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本文選自《中國工程院學報》《Engineering》 2022年第11期

作者：李國新，冼成剛，劉鶴來源：中國非常規(guī)油氣經(jīng)濟開發(fā)“一機六檔”系統(tǒng)工程方法[J].工程，2022，18(11):105-115.

編者注

我國非常規(guī)油氣資源豐富，油氣勘探開發(fā)已進入“非常規(guī)油氣并舉”時代。非常規(guī)油氣已成為我國油氣增儲上產最重要的現(xiàn)實資源，是我國油氣工業(yè)長遠發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。然而，目前非常規(guī)油氣的生產規(guī)模與巨大的資源量和快速增長的探明地質儲量不匹配。技術、成本、管理、理念等方面的挑戰(zhàn)制約了非常規(guī)油氣資源規(guī)模效益開發(fā)，亟需提高抗風險能力和可持續(xù)發(fā)展?jié)摿?。中國工程院劉鶴院士研究團隊在《中國工程院學報《Engineering》2022年第11期發(fā)表文章《中國非常規(guī)油氣開發(fā)的“一全六化”系統(tǒng)工程方法論》。文章基于系統(tǒng)工程，提出“一- “六六”非常規(guī)油氣效益開發(fā)方法論，包括全生命周期管理、一體化規(guī)劃、專業(yè)協(xié)同、市場化運作、社會化支持、數(shù)字化管理和綠色發(fā)展七大要素。 “六個現(xiàn)代化”系統(tǒng)工程方法在吉木薩爾陸相頁巖油等國家示范區(qū)得到了很好的應用。文章指出，在“非常規(guī)并不意味著低效率”、“非常規(guī)并不意味著回收率低”等顛覆性觀點下，管理者和開發(fā)專家必須始終將效率目標根植于心，必須以觀念轉變，實現(xiàn)大幅降本增效，引領技術發(fā)展。通過實施“一全面、六化”，提質增效、降低桶油成本、大幅提高采收率和綠色發(fā)展，實現(xiàn)資源規(guī)?；咝Ю?、年產量大幅提升，將極大拓展非常規(guī)油氣開發(fā)空間，服務國家油氣供應安全和國家“雙碳戰(zhàn)略”。此外，從國家石油公司發(fā)展空間、發(fā)展利益、發(fā)展戰(zhàn)略等多個維度，“一全面、六現(xiàn)代化”方法論也體現(xiàn)了非常規(guī)油氣開發(fā)體系分層耦合優(yōu)化的要求。

一、簡介

經(jīng)過十多年的探索，我國非常規(guī)油氣開發(fā)取得了重要突破和重大進展。主要技術與美國的差距迅速縮小并正在逼近，部分單項技術參數(shù)或指標已達到美國主流水平。但我國非常規(guī)油氣開發(fā)規(guī)模卻遠遠落后于美國。與我國龐大的非常規(guī)油氣資源也極不相符。此外，一些非常規(guī)油氣項目的桶油成本仍然居高不下。迫切需要提高抗風險能力和可靠性。可持續(xù)發(fā)展?jié)摿?。為此，本文提出基于理論分析和實踐指導的“一綜六信息”系統(tǒng)工程方法，以促進我國非常規(guī)油氣的效益性開發(fā)。

2、我國非常規(guī)油氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及存在挑戰(zhàn)

我國非常規(guī)油氣資源豐富。根據(jù)“十三五”全國油氣資源評價結果，我國陸上頁巖油資源量為2.831010t，致密油資源量為1.391010t。截至2020年底，我國頁巖油、致密油探明地質儲量分別為7.580108t、2.758109t；陸上頁巖氣資源量1.221014 m3，技術可采資源量2.21013 m3。此外，還有豐富的致密氣、煤層氣資源。非常規(guī)油氣資源已成為國內油氣增儲上產最重要的實踐領域。 2019年，國內非常規(guī)油氣產量達到7.668107 t油當量，占油氣總產量的23%，其中非常規(guī)天然氣產量占天然氣總產量的35%（其中致密砂巖氣4.10） 1010 m3、頁巖氣1.541010 m3、煤層氣5.90109 m3），非常規(guī)石油產量占國內原油總產量的11%（其中致密油2.3106 t、油頁巖油1.5106 t） 、重油1.5107t、油砂2.0106t）。國家能源局在2021年12月24日召開的“2022年全國能源工作會議”上公布的數(shù)據(jù)顯示，2021年國內頁巖油、頁巖氣產量和煤層氣利用量分別達到2.4106t和2.3。 1010 立方米和7.7 109 立方米。非常規(guī)油氣產量占國內油氣總產量的比重將逐年提高。致密油氣和頁巖油氣產量的年增長率和年增長率均遠遠超過常規(guī)油氣資源。將對國內油氣基礎生產發(fā)揮關鍵作用，保障國家油氣供應安全。盈利也變得越來越重要。但技術、成本、管理、理念四個層面的瓶頸挑戰(zhàn)制約著我國非常規(guī)油氣資源的高效開發(fā)。 （一）技術挑戰(zhàn)我國非常規(guī)油氣資源主要分布在陸相，實現(xiàn)效益開發(fā)面臨較大技術挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在：基礎地質認識不足，平面上建立“甜點區(qū)”和縱向“甜蜜區(qū)間”分級評價標準難以標準化； ? 水平井鉆探難度明顯增加，表現(xiàn)為優(yōu)質油藏鉆遇率低、鉆井周期長、工程成本高，制約了大型井叢平臺三維發(fā)展模式的應用和推廣； ? 巖性特征、巖石組構、多尺度非均質性和微滲流機制復雜，儲層改造材料和工藝技術適應性差異較大，極大限制了體積壓裂效果，單井產量難以提高并預測最終累計產量（EUR）；? 薄互層和高度非均質儲層難以高分辨率、高精度建模，基于混合井型或多層水平井的三維開發(fā)，存在較高的建模難度。精準布井、產能預測和多維度協(xié)同優(yōu)化存在不確定性，開發(fā)方案和部署策略適應性差異較大； ? 數(shù)據(jù)基礎和工程經(jīng)驗相對薄弱，多學科數(shù)據(jù)存在“孤島”現(xiàn)象，智能化裝備率不高。地下井網(wǎng)系統(tǒng)、地上井場及集輸系統(tǒng)、遠程操作與決策系統(tǒng)的集成共享技術有待完善。 （2）成本挑戰(zhàn)非常規(guī)油氣的地質特征決定了需要持續(xù)鉆探以維持產能，整個生命周期需要持續(xù)投入大量的資源、人力、技術和資金。因此，只有不斷降低每桶油的成本，不斷突破成本極限，才能增強項目的抗風險能力和盈利能力?，F(xiàn)階段我國非常規(guī)油氣開發(fā)每桶油當量成本較高，距離規(guī)模效益的開發(fā)要求還存在較大差距。據(jù)國內相關公司報道，在鉆井深度和水平段長度相似的條件下，國內頁巖油井的鉆井周期和單井建設投資遠遠超過北美。

以頁巖油項目完整成本為例，到2020年，鄂爾多斯盆地青城油田長7頁巖油將達到52美元/桶，準噶爾盆地吉木薩爾蘆草溝組頁巖油將達到52美元/桶。為72美元/桶。由于處于開發(fā)和測試初期，價格高達90美元/桶以上。相比之下，2017年以來，美國主要致密油/頁巖油盆地石油標準化桶成本按年產量已降至50美元/桶以下，普遍低于WTI原油價格。到2020年，美國致密油/頁巖油每桶成本再創(chuàng)新低。 （3）管理挑戰(zhàn)以資產項目為基本單元實施全生命周期管理，是國際石油公司經(jīng)過長期實踐證明的有效管理模式，也是非常規(guī)油氣高效利用最有效的組織模式資源。該模型特別注重系統(tǒng)性的前期研究，利用充足的時間和資金投入產生更大的價值影響，為整個資產項目價值鏈的優(yōu)化奠定基礎（圖1）。目前，我國非常規(guī)油氣開發(fā)項目仍采用傳統(tǒng)的學科專業(yè)接力管理。不同階段、流程、環(huán)節(jié)之間存在銜接不暢甚至脫節(jié)的問題。及時投入機制、動態(tài)反饋機制、及時調整機制還不完善。各學科之間很難實現(xiàn)交叉融合。各個專業(yè)子系統(tǒng)的局部優(yōu)化并不能保證整個系統(tǒng)的全局優(yōu)化。全生命周期管理尚未實現(xiàn)，不再適合非常規(guī)油氣行業(yè)的快速響應、及時調整、整體優(yōu)化。要求（參見附錄A 中的圖S1）。

圖1 油氣資產項目成本價值曲線示意圖。需要強調的是，穩(wěn)定的流程總比沒有流程好。 （四）理念挑戰(zhàn)與常規(guī)油氣資源相比，非常規(guī)油氣資源屬于相對“低品位、劣質”的資源。但非常規(guī)油氣不能簡單等同于采收率低、效率低。國外實踐表明，非常規(guī)油氣完全可以實現(xiàn)高采收率；北美在油價劇烈波動的情況下，通過不斷降低每桶石油成本，實現(xiàn)了非常規(guī)油氣的規(guī)模效益開發(fā)。在我國，不少非常規(guī)油氣開發(fā)項目在油田層面的規(guī)劃甚至總部層面的頂層設計中都被等同于“采收率低、效率低”。默認恢復率設置為低于10%。以及一定油價下的低收益甚至負收益，還原主義的層層分解、條塊化和傳統(tǒng)思維模式的僵化，自我限制了發(fā)展和創(chuàng)新的空間?？傮w來看，我國非常規(guī)油氣經(jīng)濟發(fā)展面臨的四個層面的挑戰(zhàn)中，技術挑戰(zhàn)是現(xiàn)狀，成本挑戰(zhàn)是表象，管理挑戰(zhàn)是癥結，觀念挑戰(zhàn)是核心（圖2）。只有解決理念問題，才能理順管理癥結，堅持成本底線思維，實施全生命周期管理，進行全流程優(yōu)化，進而突破高成本的表象。因此，必須以創(chuàng)新理念為引領，以管理改革為突破口和關鍵抓手，推進管理革命，加快我國非常規(guī)油氣規(guī)模高效開發(fā)，保障國內石油供應。供氣、服務國家能源安全戰(zhàn)略、適應“碳達峰”“碳中和”是國家戰(zhàn)略的新要求。

圖2 我國非常規(guī)油氣效益發(fā)展“挑戰(zhàn)金字塔”的四個層次。

三、非常規(guī)油氣效益開發(fā)“一全六化”方法論

基于系統(tǒng)工程，提出中國石油天然氣集團公司非常規(guī)油氣效益開發(fā)“一對六”方法論，包括全生命周期管理、統(tǒng)籌規(guī)劃、專業(yè)協(xié)同、市場化運作、社會化七大要素。支撐、數(shù)字化管理和綠色發(fā)展（圖3）。

圖3.“一個完整的六個現(xiàn)代化”系統(tǒng)工程方法的簡化圖。以資產項目為基本單元，在具體運營中實施全生命周期管理，根據(jù)全流程詳細計算和評估項目投資，以實現(xiàn)關鍵優(yōu)化指標的最大化。由于非常規(guī)油氣開發(fā)具有獨特的地質和工程約束，在項目推進過程中，需要各部門、各學科、各系統(tǒng)相互銜接、協(xié)調，同時需要與政府密切互動。社會、環(huán)境、第三方單位。要不斷積累和更新知識，持續(xù)迭代完善技術和管理學習曲線，針對關鍵需求及其動態(tài)變化做出快速前瞻響應、及時調整。 “六個現(xiàn)代化”方法論運用整體思維、辯證思維，從探索階段就開始頂層設計，充分聚焦技術、管理、人員、市場等各個方面，推動規(guī)劃、流程、技術的優(yōu)化創(chuàng)新。管理機制。本文提出方法論的目的是最大限度地提高油氣最終產量，創(chuàng)新組織各類資源優(yōu)化運行，以規(guī)模效益提高我國非常規(guī)油氣開發(fā)能力。 （1）全生命周期管理全生命周期管理是指在資產項目全過程中，在合理的經(jīng)濟指標下實現(xiàn)回收最大化的最終目標（圖4）。實施過程中，資產區(qū)塊內設置獨立項目，邊界清晰。采用“單項設計、單項投資、單項方案審查、單項成本核定、單項生產測算、單項效益評估”的逆向倒逼機制，綜合考慮底線成本、產量和回收率，測算項目效益。項目全生命周期，結合跨責任部門的一體化管理，從勘探到處置各階段在可接受的成本偏差條件下，優(yōu)化各子階段的重點任務（表1），真正實現(xiàn)“事前算利，事中制勝”。努力，然后真正獲勝”。

圖4. 非常規(guī)油氣開發(fā)推薦的生命周期優(yōu)化模型。歐元：預測最終累計產量； IRR：內部收益率； f：函數(shù)。表1 非常規(guī)油氣開發(fā)全生命周期管理框架

CCUS:碳捕獲、利用和封存； EOR: 提高采收率。非常規(guī)油氣項目作為一個系統(tǒng)，必須從系統(tǒng)工程的角度分析和理解其完整性、層次性、復雜性、開放性和動態(tài)性。項目中，按照“點、線、面”的思路組織多學科跨學科、多部門協(xié)作。 “點”明確關鍵技術問題，“線”保證各階段、各流程的程序銜接，“面”形成實施應用機制?；跀?shù)據(jù)融合和知識共享，實現(xiàn)各要素、階段、過程的無縫連接，構建物理-物理-人文系統(tǒng)的學習曲線，達到利用現(xiàn)有理論和技術形成可靠、可靠的目標。有效的大系統(tǒng)初級階段和高級階段的目的是利用先進的理論和技術形成高效、優(yōu)秀的大系統(tǒng)。為此，提出了通用的生命周期管理概念模型。模型的X軸定義了資產項目的各個階段及其明確的任務清單，Y軸確定了研究和規(guī)劃程序，Z軸對應了地質工程一體化的每個關鍵任務過程?；诖髷?shù)據(jù)和人工智能優(yōu)化賦能，地質工程一體化模型和方法貫穿多學科融合、跨部門協(xié)作、多目標優(yōu)化、流程再造、分層決策和全生命周期優(yōu)化，支撐地質工程地質工程一體化模型和方法的應用。資產項目整體優(yōu)化。優(yōu)化并獲得最優(yōu)路徑（圖5）。

圖5. 全生命周期管理的一般概念模型。 （2）綜合規(guī)劃綜合規(guī)劃圍繞控制資源、建設產能、獲取產出三大業(yè)務線，以資產項目為單位，綜合考慮內外部系統(tǒng)，掌握系統(tǒng)之間、系統(tǒng)內子系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間的關系。其要素之間互聯(lián)互通，進行總體設計和流程規(guī)劃，在國家石油公司現(xiàn)有管理架構和運營架構下，建立新的、可操作的組織管理架構和運營模式，推進跨系統(tǒng)、跨部門，以及跨學科、跨專業(yè)、跨級別的交叉協(xié)作（參見附錄A中的圖S2）。一體化規(guī)劃包括勘探開發(fā)一體化、地質工程一體化、地面地下一體化、科研生產一體化、生產經(jīng)營一體化、設計監(jiān)理一體化六大重點內容。 ? 勘探開發(fā)一體化：加強頂層規(guī)劃和總體布局，隨著勘探評價滾動進展，動態(tài)調整開發(fā)規(guī)劃和部署策略，提高決策效率，降低項目技術經(jīng)濟風險。在總結昭通國家頁巖氣示范區(qū)實踐的基礎上，提出了勘探開發(fā)一體化總體路線圖（見附錄A，圖S3），可針對不同非常規(guī)油氣類型量身定制具體詳細的技術內容。 ? 地質工程一體化：明確項目不同運營階段各子系統(tǒng)的流程和關鍵要素，打破學科執(zhí)念、專業(yè)壁壘和管理邊界，通過迭代學習不斷完善整體系統(tǒng)和各子系統(tǒng)，提高方案合規(guī)性率、技術有效性和運營效率，管理地質不確定性，降低工程風險，并支持全生命周期管理優(yōu)化（圖6）。

圖6. 地質工程一體化推薦的一般流程。 ? 地上地下一體化：在最大限度地有效利用資源的同時，首要考慮的是地面的人文地理條件、環(huán)境生態(tài)約束以及由此帶來的工程復雜性。從全局角度優(yōu)化基地、倉儲、供水、電力、交通、道路等基礎設施布局，加強地面子系統(tǒng)、環(huán)境子系統(tǒng)、供應鏈子系統(tǒng)與總體發(fā)展規(guī)劃的協(xié)調性和動態(tài)靈活性，從而提高項目安全能力并降低相關成本。 ? 科研生產一體化：專門針對該項目建立多學科綜合研究團隊，支撐從勘探到開發(fā)利用全流程的優(yōu)化?？蒲腥藛T應盡可能靠前部署，融入生產一線，與各工程子系統(tǒng)緊密結合，及時互動。根據(jù)重大現(xiàn)場需求和實施變化，整合內外部研究力量開展階段性研究，及時高效調整研究重點，進一步提高解決方案部署水平和項目實施效率（圖7）。

圖7 多學科研究與運行協(xié)同工作框架。 ? 生產運營一體化：遵循項目全生命周期的總體質量要求和關鍵指標，以基層ERP系統(tǒng)為抓手，從頂層設計、計劃部署到各項工程運營，精細化計劃設計、過程控制和成本管理，不斷提高經(jīng)濟效益，降低成本，增強抗風險能力和盈利能力。 ? 設計監(jiān)理一體化：運用強有力的監(jiān)理手段，嚴格落實、高質量落實相關技術方案；石油公司確保經(jīng)過系統(tǒng)論證和決定的項目計劃得到毫不妥協(xié)的實施；加強過程管理和監(jiān)督監(jiān)督控制，確保任務明確、責任明確、反饋迅速、決策及時。 （3）專業(yè)協(xié)作一個非常規(guī)油氣開發(fā)項目通常需要多個專業(yè)子公司、多個單位和部門共同完成。來自不同方面的人員具有不同的專業(yè)背景和經(jīng)歷，涉及多個服務團隊、多個專業(yè)流程、數(shù)十項業(yè)務活動、數(shù)百個工作環(huán)節(jié)或工作流程，此外還要支持集中營地、鉆完井壓裂材料、通訊網(wǎng)絡、應急救援等。因此，必須對技術方案和實施流程進行優(yōu)化組合，有針對性地選擇專業(yè)服務團隊，在資源共享、技術共享、必須實行流程共享，才能大幅提高項目效率和效果，保護相關服務方的利益。附錄A圖S4是壓裂子系統(tǒng)專業(yè)協(xié)作示意圖。它包括多個業(yè)務流程，每個業(yè)務流程又包含多個業(yè)務活動，每個業(yè)務活動又包含多個工作流。 （四）市場化運作：充分發(fā)揮市場在資源配置中的決定性作用，大力組織推進市場化運作，既是國家改革的方向，也是非常規(guī)產業(yè)盈利發(fā)展的必然選擇石油和天然氣。從我國非常規(guī)油氣開發(fā)體系來看，必須建立運營商與服務商利益共享、風險共擔、合作共贏的理念和機制，培育市場化的良性競爭環(huán)境。石油公司首先要開放內部技術服務市場，石油公司之間也要逐步開放技術服務市場。最終，各石油公司必須逐步向社會開放其非常規(guī)油氣領域的技術服務市場。以資產項目為基礎，創(chuàng)新管理機制、考核評價體系和商業(yè)模式，確保優(yōu)質高效的服務，促進各利益相關方和參與者共同發(fā)展，共同實現(xiàn)各方降本增效，形成市場化運作的協(xié)同范式。 （五）社會支持依托地方政府和社會“輕量化”管理，是實現(xiàn)非常規(guī)油氣效益開發(fā)的重要舉措。開發(fā)項目的運作模式要求充分利用社會網(wǎng)絡和公共資源獲得專業(yè)服務，提高基礎設施支撐能力，優(yōu)化供應鏈配置，獲得公眾支持，避免形成“大綜合、小綜合”但缺乏專業(yè)性和效率。 Febi的自循環(huán)支持服務體系。充分利用社會支持，從外部獲得高效率、高質量的服務成為一種理念和項目運作常態(tài)，從購買設備和產品到購買服務或租賃服務，從內部完全獨立到完全依賴可靠服務提供商將部分投資轉化為成本，并盡可能減少項目的固定資產投入。 （六）數(shù)字化管理數(shù)字化、數(shù)字化智能化正在推動社會和行業(yè)加速變革。組織管理架構和流程優(yōu)化再造的相應變化，使油氣行業(yè)的快速響應能力成倍甚至提高了數(shù)量級。運營效率和決策可靠性。

與2014年相比，2020年美國頁巖油氣產量增長近一倍，數(shù)字化智能在大幅提高勞動生產率和運營效率、降低成本方面發(fā)揮了關鍵作用。我國油氣行業(yè)數(shù)字化目前正處于快速發(fā)展階段。實施非常規(guī)油氣項目全面數(shù)字化建設，應基于數(shù)字油氣田和大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，實現(xiàn)全面的知識感知與發(fā)現(xiàn)、自動化生產、實時監(jiān)測與診斷、預測預警、協(xié)同研究、全生命周期多目標多層次優(yōu)化、一體化運營、節(jié)能碳減排、智能決策。在大數(shù)據(jù)和人工智能賦能驅動下，推動生產方式、管理架構、運營模式和流程模式再造更加高效、優(yōu)質。附錄A 中的圖S5 提出了非常規(guī)石油和天然氣開發(fā)項目的簡化數(shù)字管理架構。 （七）綠色發(fā)展綠色發(fā)展是新時代油氣行業(yè)的重要使命。與常規(guī)油氣項目相比，非常規(guī)油氣項目由于需要持續(xù)高強度的鉆井和壓裂，面臨著更大的環(huán)境壓力和碳減排壓力。在“碳達峰”和“碳中和”的硬約束下，非常規(guī)油氣項目必須從一開始就樹立綠色發(fā)展理念，通過技術進步和管理轉型，實現(xiàn)項目與自然環(huán)境的和諧統(tǒng)一。綠色發(fā)展體現(xiàn)在五個方面：清潔生產過程，應用綠色環(huán)保材料和清潔生產技術，從源頭上減少廢物產生； 廢棄物資源化利用，確保廢水、固體廢棄物、廢氣等資源的循環(huán)利用和“無廢”工程建設； 集約化道路用地，大力推廣大井叢平臺開發(fā)方式，實現(xiàn)標準化建設和井場一體化、預制化建設； 場地生態(tài)建設，加快油氣田、礦區(qū)綠化和生態(tài)恢復，開展碳匯林和碳中和林建設； 產業(yè)鏈低碳化，通過技術裝備的完善升級和數(shù)字化智能賦能、項目建設和運營流程的閉環(huán)改造、綠色新能源替代項目建設和運營能源等一系列推動非常規(guī)油氣項目與二氧化碳封存利用（CCUS）融合，實現(xiàn)節(jié)能降耗、節(jié)約水資源、溫室氣體和揮發(fā)性有機物（VOC）減排。

四、“一個完整六化”系統(tǒng)工程方法論對非常規(guī)油氣效益開發(fā)的意義

非常規(guī)油氣開發(fā)是一個由眾多跨學科、跨領域、跨層次組成部分相互聯(lián)系、相互依存、相互制約、相互作用的復雜系統(tǒng)。要實現(xiàn)非常規(guī)油氣的盈利開發(fā)，必須遵循系統(tǒng)工程方法。 “一個全面、六個現(xiàn)代化”理念的提出，是非常規(guī)油氣開發(fā)系統(tǒng)工程方法論的具體體現(xiàn)，主要體現(xiàn)在以下四個方面。 （一）“一、全、六現(xiàn)代化”體現(xiàn)了非常規(guī)油氣開發(fā)體系的完整性。非常規(guī)油氣開發(fā)項目主要涉及國家石油公司勘探生產板塊和工程服務板塊兩個內部系統(tǒng)和外部系統(tǒng)。每個系統(tǒng)又可以進一步細分為無數(shù)相關的子系統(tǒng)。工程生產方面，涉及規(guī)劃、地質、評價、鉆井、采油、地面、運營、維護等專業(yè)領域的業(yè)務活動；在組織管理方面，涉及設計單位、科研院所、技術服務機構、鉆井工程企業(yè)、開發(fā)公司、油田建設、采油單位、政府機構等職能機構；外部環(huán)境系統(tǒng)涉及地方政府、服務企業(yè)、環(huán)境生態(tài)、基礎設施、物流運輸、物資保障等利益相關者。項目中各部分通過一體化規(guī)劃、專業(yè)協(xié)作、社會化運作，相互作用、相互依存、分工協(xié)作、一體化發(fā)展，共同促進項目整體優(yōu)化。非常規(guī)油氣開發(fā)項目也是一個共生系統(tǒng)項目。通過實施“一全面、六化”，進行要素重組、系統(tǒng)優(yōu)化整合，構建互利共生、一體化共生模式和環(huán)境，實現(xiàn)“1+12”系統(tǒng)涌現(xiàn)效應；各利益相關方通過包容協(xié)調、合作共贏，促進自身發(fā)展，增強共同利益的“蝴蝶效應”，體現(xiàn)了整體優(yōu)化思維和系統(tǒng)工程整體性原則。 （二）“一全六化”實現(xiàn)非常規(guī)油氣開發(fā)體系分層優(yōu)化。非常規(guī)油氣開發(fā)項目包括多個子系統(tǒng)，如鉆完井工程子系統(tǒng)、壓裂工程子系統(tǒng)等，以及較低層次。元素；同時，它是國有大型企業(yè)整個油氣勘探生產體系的一個子系統(tǒng)，進一步服務于國家油氣供應安全的復雜系統(tǒng)，具有鮮明的層次體系結構。 “六化一全”針對非常規(guī)油氣開發(fā)系統(tǒng)跨學科、跨領域、跨層次的普遍特點，優(yōu)化系統(tǒng)層次結構，確保各子系統(tǒng)各司其職、高效運轉高質量，實現(xiàn)我國非常規(guī)油氣開發(fā)體系。規(guī)范油氣開發(fā)規(guī)模效益。我國油氣勘探開發(fā)進入“常規(guī)與非常規(guī)油氣并舉”時代。非常規(guī)油氣資源是我國穩(wěn)定原油產量、擴大天然氣產量最現(xiàn)實、最重要的增量部分。它們是我國油氣工業(yè)長遠發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。非常規(guī)油氣資源產量占國內油氣年產量的比重將逐年增加。通過實施“一全面、六化”，提質增效、降低桶油成本、大幅提高采收率和綠色發(fā)展，實現(xiàn)資源規(guī)?；咝Ю?、年產量大幅提升，將極大拓展非常規(guī)油氣開發(fā)空間，服務國家油氣供應安全和國家“雙碳戰(zhàn)略”。此外，從國家石油公司發(fā)展空間、發(fā)展利益、發(fā)展戰(zhàn)略等多個維度，“一全面、六現(xiàn)代化”方法論也體現(xiàn)了非常規(guī)油氣開發(fā)體系分層耦合優(yōu)化的要求。

（三）“一全六化”有效應對非常規(guī)油氣開發(fā)體系的復雜性。非常規(guī)油氣開發(fā)系統(tǒng)除了其固有的復雜性外，還包括系統(tǒng)的整體和局部、子系統(tǒng)的結構和要素及其定性和定量的模型演化，子系統(tǒng)和要素之間的相互作用存在不確定性、非線性和模糊性。我國非常規(guī)油氣開發(fā)也有其特殊的復雜性。首先，我國非常規(guī)油氣“多源、多階段、多方向”的地質特征，給開發(fā)帶來了巨大的理論和技術挑戰(zhàn)；古龍純頁巖油開發(fā)尚無先例，因此山脊高原英雄山型頁巖油也不同于其他，適應性理論和技術已進入“無人區(qū)”。其次，在組織管理上，主要沿襲目前常規(guī)油氣開發(fā)項目的模式，各階段由不同部門負責；同一部門不同專業(yè)背景的員工和專家沒有有效的協(xié)作，缺乏互動和溝通；管理實行層層落實。垂直管理，規(guī)劃方案為各子系統(tǒng)、下屬部門、下屬單位在不同階段或時間段設定獨立的目標（圖1）。同時，國家石油公司勘探生產子系統(tǒng)與工程技術子系統(tǒng)由于歷史原因，關聯(lián)交易較為扎實，缺乏彈性和靈活性，也值得關注。三是我國非常規(guī)油氣開發(fā)項目外部環(huán)境約束更為復雜，需要考慮油氣供應的長期穩(wěn)定、對當?shù)貒窠?jīng)濟發(fā)展的支撐、環(huán)境生態(tài)的承載能力以及約束條件等?；A設施。針對這些復雜性，“一整體六化”方法論通過全生命周期管理和一體化規(guī)劃，實現(xiàn)時間和空間維度的整體優(yōu)化，協(xié)調整體與部分的關系，用專業(yè)協(xié)作打破學科。專業(yè)和領域壁壘，加強交叉融合，利用市場化運作和社會化支持與外部系統(tǒng)構建共生發(fā)展，利用數(shù)字化管理全面整合基礎理論和技術系統(tǒng)、組織管理系統(tǒng)、知識經(jīng)驗系統(tǒng)，將物理、事物、人理及其相互作用統(tǒng)一起來，運用綠色低碳可持續(xù)發(fā)展的理念，實現(xiàn)人與自然的和諧共處。 （四）適應復雜系統(tǒng)的“一、六化”開放性。非常規(guī)油氣開發(fā)系統(tǒng)也是一個對外部環(huán)境和其他系統(tǒng)開放的系統(tǒng)，主要體現(xiàn)在幾個方面。一是非常規(guī)油氣開發(fā)項目固有的開發(fā)模式。首先，需要不斷降低桶油成本，增強項目的抗風險能力，其次需要不斷完善理論技術體系和組織管理體系；其次，需要連續(xù)鉆孔。為了實現(xiàn)油田、盆地、行業(yè)層面預期的穩(wěn)產目標，在此過程中需要持續(xù)大規(guī)模的人力、技術、資金和資源投入，需要大量的數(shù)據(jù)信息、知識和信息。經(jīng)驗、理論和技術就產生了。三是各子系統(tǒng)、各學科、各專業(yè)、各領域需要共享數(shù)據(jù)信息、知識經(jīng)驗，相互反饋，不斷優(yōu)化。例如，大井叢平臺多層立體開發(fā)的出現(xiàn)，需要轉變開發(fā)理念，轉變方案優(yōu)化模式，創(chuàng)新發(fā)展鉆完井工程、壓裂生產等工程技術，建立適應性組織管理體系和相關流程。非常規(guī)油氣開發(fā)必須充分適應社會和行業(yè)的發(fā)展趨勢和需求變化，充分利用大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術，學習和利用其他行業(yè)的先進技術和組織管理經(jīng)驗，加強和提高系統(tǒng)學習能力，更加有效地保證規(guī)模經(jīng)濟的發(fā)展。

“一全面六化”方法論倡導運營商和服務商共生共贏的發(fā)展模式，強調新型組織管理方法的構建，通過迭代優(yōu)化建立各種學習曲線，適應非常規(guī)石油和天然氣的開放要求。天然氣開發(fā)系統(tǒng)?？傊?，“一個完整的六個現(xiàn)代化”方法論以非常規(guī)油氣開發(fā)體系的完整性、層次性、復雜性、開放性為目標，旨在通過把握全局、整體優(yōu)化來解決問題。這是一種從定性到定量的綜合方法。集成系統(tǒng)工程思想和方法。遵循多學科多領域、宏觀與微觀相結合、整體與局部相結合、理論技術與知識經(jīng)驗相結合、工程生產與組織管理相結合的原則，有效保障了規(guī)?；咝Оl(fā)展。非常規(guī)石油和天然氣。規(guī)劃、決策、部署、實施的科學性、預見性、適應性、有效性和準確性。著眼整體，統(tǒng)籌兼顧，從局部入手，協(xié)調各方，力爭用最少的人力、物力、財力，在最短的時間內實現(xiàn)當前條件下實施方案的總體目標和優(yōu)化；通過系統(tǒng)學習，理論技術體系、組織管理體系、知識經(jīng)驗體系不斷迭代更新，實現(xiàn)全生命周期條件下的動態(tài)優(yōu)化。

5. 應用案例：吉木薩爾地面照片頁面

巖油示范區(qū) （一）項目概況吉木薩爾凹陷面積1170 km2，2010年實現(xiàn)了陸相頁巖油勘探突破，其后獲批建設我國第一個國家級頁巖油示范區(qū)。經(jīng)過10年“三起三落”的曲折探索，到2020年示范區(qū)未能完全達到“技術上可行，經(jīng)濟上也必須可行”的要求，未能實現(xiàn)效益開發(fā)的整體性突破。從2020年開始，中國石油天然氣股份有限公司新疆油田分公司轉變思路和機制，運用“一全六化”系統(tǒng)工程方法論，在2021年實施的58號小井距立體開發(fā)平臺，從管理、技術到經(jīng)濟指標上取得了決定性突破，掌握了打開全面效益開發(fā)大門的技術和管理兩把鑰匙。（二）“一全六化”系統(tǒng)工程方法論主要實踐示范區(qū)以“底線油價、效益倒算”的原則，按照全生命周期管理模式的要求，在管理組織架構、目標、方法和手段各個方面進行變革；在全生命周期組織管理架構下，組建頁巖油項目經(jīng)理部，按照系統(tǒng)工程項目管理原則推進技術方案到生產實施的一體化統(tǒng)籌；以頁巖油項目經(jīng)理部為核心，從管理線和技術線對利益相關方在技術、經(jīng)濟、安全環(huán)保、社會責任等目標上實施整體權衡，充分發(fā)揮專業(yè)隊伍在其專業(yè)領域的優(yōu)勢，實現(xiàn)跨部門、跨層級和跨領域的專業(yè)化協(xié)同。示范區(qū)突破了傳統(tǒng)關聯(lián)交易的桎梏，對各項服務需求推行系統(tǒng)內和系統(tǒng)外的全面市場化，推進“不限額、不封頂、不托底、責權利對等”的競爭機制，加快和持續(xù)培育良性競爭市場；地方政府、本地企業(yè)和當?shù)爻邪淘诨A設施、供水供電、道路交通、后勤保障、倉儲物流等提供公共支撐和社會化服務，降低成本、重復利用資源、節(jié)能降耗，同時減輕環(huán)保壓力。示范區(qū)打造數(shù)字化油田，覆蓋從建產到生產全過程，大幅度降低了操作成本，提高了快速決策與響應能力及管理效率，有力保障了“低能耗、低風險、低人工、高效率、高可靠性”的目標；著力打造綠色環(huán)保低碳油氣開發(fā)新模式，通過技術進步強化工程子系統(tǒng)的節(jié)能、降耗和減排，逐步擴大CO2前置壓裂、CO2吞吐等技術試驗，實現(xiàn)提高采收率與CO2地下封存一體化；強化環(huán)境保護工程和流程優(yōu)化，確保鉆屑不落地，泥漿和壓裂液資源化重復利用，創(chuàng)新發(fā)展微生物綠色循環(huán)低成本增效開發(fā)技術，提升示范區(qū)的綠色化效益開發(fā)能力。（三）應用效果吉木薩爾陸相頁巖油示范區(qū)從2020年開始推行“一全六化”系統(tǒng)工程方法論以來，迄今已經(jīng)見到良好效果。第一是投資管控成效顯著；2021年投產的8口井折算到2019年工藝指標，按照市場化價格單井投資下降54%（圖8），其中，單位進尺鉆井費用下降57%，單方液壓裂費用下降42%。第二是按照地質工程一體化設計施工的58#平臺生產效果逐步顯現(xiàn)；該平臺2021年5月下旬開井生產，與前期投產井同期對比，相同油嘴制度下日產液量、日產油量、含水下降速度都達到了最好水平。第三是通過市場化自主經(jīng)營，堅持事前算贏、量效兼顧，示范區(qū)原開發(fā)方案指標可以大幅度提升，在每桶45美元底線油價下，可以在2026年實現(xiàn)項目扭虧為盈，預測項目利潤66.66億元（見附錄A中的圖S6）；按照市場化對新區(qū)開發(fā)方案進行調整，預計新區(qū)2027年實現(xiàn)正現(xiàn)金流、累計現(xiàn)金流134.6億元，預計新老區(qū)合計2028年實現(xiàn)正現(xiàn)金流、累計現(xiàn)金流96.8億元。與原方案相比，按市場化調整后的方案的盈利能力大幅度提升。 圖8. 2017—2021年建井費用對比。“一全六化”方法論從2021年開始實施。 六、結論和建議 在當前條件下，通過理念變革，推動管理革命，引領技術創(chuàng)新，從而實現(xiàn)非常規(guī)油氣效益開發(fā)“技術上可行、經(jīng)濟上也可行”的目標。在總結過去實踐和認識的基礎上，提出了“一全六化”系統(tǒng)工程方法論，是針對非常規(guī)油氣開發(fā)系統(tǒng)、以資產項目為基本單元的系統(tǒng)工程管理理念和技術；適應我國非常規(guī)油氣的獨特性和開發(fā)特點，提出了在合理經(jīng)濟指標下最大化采收率的全生命周期優(yōu)化目標。為實現(xiàn)我國非常規(guī)油氣規(guī)模效益開發(fā)，管理者和開發(fā)專家務必根植效益信念?！耙蝗毕到y(tǒng)工程方法論在非常規(guī)油氣開發(fā)實踐中取得了良好的應用效果，表明理念轉變帶來的管理變革、全局與局部有機結合的系統(tǒng)優(yōu)化，能夠對非常規(guī)油氣效益開發(fā)產生革命性驅動力并引領和推動技術發(fā)展，證明了“非常規(guī)油氣不代表低效益、非常規(guī)油氣不代表低采收率”的顛覆性觀點，堅定了我國非常規(guī)油氣能夠在堅持底線成本條件下實現(xiàn)大規(guī)模效益開發(fā)的信心。在保障國家能源供給安全和“碳達峰”“碳中和”國家戰(zhàn)略下，實現(xiàn)大幅度進口替代是油氣從業(yè)者必須要有的信心、決心和使命?！耙蝗毕到y(tǒng)工程方法論在其他類型油氣資源開發(fā)中以及包括地熱等地質能源開發(fā)中，均具有一定的借鑒意義。通過不斷實踐與認識完善，加強政策與制度保障，構建相應的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，培養(yǎng)具有系統(tǒng)工程思想和方法論的人才隊伍，“一全六化”能夠成為國家油公司乃至整個油氣行業(yè)的重要方法論。 注：本文內容呈現(xiàn)略有調整，若需可查看原文。 改編原文：Guoxin Li,Chenggang Xian,He Liu.A “One Engine with Six Gears” System Engineering Methodology for the Economic Development of Unconventional Oil and Gas in China[J].Engineering,2022,18(11):105-115. 作者介紹 劉 合 能源與礦業(yè)工程管理專家，中國工程院院士。主要從事采油工程技術及裝備研發(fā)、工程管理創(chuàng)新與實踐研究。 注：論文反映的是研究成果進展，不代表《中國工程科學》雜志社的觀點。