中国工程院院刊 | 多位院士技术方向研究及发展路线图
中国非常规油气开发的“一全六化”系统工程方法论
我国具有丰富的非常规油气资源，油气勘探开发已经进入“常非并举”时代。非常规油气已经成为我国油气增储上产的最重要现实资源，是我国油气工业长期发展的战略选择，但目前非常规油气的产量规模与巨大的资源量及快速增长的探明地质储量不匹配，来自技术、成本、管理和理念等方面的挑战制约了非常规油气资源的规模效益开发，亟待提高抗风险能力和可持续发展潜力。
中国工程院刘合院士研究团队在《中国非常规油气开发的“一全六化”系统工程方法论》一文。文章基于系统工程，提出了非常规油气效益开发的“一全六化”方法论，包括7个要素，即全生命周期管理、一体化统筹、专业化协同、市场化运作、社会化支撑、数字化管理及绿色化发展。“一全六化”系统工程方法论已在吉木萨尔陆相页岩油等国家示范区得到了良好应用。文中指出，“非常规不代表低效益”和“非常规不等于低采收率”等颠覆性观点，管理者和开发专家必须始终把效益目标根植于内心，必须以理念变革推动管理革命，实现大幅度降本增效并引领技术发展。通过实施“一全六化”实现提质增效、降低桶油成本、大幅度提高采收率和绿色化发展，实现资源大规模效益动用和大幅度提高年产量，将极大拓展非常规油气的发展空间，服务于国家油气供给安全保障和国家“双碳战略”。此外，从国家油公司发展空间、发展利益和发展战略多个维度，“一全六化”方法论也体现了非常规油气开发系统层次性耦合优化的要求。
地质-工程一体化管理模式及应用
地质-工程一体化是实现复杂油气藏效益勘探开发的有效技术管理模式和途径。我国目前和未来油气资源的非常规性、多样性、非均质性特点显著，在认识油藏、开发油藏、改造油藏等领域面临诸多挑战，特别是油气行业降低成本、提升效益的迫切诉求，因此，依靠单一的技术已无法解决当前油田发展中遇到的难题，需要地质-工程一体化深度融合，推动高效低成本技术的集成和创新发展，破解资源瓶颈，提高产能和采收率，降低勘探开发成本，实现油气资源的效益开发。
中国工程院李阳院士研究团队在《地质-工程一体化管理模式及应用》一文。文章阐述了地质-工程一体化的内涵，提出了地质-工程一体化的内涵及管理模式框架，将一体化管理模式应用到复杂油气藏开发中，实现了组织生产方式的整合，优化了生产流程，推动了地质工程技术的融合。文章指出，地质-工程一体化是针对复杂油气藏开发提出的一种有效的管理模式，具体是针对某一油气田的产能建设、开发部署、开发调整或提高采收率等工作，通过技术和管理创新对地质、工程技术、专业人员、经济等各种要素的统筹管理和集成优化，实现工程科技与管理的融合，实现提质、降本、增效的目标。
微生物电合成：利用二氧化碳生产中链脂肪酸
微生物电合成指通过微生物催化剂利用CO2产化学品的电化学技术，也包含基于微生物电化学技术的有机废物生物炼制，可同时实现碳氢化合物合成、CO2生物利用、可再生能源储存。中链脂肪酸可用作抗菌剂、香料添加剂、动物饲料、生物燃料等，运用微生物电合成生产中链脂肪酸，经济效益高于产甲烷或乙酸，有望耦合现有生物炼制技术，推动微生物电合成实用化。
福建农林大学蒋永等研究人员的《微生物电合成中链脂肪酸》一文。文章总结了微生物电合成利用CO2和有机废物产中链脂肪酸的研究现状与发展趋势，对传统发酵产中链脂肪酸的基本原理和研究进展进行了归纳。首先，概述了微生物电合成产中链脂肪酸的相关报道，重点介绍了多电子供体策略；其次，讨论了微生物电合成利用CO2产中链脂肪酸面临的挑战，并针对产甲烷抑制、产乙酸菌三磷酸腺苷限制、产有机溶剂阶段提供多电子供体有限进行了详细阐述；再次，分析了电化学手段促进有机废物生物炼制产中链脂肪酸的潜力；最后，从多级反应、底物供应、产物提取、微生物代谢路径等角度展望了未来发展方向。
南海北部深水区油气勘探进展与未来展望
21世纪以来，海洋油气勘探的重心已经进入深水领域，全球已探知的近半数海洋油气资源分布在深水区，深水已经成为全球油气增储上产的主要领域。南海是我国唯一发育深水盆地的海域，勘探前景广阔，潜力巨大，是我国油气最重要的战略接替区之一 。
中国工程院周守为院士、谢玉洪院士研究团队在2022年第3期发表《南海北部深水区油气勘探进展与未来展望》一文。文章阐述了五项重大勘探地质理论认识和两项勘探技术创新成果，探讨了深水油气勘探将要面临的挑战和应对策略，展望了南海北部深水区中深层、潜山及岩性圈闭三大领域的勘探前景。文章指出，南海北部陆缘深水区的拆离作用控制了珠江口盆地和琼东南盆地大型凹陷的形成，发育了湖相、海陆过渡相和海相三套规模烃源岩；高 ‒ 变地温控制凹陷烃源岩快速生烃，建立了琼东南盆地深水区大型轴向峡谷水道油气成藏模式、白云凹陷深水区深水扇天然气晚期成藏模式和深水区“断 ‒ 脊”联控油气差异聚集成藏模式。同时自主创新研发了立体震源激发和“犁形”缆接收的宽频采集处理技术。在多项地质理论认识和创新技术的指导下，发现以“深海一号”等为代表的一批大中型气田，对于保障粤港澳大湾区能源供应、促进海南自贸区（港）能源绿色发展、推动我国油气增储上产具有重要意义。
我国深海矿产资源开发装备研发现状与展望
浩瀚的大洋底部蕴藏着丰富的矿产资源，已探明具有开发前景的深海矿产资源包括多金属结核、富钴结壳、多金属硫化物等，其中锰、镍、钴等金属的储量远高于陆地储量。如果能够安全、高效地商业开采，并且控制好作业过程中对海洋生态环境的影响，丰富的海洋矿产将成为陆上矿产资源的替代资源，满足未来一段时期内人类社会的经济发展需求。
中国工程院林忠钦院士科研团队在2020年第6期发表《我国深海矿产资源开发装备研发现状与展望》一文。文章系统分析了国内外深海矿产资源开发技术装备的发展现状，从基础科学问题研究、关键技术研发、海上试验验证等角度剖析我国技术装备存在的不足，总结归纳亟待解决的关键科学技术问题，并据此提出深海采矿重载作业装备、矿石输送装备、水面支持装备的发展方向。文章提出，深海矿产资源开发要秉持重装、协同、智能、绿色的发展理念，加速推进核心技术创新和装备自主研发。文章建议，开展深海多金属结核开采示范工程建设，加快推动深海矿产资源开发关键技术装备研发，实现规模化海上试采，并着眼长期生产作业开展系统设计，促进商业化开采进程。
海洋天然气水合物开采技术与装备发展研究
海洋天然气水合物是一种储量巨大的清洁可替代能源，安全、高效、经济地进行开发是当前及未来一段时间内水合物开采工艺技术及装备的发展目标。由于仍处于试采技术验证、探索性试采、试验性试采阶段，相关技术状态距离水合物实现商业化开采还有较大差距，亟需突破海洋水合物规模化开发时面临的环境、装备、地质等挑战。
中国工程院周守为院士研究团队在2020年第6期发表《海洋天然气水合物开采技术与装备发展研究》一文。文章针对现有水合物开采方法，围绕国内外的海洋天然气试采工程案例，对降压和固态流化法两种试采模式涉及的关键技术和工艺进行了分析；综合国内外相关技术与装备的发展现状，提出了适合我国储层与装备技术的海洋天然气水合物开采的发展思路及对策建议。研究发现，在以深海采矿车、疏松浅表层双梯度钻井技术等为代表，用于水合物 – 油气 – 海底金属矿开采的通用关键技术装备领域，我国的整体水平落后于国外；在以防砂技术装备、浅层水合物开采的预斜导向钻进技术、“三气合采”技术装备等为代表的专用关键技术装备领域，我国综合水平与国际先进水平相当，但仍然距商业化开采技术装备需求较远。面向 2035 年，我国海洋天然气水合物开采技术与装备发展的战略目标为进入全面领跑阶段，建立商业化开发的工程装备体系。研究建议，从国家层面制定海洋天然气水合物开发技术与装备研发计划，推动水合物的商业化开发进程，开展海洋非成岩水合物开采专用和通用技术装备的研发及应用。
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