长江大学科研团队突破油气开发关键技术 两项成果获新疆维吾尔自治区科技大奖

问题:油气是我国重要的基础能源与工业原料,但在长期开发过程中,既面临“开得出、采得稳、算得准”的工程挑战,也面临“降得下、封得住、用得起”的绿色转型压力。

尤其是油气藏数值模拟软件作为开发方案的关键工具,被视为油田开发的“导航系统”和“决策大脑”,其核心算法与工程化体系一度高度依赖外部产品;另一方面,致密、复杂和非常规储层开发难度加大,传统方法在精度、效率与实时决策上存在瓶颈,制约油田稳产增产和开发效益提升。

原因:一是油藏渗流过程多尺度、多物理场耦合特征明显,岩性非均质、井网密集与工况频繁调整,使得传统网格化模拟在建模、计算成本与迭代效率上承压;二是海上油田空间受限、工程节奏快、数据更新频繁,对快速建模与高效计算提出更高要求;三是在“双碳”目标引导下,二氧化碳地质封存与驱油(CCUS)从试验走向规模化,需要更精细的机理刻画与路径可控的模拟预测,否则难以实现“增产与减排”协同。

影响:此次获奖的两项成果分别聚焦“智能调控技术”和“多尺度渗流理论”。

其中,《油气藏开发井间动态连通场量化表征与智能调控技术》面向油藏开发中井间连通关系识别难、调控策略响应慢等痛点,提出以数据驱动为核心的智能模拟与调控思路,推动开发决策从经验型向模型—数据融合型转变。

《页岩油气多尺度渗流理论与方法》则从基础科学层面,围绕页岩等复杂介质中渗流机理的多尺度特征开展研究,为非常规油气开发的参数表征、产能预测与开发优化提供理论支撑。

两项成果一“向工程落地”,一“向机理深化”,共同服务于油田数字化建设与高效开发。

在工程化突破方面,团队早期提出基于数据驱动的智能油藏模拟模型,并在国际期刊发表,形成可扩展的智能模拟思路。

随后面向海上油田复杂需求,承担海上油藏数值模拟软件关键模块研发,创新提出适配海上油田应用的数字孪生无网格模拟技术,在保证工程精度的基础上显著提升计算效率,并进一步完善动态建模、智能水驱与云端部署等功能体系。

相关成果在渤海等海上油田控水稳油研究中得到应用,形成与国际主流产品同台竞争的国产化工具路径,为提升我国海上油气开发自主保障能力提供支撑。

在绿色转型拓展方面,团队将研究延伸至CCUS。

针对二氧化碳注入过程中可能出现的相态变化、驱替路径不确定等关键问题,构建气—液—固三相相平衡预测模型,并将高效数值模拟方法与路径追踪算法耦合,实现对二氧化碳驱替与封存路径的预测与调控。

相关技术在矿场实践中验证,体现出增产与减排的协同效果,为CCUS从先导试验走向更大规模应用提供了可量化、可复用的方法支撑。

对策:面向下一阶段油气开发与低碳转型需求,业内普遍认为需在三方面持续发力。

其一,强化基础理论与工程算法的协同创新,围绕多尺度渗流、复杂相态与多物理场耦合等“硬问题”,形成可验证、可迁移的理论与方法体系;其二,推动核心软件工具链自主可控,从算法、并行求解到国产操作系统适配与云端部署,构建可持续迭代的工程化能力;其三,促进产学研用深度联动,通过先导试验区与典型油藏场景持续验证,建立标准化流程与评价体系,降低规模化推广成本。

前景:随着油田开发进入“精细化、智能化、低碳化”并进的新阶段,数字孪生、智能模拟与CCUS耦合将成为提升开发效益与减排能力的重要抓手。

可以预见,面向海上复杂油田与非常规储层的高效模拟工具,将在提高方案迭代速度、优化注采调控、提升稳产能力方面发挥更大作用;同时,围绕二氧化碳封存安全性、长期监测与经济性评估的模型体系也将加速完善,为实现“能源安全与绿色转型”双目标提供更坚实的技术底座。

赵辉团队的成就充分表明,只要坚持自主创新、勇于攻坚克难,就能在被国外垄断的技术领域实现突破。

从INSIM到"海潮OSim"系列软件,从海上油田应用到CCUS前沿探索,这支团队用实际行动诠释了什么是真正的"中国芯"。

面向未来,随着这些自主研发软件的推广应用和不断完善,我国油气开发的数字化、智能化水平将迈上新的台阶,能源安全的保障也将更加坚实有力。

这也启示我们,在关系国计民生的关键领域,必须坚定不移地走自主创新之路,才能在激烈的国际竞争中掌握主动权、赢得发展权。