1. 多場耦合模擬技術大幅提升地層環境模擬真實性

美國愛達荷國家實驗室，研發出一種面向目標的、還原地下真實狀況的多場耦合模擬環境（MOOSE）軟件平臺。其強大的平臺功能及近期新增加的多項應用程序，可應用于非常規油氣資源的研究，將儲層中流體、化學物之間的反應、地質應力進行耦合，以了解其中一個因素是如何影響其他因素的，采用簡單的數字化模型解決方程模擬的問題，沒有數據遺失，得到的結果真實準確。

采用這種系統可以清晰地看到地下流體資源的狀況。對深層儲層進行模擬，在整個盆地范圍內計算優化用水量，使一切相關預測更快、更便捷、更準確。這個平臺獲得“2014年度R&D100”大獎，并被譽為最特殊且最具創新性的產品兼技術，應用前景十分廣闊。

2. 重復壓裂和無限級壓裂技術大幅改善非常規油氣開發經濟效益

水平井分段壓裂技術成功推動北美非常規油氣的規模化開發，但面臨油氣井產量遞減快等難題。在低油價形勢下，重復壓裂和無限級壓裂技術極具經濟優勢，是提高非常規生產井產量和最終可采儲量的利器。

技術創新包括：（1）裂縫暫堵轉向技術。不僅有效封堵近井地帶的裂縫和炮眼，改變裂縫起縫方向，還能通過封堵主裂縫實現縫內轉向，在油氣層中打開新的油氣流通道。（2）精準壓裂設計。集成應用各種地層數據，優化壓裂段位置和射孔簇布局，有效避開非生產層段，精確選擇射孔和壓裂位置。（3）分布式光纖傳感器壓裂實時監測技術。靈活地獲取裂縫起裂部位、延伸長度、裂縫高度等參數，指導后續儲層改造作業。（4）無限級壓裂技術。在裂縫位置控制、壓裂效率、壓裂液用量、實時壓力監測等方面性能優越，壓裂速度快，能量耗散小，可以節水20%以上，兩次壓裂的間隙僅有5分鐘，每級壓裂僅需不到1小時，無需鉆掉橋塞。

新技術在現場取得良好的效果。經過重復壓裂的井與鉆新井相比，單井評估最終可采儲量增加80%，桶油成本降低66%，非生產時間減少33%，潛在的原油采收率提高幅度高達25%。無限級壓裂技術已在6325口井中完成12.136萬段壓裂，先后多次刷新單井壓裂級數、一趟管柱壓裂級數等世界紀錄。

3. 全電動智能井系統取得重大進展

在油氣井生產過程中，油井過早出現水氣突破已成為制約水平井高效開發的技術難題。目前主要依靠流入控制設備、滑套找水堵水等技術來控制，但流入控制設備在長期開采后效果會變差，滑套技術依靠打開和關閉滑套對產層進行控制，效果不甚理想。

貝克休斯公司研制MultiNode全電動智能井系統，主要由地上控制單元及地下主動式流量控制裝置構成，具有以下特點：（1）地上控制單元通過一根電纜便可以實現對最多27個地下流量控制裝置的供電和控制，降低成本。（2）閥門除具有開關作用外，還可提供4級流量調節，能夠控制地層流體流量。（3）流量控制系統配備電動裝置，可及時可靠地對控制系統做出響應，同時具備自檢能力，可以及時發現設備自身的潛在問題。（4）系統裝配的數據采集與監控系統接口可用于遠程監視，隨時隨地可完成對系統的控制。

這套系統可遠程監視和精確控制產層，管理水和天然氣的突破，對高含水和高含氣產層進行節流以改變油藏條件，平衡水平井段的生產，提高最終采收率。在中東淺海和陸上井進行應用，取得良好效果。

4. 低頻可控震源推動“兩寬一高”地震采集快速發展

地震信號的帶寬是影響地震資料分辨率的關鍵因素，低頻信號對提高儲層分辨率、全波場反演、改善深部成像質量及油氣直接檢測十分有效。近年來，出力水平8萬磅的新型低頻可控震源不斷提高系統的穩定性，成為市場主流，推動“兩寬一高”地震勘探技術快速發展。

低頻可控震源主要有以下特點：（1）完善機械設計，加長重錘最大行程，增加液壓壓力，使得出力峰值最高可達9萬磅。（2）擴大低頻掃描范圍，全行程或全流量下激發頻率為3赫茲，最低可以接收到1.5赫茲。（3）采用硬度相當于常規可控震源4倍的超硬基板，有效提高了高頻信號的保真度。（4）減小震源整體體積（大小相當于出力6.2萬磅的震源），降低重心，提高了可操作性和靈活性，以及在地表崎嶇環境下作業的安全性。（5）提升環保要求，配備智能電源管理（IPM）系統，自動管理發動機轉速，可以有效減少燃料消耗，減少尾氣排放，節省能耗15%左右。

目前，低頻可控震源已成為“兩寬一高”地震采集中的利器，激發頻帶達到6個倍頻程，比常規勘探增加兩個倍頻程，穩定性、HSE等方面的性能不斷完善，在中國、中東、哈薩克斯坦多個項目中進行工業化應用，取得優異的勘探效果，資料信噪比和分辨率得到顯著提升，展示了廣闊的應用前景。

5. 高分辨率油基泥漿微電阻率成像測井儀器提高成像質量

油基泥漿微電阻率成像測井技術已取得顯著進步，但仍落后于水基泥漿微電阻率成像測井技術，主要問題在于成像質量不高。為提高油基泥漿成像測井質量，國外最近推出新型油基泥漿微電阻率成像測井儀器。

新型油基泥漿電阻率成像儀器采用全新的電子和機械設計，通過簡化的物理測量提高測量分辨率，其垂直分辨率和水平分辨率分別可達到0.24英寸和0.13英寸。儀器配有8個獨立的交叉分布的推靠臂，推靠臂上的8個極板裝有192個微電極，可提供192條用于成像的測井曲線，在8英寸井眼中的覆蓋率接近100%；新型探頭極大地提高圖像分辨率和清晰度，可識別巖相、沉積地質和構造特征，精度和可靠性與巖芯分析相當。極板與支撐臂之間由旋轉接頭連接，可軸向旋轉15度，所有6個支撐臂是完全獨立的，可變換節面角，測井時無需使儀器完全居中，利于在各種剖面和傾角的井中測井。儀器可上行或下行測量，下行測量不會受到其他儀器的影響，測井速度可以達到3600英尺/小時，大幅減少鉆機時間和降低作業風險，保障數據采集。

通過Techlog井眼軟件平臺，油基泥漿成像數據很容易生成類似于巖芯圖片、分辨率達0.24英寸的圖像，對這些圖像進行解釋，即可獲得連續“巖芯描述”結果，且定向精準，利于提取關鍵的儲層參數。

6. 鉆井井下工具耐高溫水平突破200攝氏度大關

隨著油氣勘探開發不斷向深層、復雜儲層拓展，許多井的井下溫度接近200攝氏度或更高，地層壓力超過140兆帕，給鉆井、測井、測試及后續安全生產等作業帶來巨大挑戰。國際上多家公司積極開展鉆井井下工具的耐溫耐壓技術研發，在陶瓷材料的多芯片組件（MCM）、循環散熱等多項技術不斷推進的基礎上，井下工具整體耐高溫能力邁上新臺階。

2015年2月，哈里伯頓公司推出Quasar脈沖MWD/LWD系統。這個系統可在高溫高壓條件下獲取準確可靠的井眼方位、振動等數據，精確指導井眼鉆進。其最高耐溫200攝氏度、最大承載壓力172兆帕，可在惡劣環境下完成隨鉆測量/隨鉆測井作業，進入常規儀器無法進入的儲層，且無需添加泥漿冷卻或在井眼中等待儀器冷卻。這個系統已在中東、亞太及北美非常規產區進行測試，成功下井超過50多次，鉆井總進尺近9萬英尺，取得很好的效果。3月，斯倫貝謝公司推出耐溫能力達到200攝氏度的旋轉導向系統PowerDrive ICE，并在井下200攝氏度環境下試驗1458小時。5月，斯倫貝謝又推出耐溫200攝氏度的隨鉆測量儀器——TeleScope ICE。

這些工具耐高溫高壓能力的集中突破，顯示國際石油公司致力于高溫高壓工具研發的重要技術進展，對提高深井高溫井鉆井的測控能力，促進技術裝備的配套，具有重大意義。

7. 經濟高效的玻璃纖維管生產技術將推動管道行業發生革命性變化

隨著全球油氣資源開發不斷面對極端地形環境，傳統鋼質管道已經無法滿足某些鋪設環境及輸送工藝對油氣管道的要求。一種新近開發出的，被認為是革命性進步的玻璃纖維管道生產線所生產的玻璃纖維管道，與傳統鋼質管道相比，具有更高的經濟性與安裝效率。

主要技術特點：（1）管道沒有接頭，避免泄漏問題，同時不需要焊接及法蘭連接等其他連接方式，有效防止接頭處的腐蝕。（2）施工中不需要額外擴充管溝的尺寸，減少挖掘工作量，在堅硬的巖石施工環境具有優勢。（3）管道內壁光滑，可減少運行過程中的輸送阻力，從而降低對泵功率的要求。（4）生產線可運送到施工現場直接生產鋪設，管徑和壁厚可根據用戶要求進行定制，6分鐘即可生產36米長、直徑為1.5米的管道。直接生產截斷閥部位等管件。（5）可將光纖或其他的通信電纜集成在管材中，同時不會降低管道強度，管道外壁還采取防火甚至防彈等級的處理。

WNR生產線已經通過德普華檢測中心（STS）的測試，符合澳大利亞、新西蘭、美國標準，可滿足油氣輸送過程中的多種壓力要求，在油氣產業、水利、農業、礦業及相關產業擁有巨大的潛力。

8. 全球首套煤油共煉工業化技術取得重大進展

全球首套45萬噸/年煤油共煉（Y-CCO）裝置于2015年1月一次試車成功，產出合格產品，72小時連續運行，煤粉濃度為41%時，煤轉化率為86%，525攝氏度以上的催化裂化油漿轉化率為94%，液體收率達70.7%，能源轉換效率為70.1%。煤油共煉技術由延長石油集團自主開發，去年9月15日通過技術鑒定，創新性技術處于世界領先水平。

創新技術主要包括：（1）提出煤油共煉協同反應機理，首次開發漿態床與固定床加氫的工業化在線集成工藝。（2）發明煤油共煉專有催化劑和添加劑體系，實現中低階煤及重油的高轉化率、高液體收率，并緩解反應及分離系統的結焦問題。（3）發明煤基瀝青砂水下成型和改性技術，解決煤基瀝青砂軟化點波動造成無法成型的難題。（4）發明漿態床反應器特殊構造的隔熱襯里和內襯筒，解決高溫、高壓、臨氫條件下隔熱材料選材及施工難題。

這項技術以中低階煤炭與催化裂化油漿為原料生產輕質油品，突破煤化工行業煤炭清潔高效轉化和石化行業重劣質油輕質化兩個領域的技術難題，實現重油加工與現代煤化工的技術耦合，為煤制油和重劣質油輕質化開辟一條新的技術路線，有良好應用前景。

9. 加熱爐減排新技術大幅降低氮氧化物排放

美國的環保法規正在收緊，按照新能源性能標準要求，從天然氣鍋爐排放的氮氧化物（NOx）到2016年將降低到5ppm，因此對NOx控制技術的要求必須進一步提高。美國ClearSign燃燒公司開發的能控制鍋爐燃燒等排放的氮氧化物量的新技術Duplex可以滿足上述要求，而且既簡單又廉價。

多數現有技術在努力降低燃燒時NOx的排放，但使用成本高，需要空間大。其他替代技術會使結焦增加，使用效率低，且增加維修需要的停工時間。Duplex技術大幅提高了燃燒器運行效率，降低運行成本，可用于任何一種燃燒天然氣的工業燃燒器。裝上一種多孔的陶瓷件，可以把一個大型且難以控制的火焰分為數千個細小的更容易控制的火焰。陶瓷件可使燃燒器更均勻地燃燒，阻止生成NOx的溫度峰值產生。安裝陶瓷件速度快且成本低，降低NOx的程度可與選擇性催化還原系統相比。Duplex技術的創新點為：（1）熱容量的提高：燃燒器將在更高的效率下燃燒，優化了整體產出量；（2）更徹底的混合：更均衡的燃料和空氣混合能夠更好地稀釋氮氧化物種類；（3）消除了火舌沖擊：減少焦化、減小損失效率、提高使用壽命；（4）較小的加熱器和鍋爐：設備可根據加熱能力的大小調節尺寸；（5）減少操作成本：無外部煙道氣回注，無高氧含量或者無選擇性催化還原。Duplex技術實驗數據顯示，在一個熱傳導為5mmBTu/h、溫度高達1600℉的天然通風爐中，此技術將NOx排放量減少到小于5ppm，CO幾乎是零排放。

Duplex技術已經成功應用到Tricor煉制公司的Bakersfield煉廠1500萬Btu/h的立式圓筒形加熱爐。這項技術的成功可以有效降低天然氣鍋爐排放NOx的濃度，為天然氣鍋爐清潔排放開創新的路徑。

10. 人工光合制氫技術取得進展

氫是一種理想的綠色能源，利用太陽光分解水制氫，長久以來被視為“化學的圣杯”。由中國科學院大連化學物理研究所與日本科學家合作開發的人工光合制氫新技術實現利用太陽光分解水制氫氣和氧氣的反應，其效率為世界最高水平，使“利用人工光合系統生產潔凈太陽能燃料”的構想成為可能，可以緩解化石能源制氫的壓力。

葉綠體中類囊體膜上的光合酶（PSI、PSII）是光合作用中吸收光能和光電轉換的重要機構。這項技術利用光合酶PSII和人工光催化劑的優勢，構建植物PSII酶和半導體光催化劑的自組裝光合體系，其中高能量的氫氣燃燒后生成水，整個體系清潔可再生。PSII膜片段可通過自組裝方式結合在無機催化劑表面，PSII氧化水產生的電子通過界面傳遞離子對，并將電子轉移到半導體催化劑表面參與質子還原產氫反應。氮化合成的異質結材料可有效促進光生電荷分離。研究人員模擬自然光合作用原理，采用“Z”機制實現完全分解水制氫，其制氫表觀量子效率在波長為420納米可見光激發下高達6.8%，為目前國際上最高。實現太陽能光催化分解水制氫反應的關鍵是構建高效的光催化體系，核心技術是寬光譜響應半導體材料的研發和應用。多數人工光催化劑體系的催化劑活性比自然光合體系的催化活性低，尤其是水氧化助催化劑的活性更低，而自然光合體系的捕光范圍和穩定性不如基于無機半導體的人工光合體系優越。因此研究人員提出復合人工光合體系理念，試圖雜化集成兩種體系的優勢，建立自然光合和人工光合的復合雜化體系，以實現太陽能到化學能的高效轉化。

這項研究大幅提升光生電荷的分離效率和光催化Z機制完全分解水制氫性能，打通從新型材料研發到完全分解水制氫的鏈條，為進一步構建和發展“自然—人工”雜化的太陽能高效光合體系提供新思路，是實現人工光合制氫能源變革中的重要一步，是解決未來能源危機的理想方法之一。