——提高油气采收率全国重点实验室

2024 年，中国石油将“数字石油”列为五大战略举措之一，人工智能（AI）赋能科学探索的新范式彰显出巨大优势。毋庸置疑，AI 技术正重塑油气行业发展格局，由假设驱动向数据驱动的重大范式变革，正推动油气行业朝着更加高效、更加智能、更加可持续的方向前进。

提高油气采收率全国重点实验室（以下简称“实验室”）聚焦大数据系统、智能化管控、智能化决策与大幅提高采收率、CO₂ 捕集 - 管输 - 利用 - 封存全产业链的深度融合，引领油气开发向着数智化新阶段迈进，勾勒出“AI+ 油气”的未来新格局。

图1 实验室主任吕伟峰教授

1 秉承使命担当，打造世界一流原创技术策源地和国家战略科技力量

实验室前身为提高石油采收率国家重点实验室，是2005 年我国首批依托企业建设的 36 家国家重点实验室之一，也是 2022 年国家重点实验室体系重组以来我国首批批准建设的 20 家全国重点实验室之一。自组建以来，实验室先后创立了陆相油藏精细水驱、化学驱、热力采油、CO₂ 驱油与埋存等理论技术体系，在水驱、化学驱领域保持国际领先地位，开创并引领了我国碳捕集利用与封存（CCUS）产业的发展。

进入新时期，实验室面向保障国家油气能源安全和实现“双碳”目标两大战略需求，按照新的使命定位，着力从提高原油采收率向油气并举、绿色低碳转变，着力破解大幅度提高油气采收率及 CCUS 基础理论和关键核心技术难题，支撑“碳（烃）库→碳开采→碳利用→碳埋存→碳转化”绿色碳循环产业变革和一体化发展。目前，实验室已构建形成涵盖 8 个创新实体、6 个联合体、5个分室、7个实证基地、2个示范基地的有组织研发体系，打造运行管理和技术引领“双轮驱动”模式，聘请 3 位专职副主任和 2 位管理中心主任，组建由 5 名高级科学家领衔的研发团队，构建新型技术岗位序列。实验室成功获得国家重大战略实施和重点领域安全能力建设项目资助，加快打造国际领先的 CO₂ 地质封存全流程数字孪生系统等六大创新实验平台，完成主功能区数智系统升级，实现独立集中、功能明确、人机分离的实验研究模式，提升了设备与资源利用效率。

2 提高采收率技术持续升级，助推全藏波及极限提采双重突破

一是研发全藏均衡波及技术，支撑高含水老油田控水稳油。针对高含水油田多级水流优势通道、水驱“短路”及注水、注化学剂低效、无效循环严重等技术难题，实验室提出“堵、调、控”协同技术思路，研发“超细水泥体系封堵窜流大孔道 + 凝胶与颗粒体系分级调堵优势通道”技术体系。该体系具备“注得进、走得远、堵得住、封得久”四大优势，可实现优势通道分级深部调堵。目前，该技术在我国西部油田首次成功开展高固相含量（45%）、高排量（最高3m³/min）大孔道封堵先导试验，效果显著。

二是提出终极采油法技术途径并逐步试验验证。针对开发初期、中期油藏，采用化学 / 生物法“精准”采油，研制出适合不同类型油藏的高效中相微乳液驱油体系，在水驱基础上可提高驱油效率 40 个百分点。该体系已在我国鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地的油田开展试注试验，降水增油效果初显。针对开发后期油藏，实验室采用高温热采法“极限采油”，通过注空气油层自生热辅助混相驱技术实现地下残余油氧化升温加热采油。该技术在松辽盆地试验井组已持续生产 3 年，单井日产油提高 2 ～ 5 倍，阶段采出程度提高 10 个百分点。

三是创建化学驱油剂分子设计数据库，构建智能分子设计方法，推动驱油剂研发范式革新。依托 AI 技术构建“高精度模拟 + 高通量实验”双驱协同平台，推动驱油剂研发从“试错法”向“设计法”转型。通过创新自洽场理论和耗散粒子动力学模拟方法，实验室在高性能表面活性剂设计中取得成功，将单位表面活性剂可混相的原油量由 20 提高至 35，研发出适用于多种复杂油藏环境的高效中相微乳液驱油体系，使用浓度从 3% 降低到 0.3%，大幅降低应用成本。

四是引入基因编辑技术，攻关微生物细胞工厂合成驱油剂技术。实验室以糖脂和脂肽类生物表面活性剂作为突破口，创建CRISPR-Cas9和CRISPR-Cas12a 两套基因编辑系统，形成可扩展的采油微生物基因编辑方法，通过定向敲除spo0A、spoIVB、aprE 等关键基因，将脂肽类生物表面活性剂产量由 10 g/L 提升至 15 g/L，并完成细胞工厂合成生物驱油剂中试研发平台设计。该技术为破解传统发酵生产生物表面活性驱油剂技术中长期未解决的产率低、驱油效率低以及成本高等瓶颈问题提供了全新方案，有望加速生物表面活性驱油剂工业化推广，推动其逐步成为化学合成驱油剂的绿色替代产品。

3 推动 CCUS 全产业链数字化转型，筑牢“双碳”目标支撑

为加快构建 CCUS 全产业链理论技术体系，探索提高采收率与低碳发展的“双赢”路径，为油气行业践行“双碳”战略提供有力理论技术支撑，实验室重点推进 3 个方面的内容。

一是建立 CCUS 数字孪生指挥系统，实现中国石油集团公司“四大六小”油田注碳信息的实时精准可视化呈现与源汇模型动态调整，助力公司实现 2025 年注CO₂ 260 万 t、产油 60 万 t。

二是研发空中无人机、地表多点位协同、井下温压、井间井地电位法（ERT）、井间微地震等监测技术与装备，构建了空中 - 地表 - 浅层 - 地下多位一体监测技术体系，研发了 CO₂ 监测数据综合处理平台系统，最大监测误差缩小到 6%，相关监测设备在吉林油田完成了成套验证。

三是建立了涵盖全流程工艺能耗、逸散与泄漏的减排量量化方法体系，设立了 46 种监测数据和参数，申报了 CCUS-EOR 项目碳减排量核算方法学（2.0 版）。经吉林油田百万吨级 CCUS-EOR 示范项目验证，2020—2024 年间项目平均净减排效率达 91.4%，预计 500 万t 级吉林石化 - 吉林油田 CCUS 项目年均减排量将达到310.9 万 t。

4 擘画“AI+ 油气”发展蓝图，赋能能源产业绿色转型

实验室聚焦油气藏储层流体物性表征、渗流机理、开发模拟与生产优化等核心挑战，积极探索 AI 大模型在油气领域的理论方法与应用路径，推动数字化、智能化技术与油气主营业务的深度融合。

一是牵头编制中国石油油气和新能源数智专题规划及油气勘探开发 AI 顶层设计，为中国石油上游业务的数智化转型绘制宏伟蓝图。规划聚焦数智技术与油气新能源业务深度融合，统筹部署信息化补强、数字化赋能、智能化发展“三大工程”，着力推进油气工业软件自主研发、数字孪生体建设应用、油气新能源 AI 关键技术研发“三大关键技术底座”建设，协同开展基础设施自主可控、数据资产转型、业务协同应用、AI 应用生态构建、组织管理与人才发展体系创新“五大举措”，着力落实组织、机制、资源、文化“四项保障”，全面赋能油气新能源高质量发展和数智化标杆企业建设。

二是研发面向 Avizo 的国产替代化油气藏储层物性评价与模拟一体化智能工业软件，在岩心建模、储层参数预测与多相流模拟等关键技术上实现了数智化突破。

针对复杂储层微观结构快速精准表征问题，构建图像智能分割、超分辨重构与孔隙结构提取等系列核心算法，实现岩心图像的自动处理与高保真重建；攻关多尺度数字岩心建模与单 / 多相渗流高效求解技术，搭建统一的数据管理与可视化平台，打通“图像处理 - 渗流模拟”全流程。该软件规划六大模块 20 余项关键功能，旨在突破国外软件技术垄断，有效缩短实验周期，为储层评价与生产优化提供核心技术支撑。

三是研发形成三维三相油气藏开发模拟模型、抽油机井生产优化大模型等核心成果。其中，抽油机井生产优化子模型参数规模达 2 亿个，成功支撑中国石油昆仑大模型工况智能诊断场景发布与应用。该场景已在新疆油田多个采油厂及作业区规模化部署，覆盖超 1000 口抽油机井，诊断准确率达到 85%，异常井发现周期从传统3 ～ 5 d缩短至分钟级，人均管井数由3.5口大幅提升至11.5 口。通过故障早期预警，实现了从“故障后维修”到“预防性维护”的转变，显著提升生产效率、降低运营成本、优化人力资源配置。

面向未来，实验室将继续深耕“AI+ 油气”的产业转型路径，全力探索“增储上产”与“减碳降排”协同发展的“双赢”之路，为我国能源行业绿色低碳转型贡献智慧与力量，勇担国家战略科技力量排头兵使命。

专家简介

吕伟峰，博士，教授级高级工程师，博士生导师，提高油气采收率全国重点实验室主任，中国石油勘探开发研究院党委委员、副院长，中国管理科学研究院人才教育培训中心智库专家。主要从事油层物理与渗流力学、提高油气采收率和 CCUS 全产业链相关技术研究。先后主持国家自然科学基金项目 1 项、国家科技重大专项项目1 项、国家重点研发计划项目 1 项、国家重大战略实施和重点领域安全能力建设项目 1 项。获第二十五届孙越崎青年科技奖。

责任编辑：kj005

文章投诉热线:157 3889 8464  投诉邮箱:7983347 16@qq.com