中国非常规油气开发的“一全六化”系统工程方法论.docx

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1、一、引言经过十多年的探索，我国非常规油气开发取得了重要突破和长足进展，主体技术与美国的差距迅速缩小并接近，部分单项技术参数或指标已经达到美国主流水平。但我国非常规油气开发规模与美国相比差距极大，与我国巨大的非常规油气资源相比也极不匹配，且部分非常规油气项目桶油成本居高不下，亟待提高抗风险能力和可持续发展潜力。为此，文章在理论分析和实践先导基础上提出“一全六化系统工程方法论，以期助力中国非常规油气效益开发。二、我国非常规油气勘探开发现状及存在的挑战我国具有丰富的非常规油气资源。根据“十三五全国油气资源评价结果，我国陆上页岩油资源量达2.83XlOH,致密油资源量达1.39X10。t。截至2020

2、年年底,我国己探明页岩油与致密油的地质储量分别为7.580Xl(M及2.758X10t;陆上页岩气资源量达1.22XIOrrV,技术可采资源量为2.2X183m，此外，还有丰富的致密气及煤层气资源。非常规油气资源已经成为国内油气增储上产的最重要现实领域。2019年，国内非常规油气产量己达7.668l(t油当量，占油气总产量的23%,其中非常规气产量占天然气总产量的35%(包括致密砂岩气4.1OxlO】om3、页岩气1.54x101m煤层气5.90X1(?11V)、非常规油产量占国内原油总产量的11%(包括致密油23xlO6t油页岩岩油1.5X1(M、稠油1.5x107。油砂2.0I(M)。根据

3、国家能源局在2021年12月24日召开的2022年全国能源工作会议发布的数据，2021年国内页岩油和页岩气产量及煤层气利用量分别达2.4xl06h2.3IO10m3和7.7IO9m3o非常规油气产量在国内油气总产量占比将逐年增加，其中致密油气和页岩油气产量的年增长量和年增长率远超常规油气资源，在国内油气总产量基本盘和保障国家油气供给安全底线中的重要性也越来越大。但是，在技术、成本、管理和理念四个层次存在的瓶颈性挑战，制约着我国非常规油气资源的效益开发。(一)技术挑战我国以陆相为主的非常规油气资源实现效益开发面临较大技术挑战，主要表现在：基础地质认识不足，建立平面上甜点区(sweetarea)与

4、纵向上甜点段(sweetinterval)分级评价标准规范困难；水平井钻井难度显著提升，表现为优质储层钻遇率低、钻井周期长、工程成本高，制约了大井丛平台立体开发模式的应用和推广；岩性特征、岩石组构、多尺度非均质性和微观渗流机制复杂，储层改造材料和工艺技术的适应性差异大，较大程度上限制了体积压裂效果，提高单井产量和预测最终累积产量(EUR)难度大;薄互层发育、强非均质储层高分辨率、高精度建模难度大，基于混合井型或多层水平井立体开发的精准布井、产能预测及多元协同优化不确定性高，开发方案及部署策略的适应性差异大；数据基础和工程经验相对薄弱，多学科数据存在孤岛现象，设备装备智能化率不高，地下井网系统、

5、地上井场及集输系统、远程作业及决策系统的集成共享技术有待提升。（二）成本挑战非常规油气其地质特性决定了需要持续钻井以维持产能，在全生命周期中需要持续投入大量的资源、人力、技术和资金，因此，只有持续降低桶油成本、不断突破成本极限，才能增强项目抗风险能力和盈利能力。现阶段我国非常规油气开发当量桶油成本较高，与规模效益开发要求还有很大差距。根据国内有关公司报道，在相近钻井深度和水平段长度条件下，国内页岩油井钻井周期和单井建井投资远超北美洲。以页岩油项目完全成本为例，至2020年，鄂尔多斯盆地庆城油田长7页岩油为52美元/桶、准嚼尔盆地吉木萨尔芦草沟组页岩油为72美元/桶，部分地区因处于开发试验初期价

6、格更高达90美元/桶以上。与之对照，2017年以来，美国各大主要致密油/页岩油盆地按年产量归一化桶油成本己经降到50美元/每桶以下，普遍低于WTl原油价格。到2020年，美国致密油/页岩油当量桶油成本再创新低。（）管理挑战以资产项目为基本单元实施全生命周期管理，是国际油公司经过长期实践证明的有效管理模式，也是非常规油气资源效益动用最有效的组织模式。这种模式特别重视开展系统性前期研究，用充足的时间和资金投入产生较大的价值影响，为整个资产项目价值链优化奠定基础（图1）。目前，我国非常规油气开发项目仍然采用传统的学科专业接力式管理，不同阶段、流程和环节之间存在着衔接不畅甚至脱节的问题，及时输入机制、

7、动态反馈机制和适时调整机制不完善，各个学科实现交叉融合的难度大，各专业子系统的局部最优化并不能保证整个系统的全局最优化，尚未实现全生命周期管理，已经不适应非常规油气工业快速反应、及时调整、整体优化的要求（见附录A中的图Sl）。图L油气资产项目成本价值曲线示意图。需强调指出：一个稳定的流程优于无流程。（四）理念挑战与常规油气资源相比，非常规油气资源虽然是一种相对“低品位、劣质化的资源，但是，非常规油气绝不能简单等同于低采收率和低效益。国外的实践表明，非常规油气完全可以获得高采收率；北美洲通过持续降低桶油成本，实现了强震荡油价下非常规油气的规模效益开发。在我国，相当多非常规油气开发项目在油田层面的

8、方案编制甚至总部层面的顶层设计时，将其等同于低采收率、低效益，缺省设定10%以下的采收率，以及在一定油价下较低收益率甚至负收益率，拘泥于还原论层层分解、条块分割方式和传统思维定式，自我限制了发展和创新空间。总体而言，在我国非常规油气效益开发面临的四个层次挑战中，技术挑战是现状、成本挑战是表象、管理挑战是症结、理念挑战是核心（图2）。只有解决理念问题,才能理顺管理症结，才能坚持成本底线思维、实施全生命周期管理、开展全流程优化,进而突破完全成本高的表象。因此,必须以创新的理念为引领，以管理变革为突破口和关键抓手推动管理革命，加速我国非常规油气规模效益开发，保障国内油气供给，服务国家能源安全战略，适

9、应碳达峰碳中和国家战略新要求。对绩效的故略性.决定性和全局性影啊雄东越大理念挑微传统思维向基于系统T程的方法论转变管理携故全生命周期管理、整体和全过程优化成本挑根，导续迭代优化不断降低桶油成本卜限技术挑战发展解决亚颖问题的关谜技术和解决方案图2.我国非常规油气效益开发挑战金字塔”的四个层次。三、非常规油气效益开发一全六化方法论基于系统工程，提出了中国油公司非常规油气效益开发一全六化方法论,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（图3）。图3.“一全六化”系统工程方法论简图。以资产项目为基本单元，在具体操作中实施全生命周期管理，项目

10、投资按照全过程详细核算与评价，以追求关键优化指标最大化。由于非常规油气开发具有独特的地质和工程约束性，在项目推进过程中，需要各部门、各学科、各系统之间相互联系、相互协同，同时与政府、社会、环境及第三方单位密切互动；需要在认识上不断积累更新、技术与管理学习曲线不断迭代进步，并针对关键需求及其动态变化做出快速前瞻性反应与及时调整。“一全六化方法论运用整体思维与辩证思维，从勘探阶段就开始顶层设计，充分聚焦技术、管理、人与市场各个方面，以推动规划、流程和管理机制的优化和创新。本文建议的方法论目的在于以最终采出油气最大化为目标，创新组织各类资源最优化运行，提升我国非常规油气规模效益开发能力。（一）全生命

11、周期管理全生命周期管理涉及在资产项目全过程中实现合理经济指标下最大化采收率的最终目标（图4）,在实施中以边界清晰的资产区块设置独立项目，采用项目单设、投资单列、方案单审、成本单核、产量单计、效益单评并综合考虑底线成本、收益率和采收率的倒逼机制，测算项目全生命周期效益，结合跨责任部门的一体化管理，在从勘探到弃置各阶段可接受的成本偏离条件下（表1）,最优化各子阶段关键任务，真正实现“事前算盈、事中干赢、事后真赢。投克/IKH单井El：R/4收率布井=，（井型.井跳.弁网）优化方向OMFKtH 采收卡 投资IS4.推荐的非常规油气开发金生命周期优化模型。EUR：预测最终累积产量；IRR：内部收益率；

12、/：函数。表1非常规油气开发金生命周期管理框架鼾毁r汾收（接受成本交靖*11*三另探-2O-5OKWJft发成翻直优0贤黛纣价律俳律传-2r-5%AKAiff代末q维需Ma分类it体If的仲鲤IlBfl伏案-IS3S好度11“优初Ut#NL乞两发方室他派策斤笈-o-s%定住开发U好伏&体!技术号经济Wif信号Mfl开启公司或果治厂实IkIftK*Kh.MWX要这代复flM及高索收不实-L及律检依靠坏堆找Hllt金*H退役计划叫科IJt源秘或畀8州方案HMKft非常规油气项目作为一个系统，必须以系统工程的观点分析和认识其整体性、层次性、复杂性、开放性和动态性。在项目中，以点、线、面思路组织多学科

13、交叉和多部门协同，“点厘清关键技术难题，“线确保各阶段和流程的程序连接，“面形成实施和应用机制。以数据融合和知识共享为基础，实现全要素、各阶段、全过程无缝衔接，构建物理-事理-人理系统学习曲线，达到在初级阶段用现有理论和技术组成可靠有效大系统、在高级阶段用先进理论和技术组成高效卓越大系统的目的。为此，提出了一个普适的全生命周期管理概念模型。该模型的X轴定义资产项目各个阶段及其明确的任务清单、Y轴确定研究与规划程序、Z轴对应地质-工程一体化各个关键任务流程。基于大数据和人工智能优化赋能,地质-工程一体化模型和方法贯穿多学科融合、跨部门协同、多目标优化、流程再造、分层次决策和全生命周期优化，从而支

14、持资产项目的全局最优和实现路径最优（图5）。地质工程体化步骤图5.全生命周期管理通用概念模型。（二）一体化统筹一体化统筹围绕掌控资源、建设产能和获得产量三大业务主线，以资产项目为单元，通盘考虑内部系统和外部系统，掌握各系统之间、系统内部各子系统及其要素之间的相互联系和相互作用，开展总体设计和流程规划，在国家油公司现行管理架构和运营架构下建立全新的、可操作的组织管理架构和运行模式，促进跨系统、跨部门、跨学科、跨专业和跨层级的协同。一体化统筹包括六个关键内容：勘探开发一体化、地质工程一体化、地面地下一体化、科研.生产一体化、生产.经营一体化、设计.监督一体化。勘探开发一体化：强化顶层规划、整体布局

15、，随滚动勘探和评价的进展，动态调整开发方案与部署策略，提高决策效率、降低项目技术经济风险。在总结昭通国家页岩气示范区实践的基础上，提出了勘探开发一体化通用路线图（见附录A图S3）,可以针对不同非常规油气类型定制具体和详细的技术内容。地质工程一体化：明确项目各子系统在不同运行阶段的流程和关键要素，打破学科执念、专业壁垒和管理界限，通过迭代学习持续改进全局系统和各子系统，提高方案符合率、技术有效性和作业效率，管控地质不确定性，降低工程风险，支撑全生命周期管理优化（图6）。图6.推荐的地质工程一体化通用流程。地面地下一体化：在首要考虑资源最大化有效动用的同时，兼顾地面人文地理条件、环境生态约束以及由此带来的工程复杂性。从全局角度优化如基地、仓储、供水、电力、运输和道路