來的新一輪產(chǎn)業(yè)革命，化石能源開發(fā)利用這一傳統(tǒng)行業(yè)的技術(shù)革新與升級也必須敞開思路，在與新興產(chǎn)業(yè)交叉的學(xué)科方向?qū)ふ彝黄瓶?。針對行業(yè)節(jié)能減排要求，能源領(lǐng)域可以通過與節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的對接，進(jìn)行節(jié)能技術(shù)、資源綜合利用技術(shù)的示范應(yīng)用；同時，能源領(lǐng)域中與提高裝備性能和效率密切相關(guān)的信息化、自動化和加工制造技術(shù)也是信息、高端裝備制造、新材料等產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。跨領(lǐng)域合作是實現(xiàn)理念突破、方法突破和結(jié)果突破的重要手段，與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的深入融合，將為能源領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展注入全新動力和活力。

四是著力拓展化石能源開發(fā)利用空間。依靠技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)傳統(tǒng)化石資源增儲增產(chǎn)，穩(wěn)定供給的同時，須積極培育接替資源，推動接替資源盡早實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。從全球范圍看，非常規(guī)油氣資源是前景最為明朗和廣闊的接替資源，隨著西半球非常規(guī)油氣資源的大規(guī)模開發(fā)和利用，全球能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和能源格局重心正在發(fā)生深刻變革。我國豐富的頁巖氣、煤層氣等非常規(guī)油氣資源是培育接替資源的扎實根基。順應(yīng)全球能源變革的潮流，我國必須努力研發(fā)適合自身資源特點(diǎn)的非常規(guī)油氣資源開發(fā)與利用的技術(shù)，降低開發(fā)利用成本、排除環(huán)境污染隱患，使之成為我國常規(guī)油氣資源的重要戰(zhàn)略性補(bǔ)充，為國家的能源安全保駕護(hù)航。

五是著力參與國際科技合作與競爭。隨著經(jīng)濟(jì)全球化的深入發(fā)展，科技創(chuàng)新要素的跨國流動正在加速世界范圍的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展，國際科技合作已成為世界各國獲取經(jīng)濟(jì)利益、提高國家競爭力、爭奪國際社會話語權(quán)的重要途徑。我國能源領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)與國際能源格局深度融合，這要求我們立足國內(nèi)的同時，必須以全球視野加強(qiáng)國際戰(zhàn)略布局，積極主動參與國際競爭與合作，堅持“兩種資源、兩個市場”的能源開發(fā)理念，利用全球資源推動自主創(chuàng)新，拓展海外資源勘探開發(fā)領(lǐng)域，建立覆蓋全球的技術(shù)研發(fā)和服務(wù)體系，培育海外技術(shù)市場，從勞務(wù)輸出向技術(shù)輸出轉(zhuǎn)變，打造技術(shù)服務(wù)的國際品牌，在國際能源治理中確立中國地位。

4 我國化石能源資源開發(fā)利用的科技攻關(guān)重點(diǎn)

根據(jù)建設(shè)“兩型”社會的戰(zhàn)略部署和節(jié)能減排的要求，針對我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對能源資源的迫切需求，順應(yīng)全球能源資源多元發(fā)展、綠色發(fā)展、科學(xué)發(fā)展的大方向，我國化石能源開發(fā)利用可將精細(xì)深部勘探、安全高效開發(fā)、清潔集約利用作為科技攻關(guān)的切入點(diǎn)，以市場需求為導(dǎo)向，以重大技術(shù)研究、重大裝備研制、重大示范工程建設(shè)、技術(shù)創(chuàng)新平臺建設(shè)為抓手，堅持改革創(chuàng)新，攻克理論難題，掌握核心技術(shù)，培養(yǎng)人才團(tuán)隊，努力提高企業(yè)自主創(chuàng)新能力和行業(yè)核心競爭力。

4.1 煤炭資源安全高效綠色開發(fā)和清潔利用

煤炭開發(fā)利用方面的科技攻關(guān)應(yīng)著力構(gòu)建具有國際先進(jìn)水平的煤炭綠色安全高效開發(fā)技術(shù)體系，服務(wù)于煤炭工業(yè)向綠色、安全、高效、經(jīng)濟(jì)的科學(xué)開發(fā)模式的轉(zhuǎn)型。通過改進(jìn)采煤方法和工藝、突破煤炭裝備大型化和自動化技術(shù)瓶頸、發(fā)展煤炭清潔利用和綜合利用技術(shù)，提高我國煤炭資源開發(fā)利用技術(shù)水平，完善節(jié)能型重大煤炭裝備的設(shè)計、制造和系統(tǒng)集成能力，提升煤炭行業(yè)全生產(chǎn)流程的節(jié)能減排能力。

1)煤炭資源安全高效開發(fā)技術(shù)與裝備研究。需大力推行煤礦安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化，配合開展煤礦災(zāi)害綜合防治技術(shù)研究，針對煤礦井下生產(chǎn)需求，研制大斷面巖石巷道快速智能化的掘進(jìn)裝備、千萬噸工作面高效自動化綜采成套裝備及全自動無人工作面高可靠性成套裝備，實現(xiàn)無人值守。針對千萬噸以上露天煤礦生產(chǎn)需求，開發(fā)大型露天礦半連續(xù)開采工藝及電驅(qū)動開采成套裝備、大型露天礦用輪斗挖掘機(jī)、大型露天礦用半移動式破碎站以及新型燃油電動卡車等重大裝備，提高關(guān)鍵裝備的節(jié)能降耗能力、工作穩(wěn)定性和國產(chǎn)化率。深化數(shù)字礦山關(guān)鍵技術(shù)及軟件的研發(fā)和推廣應(yīng)用工作，推動礦山信息化建設(shè)和管理效率的提升。

2)煤炭資源綠色開發(fā)與利用技術(shù)研究。積極推廣保水開采、充填開采等先進(jìn)技術(shù)，解決采空區(qū)塌陷問題；為減少排廢污染和能耗，開發(fā)與煤炭礦井開采能力相配套的井下模塊式選煤系統(tǒng)，實現(xiàn)廢棄物不出井。針對地表生態(tài)破壞問題，開展土壤、植被的生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究，積極探索生態(tài)保護(hù)型、環(huán)境友好型的開采工藝；加大煤炭共伴生資源開發(fā)技術(shù)研發(fā)力度，大力發(fā)展礦區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)。為提高煤炭利用效率，降低污染物排放，還要大力發(fā)展超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)、重型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)、清潔煤發(fā)電等技術(shù)。針對煤轉(zhuǎn)化技術(shù)面臨的經(jīng)濟(jì)成本高、水耗大和碳排放高等諸多問題，積極開展節(jié)能、節(jié)水和碳減排技術(shù)研究。

4.2 常規(guī)油氣資源高效勘探開發(fā)

對于常規(guī)油氣資源，推進(jìn)原油增儲穩(wěn)產(chǎn)和天然氣快速發(fā)展是科技攻關(guān)的長期目標(biāo)和核心目標(biāo)。中遠(yuǎn)期內(nèi)，我國相關(guān)科研工作也將繼續(xù)圍繞新油氣田規(guī)模高效開發(fā)和老油氣田提高采收率這一主線展開。同時，緊跟國際油氣開發(fā)行業(yè)向?qū)崟r解決、高度信息化、集成化和智能化方向發(fā)展的趨勢，我國也應(yīng)積極推動智能井、實時油藏管理、數(shù)字油田等前沿技術(shù)在油藏開發(fā)與管理中的應(yīng)用，提高資源開發(fā)和生產(chǎn)管理效率，形成引領(lǐng)國際油氣技術(shù)發(fā)展方向的影響力。具體來看，相關(guān)研究工作包括以下內(nèi)容。

1)復(fù)雜油氣資源勘探理論與開發(fā)技術(shù)。著重完善巖性油氣藏理論與技術(shù)，包括小面元、高覆蓋、高分辨率地震資料采集技術(shù)、高分辨率地震資料保真處理技術(shù)、高精度儲層預(yù)測技術(shù)以及中西部大型湖盆高分辨率層序地質(zhì)研究與優(yōu)質(zhì)儲層預(yù)測等研究；加強(qiáng)前陸盆地勘探理論與技術(shù)攻關(guān)，包括前陸盆地油氣儲集規(guī)律和儲藏潛力評價、前陸盆地高徒構(gòu)造特征與建模、前陸盆地復(fù)雜地表高徒構(gòu)造地震成像處理技術(shù)研究；突破海相碳酸鹽巖勘探理論與技術(shù)難題，包括高成熟區(qū)海相烴源巖生油/氣潛力評價方法、海相碳酸鹽老儲層地球物理處理、解釋與預(yù)測技術(shù)等。

2)重大關(guān)鍵石油裝備研制。石油裝備水平是石油行業(yè)核心競爭力的重要標(biāo)志，提高作業(yè)裝備的工作效率既是我國當(dāng)前石油安全形勢的根本要求，也是石油勘探開發(fā)階段實現(xiàn)節(jié)能降耗的重要突破口。以大幅提升勘探作業(yè)精度和效率為目標(biāo)，我國需積極研制擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的大噸位可控震源、大型地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、隨鉆測井裝備等高端石油物探、測井裝備。同時，為提高鉆井作業(yè)效率，縮短鉆井周期，需開展旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的升級研究以及智能鉆桿等先進(jìn)鉆井裝備的研制工作。

3)針對高含水、低滲透和稠油油藏開發(fā)，布局適合我國油藏特點(diǎn)的挖潛技術(shù)?；衔矧?qū)、氣驅(qū)、熱采技術(shù)的推廣應(yīng)用為我國油田提高采收率做出了巨大貢獻(xiàn)，但仍存在各自的局限性，例如化學(xué)驅(qū)技術(shù)中，聚合物注入油層后的降解和水解，破壞了其穩(wěn)定性，降低驅(qū)油效果；氣驅(qū)技術(shù)理論研究不充分，受限于氣源和成本，推廣應(yīng)用受限制等。這些采油技術(shù)的不斷完善仍是今后提高石油采收率方向的重要課題。同時，近年來施工簡便、高效環(huán)保的微生物采油技術(shù)受到越來越多關(guān)注，我國針對中低溫和中高溫油藏分別開展的微生物激活與驅(qū)油工藝研究進(jìn)展順利，已在中石化勝利油田沾3區(qū)塊和中石油新疆六中區(qū)塊的現(xiàn)場試驗中取得良好的驅(qū)油效果，但是驅(qū)油理論和應(yīng)用研究尚不成體系，作為生物技術(shù)新的延伸方向，這也將成為科研攻關(guān)的熱點(diǎn)。

4.3 非常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)

我國非常規(guī)油氣資源的特點(diǎn)決定了其多元發(fā)展的格局。為培育接替資源，推動非常規(guī)油氣成為油氣資源供應(yīng)的重要增長極，需針對不同類型資源在基礎(chǔ)理論研究-開發(fā)技術(shù)研發(fā)-技術(shù)集成與示范這一創(chuàng)新鏈全面進(jìn)行布局，開展地質(zhì)理論和成藏規(guī)律研究，建立資源評價刻度區(qū)，優(yōu)選層系與區(qū)帶，開展區(qū)域評價工作，瞄準(zhǔn)不同類型資源勘探開發(fā)需求攻克專用技術(shù)與裝備,重點(diǎn)推動煤層氣和頁巖氣進(jìn)入規(guī)?；a(chǎn)，并積極為天然氣水合物的開發(fā)利用進(jìn)行技術(shù)儲備。

1)頁巖氣勘探開發(fā)。由于我國海相頁巖氣具有成熟度高、構(gòu)造改造作用強(qiáng)、埋藏深度大、地表條件復(fù)雜等特點(diǎn)，國外現(xiàn)有理論和技術(shù)不完全適用于我國的頁巖氣開發(fā)，為完成頁巖氣富集區(qū)評價和優(yōu)選，需開展頁巖氣成藏主控因素和富集規(guī)律的研究，建立適合中國地質(zhì)情況和工藝技術(shù)的不同類型頁巖氣資源評價方法體系。在開發(fā)技術(shù)方面，需繼續(xù)完善水平井鉆完井技術(shù)，解決鉆井過程中易漏、易塌的問題，提高鉆井效率，包括研制保護(hù)井眼穩(wěn)定的新型頁巖氣鉆井液、實現(xiàn)快速鉆井的新型鉆頭和提高鉆速的微動力鉆具等；同時，需重點(diǎn)開展大型壓裂改造技術(shù)攻關(guān)，提高頁巖氣單井產(chǎn)量，包括開展壓裂液處理和再利用、儲層傷害機(jī)理及保護(hù)、分段壓裂、長井段射孔和體積改造、微地震裂縫監(jiān)測等技術(shù)研究。另外，還需開展頁巖氣開發(fā)過程中的環(huán)境影響研究，降低資源開發(fā)的環(huán)境風(fēng)險。

2)煤層氣勘探開發(fā)。需建立我國煤層氣富集成藏理論和煤礦瓦斯抽采理論，發(fā)展適合我國煤儲層特點(diǎn)的煤層氣勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)和重大裝備。推進(jìn)煤層氣、致密砂巖氣、頁巖氣的綜合勘查技術(shù)，將煤層氣勘探與評價工作向1000m以上深部延伸，向低階煤擴(kuò)展。需研發(fā)采煤采氣一體化技術(shù)、煤層氣鉆完井工程技術(shù)裝備和煤層氣田地面集輸工藝及監(jiān)測技術(shù)，建設(shè)煤礦區(qū)煤層氣規(guī)模開發(fā)示范工程，并繼續(xù)推進(jìn)煤層氣直井、水平井開發(fā)試驗示范工程的建設(shè)。

3)天然氣水合物勘探開發(fā)。以我國海域近海主要盆地和永久凍土區(qū)為重點(diǎn)，研究我國天然氣水合物形成條件與分布規(guī)律，建立適合我國天然氣水合物地質(zhì)條件的資源評價規(guī)范和方法體系，完成全國天然氣水合物資源評價、遠(yuǎn)景區(qū)優(yōu)選和重點(diǎn)有利區(qū)塊圈定。開展天然氣水合物的勘探理論與開發(fā)技術(shù)、天然氣水合物地球物理與地球化學(xué)勘探和評價技術(shù)研究，攻克海域水合物鉆探取芯技術(shù)。研發(fā)建設(shè)大尺度三維可視化天然氣水合物成藏開采一體化試驗裝備，通過實驗?zāi)M和數(shù)值模擬，試驗水合物的開采過程，選擇有效開采方法，根據(jù)實際的地質(zhì)條件開發(fā)相應(yīng)的試采方法并進(jìn)行優(yōu)化，形成優(yōu)化的試采技術(shù)方案。在凍土區(qū)天然氣水合物試采研究基礎(chǔ)上，探索和提出海域天然氣水合物試采技術(shù)。

5 結(jié)語

新能源短期內(nèi)尚難以大規(guī)模替代傳統(tǒng)化石能源。在以節(jié)能減排促進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整和發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的新形勢下，我國傳統(tǒng)化石能源產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展與新能源產(chǎn)業(yè)的培育壯大同等重要。政府應(yīng)通過科技、財稅等體制機(jī)制改革，釋放政策紅利，營造良好的創(chuàng)新環(huán)境。傳統(tǒng)化石能源產(chǎn)業(yè)也應(yīng)積極把握國民經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)運(yùn)行和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的歷史機(jī)遇，主動調(diào)整發(fā)展戰(zhàn)略，堅持自主創(chuàng)新，同時加緊利用新興產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品和技術(shù)成果實現(xiàn)化石能源開發(fā)利用過程的節(jié)能減排和綠色發(fā)展，在產(chǎn)業(yè)耦合溢出效應(yīng)的帶動下，實現(xiàn)自身發(fā)展的提質(zhì)增效，為保障國家能源安全、推動能源結(jié)構(gòu)調(diào)整做出更大貢獻(xiàn)。

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[12] 徐靜穎，斯俊平，劉小偉.燃煤PM2.5爐內(nèi)控制研究進(jìn)展[J].熱力發(fā)電，2013,42(8):1-12.

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

國家自然科學(xué)基金項目資助(編號：51304210)；教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項科研基金項目資助

樊俊(1982-)，男，新疆哈密人，副研究員，博士，主要從事資源環(huán)境技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略與政策。

F407.1

A

1004-4051(2015)05-0058-07