深地油气是我国增储上产重大战略接替新领域。近年来，世界新增油气储量60%来自深部地层。我国深层、超深层油气资源量达671亿吨油当量，占全国油气资源总量的34%。
面临的挑战主要是超深高温、高压、地质复杂多变，勘探开发风险大、成本高、难度大，对地质理论创新、井筒技术创新、开发技术创新和装备迭代升级提出极高要求。
▲2022年8月，中国石化命名顺北油气田为“深地工程”顺北油气田基地，该气田也被誉为“深地一号”，是中国石化向地球深部进军的重要代表。图为中国石化在此部署的跃进3-3XC油气井。
深地油气资源通常位于地质条件极为复杂的区域，未来亟须加强超深层油气富集机理与分布规律研究，攻克超深层油气安全高效钻完井关键技术、材料与装备，抢占全球深层超深层油气勘探开发战略高地。
▲2024年12月25日，中国石化“深地工程·川渝天然气基地”建设取得标志性成果，西南油气分公司年产天然气超100亿立方米，相当于油当量800万吨大油田，为保障国家能源安全作出重要贡献。图为储量超千亿立方米的川西气田。
近年来，深海油气发现占全球油气新发现的一半以上，深海油气可采资源量约1560亿吨，占全球油气可采资源总量的15%以上。
面临的挑战主要是深水复杂环境、特殊压力、海底低温、地下资源与地面工程设施协同等；装备制造、工程项目施工和运营维护等环节投入高、风险大，勘探开发成本居高不下。
▲上海交通大学自主研制的深海重载作业采矿车工程样机“开拓二号”海试现场。（无人机照片，6月22日摄，来源：人民日报公众号）
重点技术方向包括超深水FPSO（浮式生产储卸油装置）、深水FLNG（浮式液化天然气装置）、单点系泊系统、海底工厂、深远海保障基地等。未来，深海油气与深远海风电融合开发也将成为重要方向。
我国陆相页岩油可采资源量30亿~60亿吨、陆相页岩气可采资源量21.8万亿~36.1万亿立方米，陆相页岩油气勘探开发正处于起步和局部破局阶段。
面临的主要挑战是产层埋藏深、非均质性强，提产难度大，井下事故复杂和套变频发，建井周期长、建井成本高、开发风险大。
▲2022年8月，中国石化胜利济阳陆相断陷湖盆页岩油国家级示范区揭牌，是继新疆吉木萨尔、大庆古龙后我国第三个国家级页岩油示范区。
重点技术方向包括陆相页岩油气地质理论、二氧化碳和纳米提高采收率技术、水平井超级一趟钻配套技术、精准智能压裂、立体开发、绿电+原位改质等，突破这些技术将助推中国版“页岩革命”。
▲2012年底，涪陵页岩气田实现勘探突破，拉开了我国页岩气商业化开发的序幕，并于2017年如期建成100亿立方米年产能。2024年12月，涪陵页岩气田累计提交探明地质储量达10188.8亿立方米，成为中国石化首个万亿立方米页岩气田。
近年来，炼化行业正从生产燃料为主向生产化工原料及高端新材料转型。石油基高端新材料最重要的包含部分高性能聚烯烃、工程塑料等合成树脂，以及合成橡胶、碳材料等，市场价值高，需求迫切。
面临的主要挑战是我国新材料领域当前供需结构性矛盾突出，2023年我国消费约1600万吨聚烯烃产品，其中近1000万吨依赖进口；聚芳醚砜、高温聚酰胺、聚醚醚酮等自给率低于40%。
▲2024年12月，镇海炼化二期扩能和高端新材料项目全面机械竣工，新增产能将催生“炼油-丙烷脱氢-丙烯-丙烯腈-ABS/蛋氨酸，炼油-液化气-异壬醇-环保型增塑剂”等多条高的附加价值的特色产业链，重点发展高端聚烯烃、高端新材料、高端化学品等产品。
石油基高端新材料生产技术将更加聚焦于满足新兴起的产业市场急需产品的品质、品类，从化工原料、催化剂和装备、绿色制造等方面开展技术攻关，使化工新材料全生命周期更加绿色低碳。
▲第三十五届中国国际塑料橡胶工业展览会（CHINAPLAS 2023）上，中国石化展台展出合成树脂全产业链流程。
风光氢储规模化可持续利用技术是一种集风能、光伏、电解水制氢、储氢和氢燃料电池等于一体的关键技术系统，目前正处于研究验证阶段。该技术旨在解决风能和太阳能发电的间歇性和不稳定性问题，通过将过剩的电能转化为氢气储存，以实现能源高效利用和电网稳定运行。
▲2023年8月，我国顶级规模的光伏发电直接制绿氢项目——新疆库车绿氢示范项目全面建成投产。
重点技术方向包括高效率电解水制氢、储氢材料和氢燃料电池等，未来有望实现可再生氢“制储输用”全链条一体化运营，对于推动风能、光伏、氢能、储能等多种能源协同发展，提升清洁能源综合利用效率，具有重大战略意义。
碳捕集、利用与封存（CCUS）技术是实现二氧化碳大规模减排的重要技术方法，目前整体处于商业化早期阶段。
面临的挑战主要是碳捕集成本和能耗高、二氧化碳资源化利用途径有限、二氧化碳矿化封存速率难调控等。
▲2022年8月25日，由中国石化建设的全国首个百万吨级CCUS项目——齐鲁石化-胜利油田CCUS示范工程在山东淄博投产。
重点技术方向包括化学链燃烧等低成本低能耗碳捕集、二氧化碳制绿色甲醇等化学利用、二氧化碳生物及矿化利用、深部咸水层规模化封存、二氧化碳快速矿化及速率调控、地质体碳封存容量高效利用等。
预计2030年前后，CCUS核心技术将取得突破性进展，有望大幅度降低工业和能源生产的全部过程中的碳排放，成为降碳“撒手锏”。
▲华东油气分公司CCUS调峰中心成功应用智能防爆轮式巡检机器人进行巡检作业。
随着全球可再次生产的能源和电动汽车需求一直增长，废塑料、废轮胎、废旧电池等数量剧增，其资源化回收与循环利用对节约能源和保护自然环境尤为重要。
废塑料化学循环利用是废塑料处理的路径之一，但存在热解油出油率低、杂质多、成本高等难点。退役动力电池的梯次利用能够解决回收处理问题，但面临怎么样确定简单、合适、可靠的分选条件等难题。
化学循环处理技术有望突破废塑料材料化回收利用的发展瓶颈，完全解决塑料污染问题。
基于合成生物学的先进生物制造技术是一种利用合成生物学原理和方法，通过设计和构建新的生物系统或重新设计现有生物系统，实现特定功能产品的生物制造技术，目前正处于从实验室研究向产业化应用过渡的阶段。该技术可提高生物制造效率和可持续性，替代传统化工合成路线，减少对化石能源的依赖。
面临的挑战包括生物组件准确描述和应用、基因网络预测和构建、大规模基因网络建设和测试、生物系统精确控制和优化等。
合成生物学将加速推动生物制造业变革，基于合成生物学的先进生物制造技术未来有望重塑医药、化工、能源等传统行业。预计未来10~20年，合成生物制造有望形成每年数万亿美元的市场规模。
能源智慧生产与利用技术是一种融合“智慧油气生产”与“AI智能决策的新能源利用系统”而形成的未来能源技术，目前仍处于萌芽阶段，主要是通过AI决策、能源互联网、多能互补等方法，解决未来能源的智能化与绿色化利用问题
面临的挑战最重要的包含如何利用AI探索新能源多时间尺度功能场景下的油气开发机制、油气与新能源融合高效开发协同调配方法等。
AI技术将推动传统油气田生产管理智能化提升，并打造自动、高效的智慧油气田运行模式。基于AI智能决策的能源互联网将集成分布式发电、储能、通信传感等智能电网技术，推动智慧油气田与光伏发电、油田地热供能等多种新能源场景融合高效开发，助力生产环节与新能源利用的协同耦合，实现多能互补与长效匹配。
▲江汉油田辛126井场实现智能化运营，光伏、空气源热泵等新技术取代天然气加热，逐步降低碳排放，让天空更蓝、城市更绿。
可控核聚变技术是一种旨在实现轻原子核（如氢的同位素氘和氚）在极高温度和压力下聚合成重原子核（如氦）并释放巨大能量的过程，目前正处于实验阶段，要解决如何安全高效地模拟太阳内部核聚变过程，以提供几乎无限的清洁能源。
面临的挑战主要是燃烧等离子体稳态自持运行、耐高能中子轰击及高热负荷材料、氚自持等。
亟须突破高温超导磁体等关键技术，提高等离子体的约束效率和稳定能力，助力实现稳态自持运行加快推进工业示范。预计2050年前后可控核聚变将实现商业化应用，有望推动人类社会逐渐摆脱对化石能源的依赖，进入全新能源时代。
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