习近平总书记强调,基础研究是整个科学体系的源头,是所有技术问题的总机关。油气既是保障国家能源安全的重要战略资源,也是支撑现代工业体系运行的重要基础原料。从生成、运移、聚集到勘探开发,涉及地质演化、储层形成、流体渗流、岩石力学等一系列基础科学问题。我国油气勘探开发不断向深地、深海和非常规领域拓展,一些制约增储上产、降本增效的瓶颈问题,根源在于对相关机理和规律认识不够深入。加强油气基础研究,加快形成自主理论体系和原创技术能力,是保障国家能源安全、实现高水平科技自立自强的重要支撑。
破解工程难题要靠基础研究
当前,我国油气勘探呈现“万米深度、纳米尺度、百年跨度”的新特征。陆上钻探向万米超深层挺进,海上勘探开发向3000米水深拓展,极端高温高压条件下的油气成藏、流体相态和岩石破裂规律亟待重新认识。非常规油气储集空间由微米级进入纳米级,传统流体理论和渗流规律面临新的适用性问题。老油田历经百年开采后,逐步进入高含水、高采出程度的“双高”发展后期,需深入探索有效挖潜剩余油、提高油藏采收率的路径。从地球深部到微观孔隙,再到油田全生命周期,开发对象、环境和研究尺度的深刻变化,让越来越多工程难题必须依靠基础研究的突破来破解。
国际能源科技发展历程表明,能源产业竞争优势往往源于基础研究的长期积累。从20世纪70年代开始,美国持续开展非常规油气形成机理、储层评价和压裂机理研究,逐步形成政府支持、科研机构探索、企业工程验证相衔接的创新体系,推动理论、技术和产业不断成熟。长期积累最终带动美国页岩油气开发效率提高、成本下降,并于2019年由能源净进口国转为能源净出口国。
我国深部油气资源具有温压高、低孔低渗、构造复杂等特征,国外既有理论体系和开发模式并不适用。只有立足我国资源禀赋和工程实际,提炼具有中国特色和世界意义的重大科学问题,加快构建自主基础理论体系,才能带动勘探方法、开发技术和装备能力创新,牢牢掌握油气科技创新和产业发展主动权。
夯实基础急需解决三大问题
近年来,我国油气科技创新取得积极进展,但也要看到,与加快建设能源强国的要求相比,我国油气基础研究仍存在一些问题急需解决。
一是重应用轻基础的状况依然存在。我国油气科技创新总体呈现较强的应用导向,重大科研任务更多以技术指标、装备研制和工程示范为目标,基础科学问题常被拆分、附属于应用项目,随项目完成而阶段性中止,难以形成稳定连续的研究主线。一些高风险、非共识方向也较难获得持续支持。同时,现行奖励、项目、人才等评价机制对可量化的技术成果、工程效益关注较多,对基础理论原创性、长期科学价值以及源头贡献的识别不足。
二是基础研究与工程实践尚未形成有效闭环。工程实践中发现的一些难题仍停留在经验分析和技术优化层面,未能及时凝练为具有普遍意义的科学问题。深层油气相态演化、纳米级孔隙中的流体运移、复杂应力条件下的裂缝扩展等关键问题,仍缺乏基础理论层面的系统研究。同时,高校和科研院所的研究选题较多聚焦学科前沿,对真实地质条件、长期生产数据和工程约束掌握不足,部分成果止步于论文发表或实验室验证。工程实践提出问题、基础研究揭示规律、技术研发形成方案、工程应用检验理论的创新链条尚未有效贯通。
三是跨学科协同攻关能力仍显不足。复杂油气资源勘探开发已经由单一的地质或工程问题,演变为多学科交叉、多过程耦合的系统性问题。现有科研力量分布在不同部门、企业和学科领域,围绕国家重大油气科学问题的统筹不够,跨单位、跨学科的稳定研究团队尚未建立。大型实验设施、岩心样品、生产数据和工程场景开放共享程度不高,掌握工程数据的企业与具有理论方法优势的高校、科研院所难以高效协同。油气研究的基础学科支撑相对薄弱,数学、物理、化学、信息科学等学科融入不够,跨学科创新资源尚未得到有效整合。
从四方面入手强化基础支撑
面向保障国家能源安全的重大需求,坚持系统谋划、协同推进,从战略布局、科产融合、科研组织模式和评价机制等方面综合施策,不断提升原始创新能力,强化油气产业创新发展的基础支撑。
第一,强化战略布局,提升基础研究持续积累能力。围绕我国油气资源接续和能源安全战略需求,加强基础研究顶层设计,面向中长期发展持续凝练未来勘探开发面临的重大科学问题,动态明确重点方向、推进路径和支持机制。推动基础研究类项目与重点研发计划、重大科技专项和企业研发活动协同布局,加强不同科研任务之间的衔接。对具有战略意义、需要长期积累的基础研究方向实施稳定支持、滚动部署和持续评估,引导科研组织由项目驱动向重大科学问题持续攻关转变,不断增强基础研究的连续性和积累性。
第二,推动科学探索与工程实践双向贯通,促进科技创新与产业创新深度融合。健全高校、科研院所与企业共同研判重大共性瓶颈的机制,将工程实践中具有普遍意义的问题转化为基础研究任务,并推动基础理论成果进入技术研发和工程验证环节。通过共同凝练科学问题、共同设计科研任务、共同配置创新资源,形成产业需求牵引科学探索、科学发现引领技术变革的良性循环。
第三,创新科研组织方式,提升重大科学问题体系化攻关能力。围绕油气领域重大科学问题,发挥国家战略科技力量引领作用,促进高校、科研院所与骨干企业优势互补,建设跨学科、跨单位、相对稳定的协同攻关团队。依托现有优势平台加强跨学科团队建设,推动地球科学与数学、物理、化学、力学、材料和信息科学深度交叉。完善科研设施、岩心样品、科学数据和工程场景开放共享机制,在保障国家安全和商业秘密的前提下,促进创新资源跨部门、跨单位、跨学科高效配置,为人工智能等新方法在油气研究中的应用提供高质量数据和专业知识支撑。
第四,进一步完善评价激励机制,激发基础研究创新活力。推进分类评价,纠正简单以技术指标和短期工程效益评价基础研究成果的做法,对基础研究实行长周期评价和代表性成果评价,更加重视原创理论、研究方法、科学数据及其源头贡献。完善科技奖励发现、提名和评价机制,加强对油气重大工程背后基础理论突破的识别,充分体现基础研究对技术进步和产业发展的支撑作用。
作者:刘传斌,系中国石油大学(北京)教授
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