记者：作为重组中的油气资源与工程全国重点实验室主任，请您介绍一下该实验室的建设情况。

中国工程院院士李根生：

油气资源与工程全国重点实验室，是依托油气资源与探测国家重点实验室重组的实体化实验室。油气资源与探测国家重点实验室是2007年经科技部批准建设成立的，2010年评估为“良好”，2015年进入“争优考察行列”。我是2016年开始担任实验室主任的，贾承造院士是学术委员会主任。

目前，“双碳”背景下的油气资源绿色智能勘探开发，是国家重大战略需求，深层、深水、非常规等复杂油气已成为我国重要战略接续资源，但其地质环境与工程条件极为复杂，勘探开发面临前所未有的挑战。地质-工程多学科交叉、一体化智能化是实现增储上产、提质增效和绿色低碳发展的重要途径，也是国内外油气行业发展的必然趋势。

油气资源与工程全国重点实验室重组后，将以“油气资源与智能工程”为主攻任务开展应用基础研究工作，聚焦“非常规油气资源与工程”，贯通油气成藏、油气探测、油气井工程、油气藏开发、清洁地质能源等油气上游技术链，构建地质-工程一体化协同机制和油气人工智能生态，重点围绕非常规油气地质-工程一体化、智能油气工程与智慧油气藏、清洁地质资源与碳封存利用等方向，打造国家战略科技力量，致力于取得原始理论创新与技术突破。

目前实验室拥有16万平方米的独立物理空间，是油气领域重大科研仪器自主研发的重要基地，具备行业领先的开放通用实验平台。油气资源与探测国家重点实验室于2021年4月设为独立二级实体单位，实施“主任负责制”，具有人财物自主管理权。我们创新了矩阵式多学科交叉科研组织模式，与中国石油、中国石化、中国海油等签署了战略合作协议，共建“产学研”创新联合体，推动科技成果快速落地转化，为保障国家能源安全和实现“双碳”目标提供战略支撑。我们汇聚了一批本领域杰出领军人才和中青年科学家，这股力量应该说是我国石油工业上中游科技研发的领头团队之一。

目前，我们正聚焦油气增储上产、提质增效的重大科技难题，聚焦多学科交叉协同创新，并已成为本领域重要的原始理论策源地、国家重大科技任务组织和战略咨询的主导力量，形成了深井/复杂结构井钻井、非常规油气增产等12项标志性成果，并以第一完成单位获国家科技奖励8项，为保障国家油气安全做出了实质性贡献。

记者：您当前关注的研究领域是什么？

中国工程院院士李根生：

我现在关注的研究领域，应该说也是我们国家重点实验室重组后下一步发展的主要目标和方向，主要有三个：第一个还是我们传统专业方向——新型水射流钻井完井，这是在地质-工程一体化背景下持续深入研究进行的。在这种情况下，我们创新发展高压水射流径向水平井钻井技术，对致密油气、页岩油气、煤层气这些非常规油气的增产增效将有非常广阔的前景。

第二个关注点是智能钻完井，这种基于大数据和人工智能等前沿技术的智能钻井技术，未来有望实现钻井过程的超前探测、智能导向、闭环控制和智能决策，从而大幅提高油气井产量和采收率，降低钻井成本，为实现石油行业数字化转型和智能化发展，以及为我国复杂油气资源高效勘探开发和油气发展战略提供技术支撑。

2018年12月，我们学校在全国能源高校里面已率先成立了人工智能学院，2020年12月，我们又发起成立了油气人工智能产学研创新联盟，现在都发展得很好。我们主持承担了国家重点研发计划“变革性技术关键科学问题”重点专项的第一个智能钻井项目——“复杂油气智能钻井理论与方法”，将有望为复杂油气高效安全钻井探索变革性技术理论和方法。在人才培养方面，第一届学生已经毕业，实现了“产、学、研、用”的深度融合。

第三个关注点是“双碳”与清洁能源发展，包括CCUS、地热、干热岩等。我们依托油气资源与探测国家重点实验室，在2017年成立了地热研究中心，2021年9月我们学校成立了碳中和未来技术学院和碳中和示范性能源学院，同年12月成立了碳捕集利用与封存研究中心（简称CCUS中心），同时也申请成功了我国地热领域首个高等学校学科创新引智基地项目“深部地热资源开发基础研究”和国家自然科学基金重大项目“干热岩地热资源开采机理与方法”。这样在将来学科发展上，我们一方面会继续保持在石油与天然气工程、地质资源与地质工程等学科上的优势，另一方面也将拓展在人工智能、地热、CCUS等领域的发展空间。

这三个关注点都和我的本行钻井完井有关系。我现在做的更多的是战略研究、顶层设计和组织推动方面的工作，大量具体工作还得靠我们这个领域里的教授，以及年轻的优秀教师来完成。

记者：能源界一直都很关注地热特别是干热岩地热发展，能否请您谈谈这方面研究情况？

中国工程院院士李根生：

地热能作为一种重要的清洁可再生能源，具有低碳环保、稳定高效等特点，与风能、太阳能等能源相比，不受季节、气候、昼夜等外界因素干扰，发电利用效率达73%，约为太阳能的5.2倍、风能的3.5倍，是一种现实并具有竞争力的新能源。

记者采访李根生院士

地热能主要包含水热型（含水）和干热岩型（不含/少含水）两类，目前我国地热能开发仍以水热型为主。我国中低温地热直接利用技术居世界首位，而高温干热岩地热开发尚处于起步探索阶段。干热岩是指埋深位于3000米-10000米、温度高于180摄氏度、含有少量或不含水的低渗岩体。我国干热岩地热能储量丰富，据预测其资源量高达2.52×1025焦，合856万亿吨标煤，约占世界资源总量的1/6。

其中，3000米-10000米深干热岩资源约为150万亿吨标煤，为我国化石能源总量的80倍。按万分之二资源开采量计算，3000米-10000米干热岩地热能即可贡献“碳中和”减排目标的17.7%，开发潜力巨大。实现干热岩地热能的高效开发利用，对于改善我国能源结构、减少温室气体排放和控制环境污染具有重大意义。

目前我们主要使用增强型地热系统（Enhanced Geothermal Systems，简称EGS）作为干热岩开发的主要手段。即首先在干热岩钻出注入井和生产井，然后通过水力压裂等方法在高温地层中人工造储，形成裂缝网络沟通注入井和生产井，之后循环工质取热，进行发电和综合利用。

干热岩EGS已成为国际能源领域的研究热点，美、英、日、法、德等相继实施了多个EGS地热项目，但尚未规模化应用。从1974年全球首个干热岩EGS示范工程至今，世界范围内已陆续开展了60余项EGS开发示范项目，其中仍在运行及在建的有29个，法国Soultz是目前公认的商业化运行最为成功的EGS工程。

近几年，美国能源部可再生能源办公室资助了多个EGS示范项目，2015年正式启动了全球最大的干热岩示范项目——“地热能研究前沿瞭望台”（FORGE）计划，致力于EGS现场应用、钻完井技术测试等前沿研究，这说明干热岩资源的优越性和EGS开发的可行性得到了国际认可。我国干热岩地热资源分布广泛，但研究起步较晚。近年来在藏南、滇西、川西、东南沿海等地区相继取得了勘探突破，并已开始着手建立首个干热岩EGS示范工程。

2012年初，在中科院组织起草的《科技发展新态势与面向2020年的战略选择》报告中，“深层地热能将成为主要可再生能源之一”被列入其中，成为“十二五”和“十三五”期间着重突破的重大科技问题之一。同年，国家863计划启动了“干热岩热能开发与综合利用关键技术研究”项目。2013年，制定了《全国干热岩勘查与开发示范实施方案》，在青藏高原、东南沿海、华北平原和松辽盆地开展了干热岩资源调查，初步拟定了我国干热岩地热勘察开发的关键技术体系。2016年开始实施“全国地热资源调查评价与勘查示范工程”，先后在青海共和、海南琼北、福建漳州等地区钻遇优质干热岩体，干热岩资源潜力得到验证。

然而，根据国际地热协会（IGA）数据，截至2021年，全球累计地热发电装机容量为15.85GW，而中国地热发电能力约为45.46MW，占比仅为0.29%，排世界第18位。因此，我们亟需研究形成干热岩高效钻采与调控技术，以推动我国深层高温地热开发利用进程。为此，2021年国家自然科学基金委启动了由我校牵头的地热领域首个重大项目“干热岩地热资源开采机理与方法”，旨在借鉴油气行业成熟的钻采理论和技术，超前部署，开展多学科交叉和综合性研究，提升我国干热岩地热基础研究的源头创新能力。

在研究中我们发现，相比于油气和中低温地热储层，干热岩储层地质条件复杂，具有典型的“四高”特征，即：高温度，其温度高于180摄氏度，美国大部分干热岩储层温度基本都在200摄氏度以上，美国Geysers及冰岛EGS示范项目部分储层甚至高达400摄氏度；高硬度，干热岩资源主要赋存于高温坚硬的花岗岩和变质岩中，埋深大部分超过3000米，部分地层岩石单轴抗压强度在200兆帕以上，可钻性达10级，研磨性极强；高应力，因构造运动活跃，最大水平主应力当量钻井液密度超过2.8克/立方厘米，是常规泥页岩的2倍以上；高致密，地层岩石密度大、孔隙度和渗透率极低。上述复杂地质条件，使得干热岩地热开采在钻井建井、压裂造储和流动取热等关键环节面临重大难题和技术挑战。形成上述挑战的客观原因是地层环境异常复杂，但其根本原因是干热岩开采基础理论缺乏，且国内外无成熟经验可借鉴。

针对干热岩开采中面临的建井、造储和取热三大挑战，我们项目研究团队正在以“岩体表征-钻井建井-压裂造储-流动取热-集成调控”为主体思路进行五方面的基础理论攻关研究，力争早日为干热岩地热经济高效开发奠定理论基础，推动国家能源转型和绿色低碳高质量发展。