页岩油勘探开发中跨学科科研协同与创新团队建设研究

梁英波 ,  苏健 ,  刘合

工程研究——跨学科视野中的工程 ›› 2026, Vol. 18 ›› Issue (4) : 416 -426.

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工程研究——跨学科视野中的工程 ›› 2026, Vol. 18 ›› Issue (4) : 416 -426. DOI: 10.3724/j.issn.1674-4969.20260096
“跨学科科研与人才支撑”专刊

页岩油勘探开发中跨学科科研协同与创新团队建设研究

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Interdisciplinary Scientific Research and Innovative Team Building in Shale Oil Exploration and Development

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摘要

跨学科科研是解决复杂问题的重要路径。页岩油勘探开发的本质在于:在超低渗透、强非均质性且赋存条件复杂的储层中,通过多学科高效组织与高水平人才队伍的持续支撑,将原本无自然产能的页岩油转化为“可经济有效采出的石油”。本文分析了页岩油勘探开发的跨学科特征与相关难题,系统梳理了中国页岩油勘探开发的实践路径:①构建跨领域、跨层级的协同创新组织模式,打破单位与专业壁垒,形成产学研用一体化的攻关网络;②形成以“一全六化”(全生命周期管理、一体化统筹、专业化协同、市场化运作、社会化支持、数字化管理、绿色化发展)为核心的系统工程方法论,将地质、工程、材料、信息等多学科知识深度融合于统一的工程目标框架中;③构建以产教融合为特色的跨学科人才培养体系,通过校企共建产业学院、设立交叉学科方向,系统培养复合型技术骨干;④建立合理的知识产权管理制度,为多学科团队长期协作提供制度保障。上述要素相互支撑、协同推进,共同推动了中国陆相页岩油从理论突破到规模效益开发的跨越。

Abstract

Interdisciplinary scientific research is an important approach to solving complex problems. The essence of shale oil exploration and development is to transform shale oil with no natural productivity in shale reservoirs into "economically and effectively produced oil" through effective multi-disciplinary organization and continuous supply of high-level talent teams in reservoirs with ultra-low permeability, strong heterogeneity, and complex occurrence conditions. This paper analyzes the interdisciplinary nature and challenges of shale oil exploration and development, and summarizes China's practical experiences accumulated in the field of continental shale oil exploration and development: ① Establishing a cross-domain, cross-level collaborative innovation organizational model that breaks down institutional and professional barriers to form an industry-university-research-application integrated research network; ② Developing a systems engineering methodology centered on the "One Engine with Six Gears" (full lifecycle management, integrated coordination, professional collaboration, market operation, social support, digital management, and green development), which deeply integrates multidisciplinary knowledge from geology, engineering, materials, information science, etc. ③ Building a cross-disciplinary talent cultivation system characterized by industry-education integration, through university-enterprise joint establishment of industrial colleges, setting up interdisciplinary directions, and systematically training composite technical backbone personnel; ④ Establishing a sound intellectual property management system to provide institutional safeguards for long-term collaboration among multidisciplinary teams. These elements support each other and are promoted together, collectively forging China's path from theoretical breakthroughs to large-scale and cost-effective development of continental shale oil.

Graphical abstract

关键词

陆相页岩油 / 跨学科科研 / 协同机制 / 创新团队 / 地质-工程一体化

Key words

continental shale oil / interdisciplinary research / collaborative mechanisms / innovation teams / geology-engineering integration

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梁英波,苏健,刘合. 页岩油勘探开发中跨学科科研协同与创新团队建设研究[J]. 工程研究——跨学科视野中的工程, 2026, 18(4): 416-426 DOI:10.3724/j.issn.1674-4969.20260096

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引言

20世纪末,Gibbons等[1]提出了知识生产由“模式1”(学科内部)向“模式2”(应用情境下的跨学科)转型的论断,揭示了跨学科科研兴起的深层动因。跨学科科研通常指跨越传统学科边界、整合两个及以上学科领域理论与方法的科研活动。借助多学科深度融合,能够催生颠覆性技术与原创性成果[2]。随着新一轮科技革命加速演进,众多重大现实问题日益呈现出多学科交织的复杂特征。突破传统学科壁垒、推进深度融合的跨学科科研,已成为实现高水平科技自立自强的关键举措[3-4]。

国际上,美、英、德等国通过设立跨学科(交叉学科)研究机构与专业,为产业界输送复合型人才提供了制度保障[5]。在国内,习近平总书记指出:“重大原始创新成果往往萌发于深厚的基础研究,产生于学科交叉领域”[6]。2025年,教育部、财政部启动了“基础学科和交叉学科突破计划”,以先导项目牵引高校跨校协同,打破专业壁垒,培育发展新质生产力的新动能[7]。这一系统布局正推动跨学科研究从实验室走向产业一线,为能源、材料等国家急需领域提供人才与科技支撑[8]。

油气勘探开发是典型的跨学科系统工程,其技术密集的特点决定了必须依靠多学科、多专业的集成与融合。页岩油气储层具有显著的低孔低渗特征,孔隙直径通常在纳米级别,渗透率远低于常规储层。因此,页岩油勘探开发不能简单沿用常规油气方法,必须在地质认识、工程技术与开发策略上进行全方位革新。页岩油勘探开发涉及众多跨学科、跨领域、跨层次的要素(或子系统),这些要素相互联系、依赖、制约并相互作用,形成一个复杂系统[9]。鉴于此,本文将系统梳理页岩油勘探开发的跨学科特征,分析当前面临的跨学科协同难题,总结我国陆相页岩油地质-工程一体化勘探开发实践中,推进跨学科科研与创新团队建设的经验,为我国页岩油规模效益开发及交叉学科人才培养提供参考。

1 页岩油气勘探开发跨学科科研的必要性及意义

1.1 美国页岩革命成功启示与借鉴

美国通过页岩油气革命成功实现了“能源独立”,其中页岩油产量已占其石油总产量的2/3,对全球能源格局产生了深远影响。页岩油气产业的每一次重大突破,都与跨学科科研的深化密不可分。地质学家早已明确页岩中富含油气,但因工程上无法实现经济开采而长期受限,直至水平井钻井与多段水力压裂技术实现耦合应用(前者依托钻井工程与地质导向的协同作业,后者融合了岩石力学、流体力学与化学工程等多学科知识),页岩油气才真正具备了商业开发价值。此后,美国页岩油气工程技术持续迭代升级,目前已涵盖长水平段水平井钻井、高密度体积压裂、物探-地质-工程一体化、大数据分析与自动化钻井等多个方向。美国的页岩革命是地质学、工程学、材料科学及数据信息科学等多学科融合创新的典型范例[10-12],相关学科与技术的每一次进步,都体现了多学科知识的整合与创新。

1.2 中国页岩革命跨学科科研的必要性

我国陆相页岩油资源丰富,是国内原油增产稳产的重要接替领域。全方位扩大页岩油上产规模、推动页岩革命,对于立足国内、保障国家能源安全具有重要意义。经过十多年的勘探开发实践,我国页岩油勘探开发已取得重要进展[13]。2025年,我国页岩油产量达到850万t,占全国石油产量的3.9%,页岩油已成为原油稳产的重要支撑力量。中国页岩油具有埋藏深、非均质性强、成熟度低等特征,面临“甜点”精准预测、高效钻完井与体积压裂等多重技术挑战。唯有通过地质、地球物理、岩石力学、石油工程、材料科学乃至人工智能等多学科知识的深度交叉融合,才能打通从地质评价到工程改造再到经济开发的全链条,从根本上突破页岩油效益开发的技术瓶颈。

页岩油勘探开发是一项多学科融合的系统工程[14],单一学科的“最优解”仅能提升局部效率,唯有交叉协同才能贯通从资源到产出的价值链条。页岩油“有没有”需依靠石油地质学与沉积学确定富有机质页岩的分布及岩相组合,再通过有机地球化学评价滞留烃量与成熟度,以判断含油量是否达到经济开发门槛;而油最终“采不采得出”,则需借助测井学连续计算孔隙度、含油饱和度与脆性矿物含量,并依靠岩石物理学揭示纳米孔喉内流体的赋存状态与可动性。然而,页岩储层的地质参数往往相互制约:高总有机碳含量(TOC)的“地质甜点”可能黏土含量高、可压性差,而高脆性的“工程甜点”又往往有机质不足。仅从单一维度出发,易导致“看得见、采不出”或“压得开、无油流”的困境。唯有将地质评价与工程改造深度融合,即推进地质-工程一体化,方能在复杂陆相页岩中锁定兼具“富油”与“可压”双重属性的靶区,从而以可控成本实现效益开发。

1.3 跨学科科研在页岩油勘探开发中的重要意义

跨学科科研不仅推动了技术进步与成本下降,还实现了资源高效开发与环境保护的平衡,对我国页岩油规模效益开发具有现实的参考价值。具体体现在以下几个方面。一是提升资源动用效率。通过地质-工程一体化研究,可以更精准地识别“甜点区”,优化井位部署和压裂方案,从而显著提高单井产量和最终可采储量。二是降低开发成本。数据科学和人工智能的引入推动页岩油气开发从“经验驱动”转向“数据驱动”,借助智能油藏模拟与压裂参数优化等手段,有效降低桶油开发成本。三是保障能源安全。加快构建自主可控的页岩油气勘探开发技术体系,对降低我国油气对外依存度、保障国家能源安全具有重要战略意义。四是推动绿色低碳转型。跨学科科研有助于将环境科学、碳捕集利用与封存等技术融入页岩油气开发全链条,推动油气开发模式从“资源开采”向“资源-环境-能源协同开发”转变。

2 页岩油勘探开发的跨学科特征

2.1 页岩油勘探开发涉及的学科领域

页岩油储集空间为微米至纳米级别,其强非均质性导致传统石油地质与工程技术范式难以直接适用,必须依靠深度协作与系统性创新。作为一项高度集成的系统工程,页岩油勘探开发需融合超过20个一、二级学科,以解决“页岩油在哪里、如何采出来”这一根本问题。

在地质勘查阶段,识别地质“甜点”是页岩油勘探开发中最能体现多学科融合价值的环节。页岩油的富集受沉积环境、生烃条件、储集空间及地层压力等多因素共同控制。其核心学科包括石油地质学、构造地质学、油气地球化学与地球物理学等。其中,石油地质学及其分支非常规油气地质学共同构成了页岩油勘探开发的理论基石,用于评估页岩生烃潜力与有利区(即“甜点”);地球化学主要评价有机质类型与成熟度;沉积学与层序地层学预测有利储层的空间分布;构造地质学则研究裂缝发育带,后者是重要的储集与渗流通道;岩石学与矿物学通过分析脆性矿物含量,为后续压裂可行性提供依据;地球物理学(物探)利用地震、测井等技术对地下页岩层进行精确成像;古生物学则辅助地层对比与年代确定。这些学科共同支持形成了页岩油从“有没有”到“在哪里”的初步判断。陆相页岩油的高效富集是沉积、生烃、超压和复合孔隙结构等多要素协同作用的结果,其中“源-储一体”的复合孔隙结构与异常超压系统的耦合作用尤为关键,需要多学科解析这一复杂问题[15]。

在工程开采阶段,核心学科涵盖石油工程(包括油气田开发、钻井、采油)、岩石力学与地质力学、渗流力学以及油田化学。以水平井钻井与大规模体积压裂为代表的技术突破,是推动页岩从生油岩转变为产油储集岩的关键因素[16]。水力压裂的效果依赖于对储层地质力学特性、天然裂缝分布及地应力场等地质条件的准确认识,同时也需要流体力学、岩石力学等工程学科的深入参与。其中,岩石力学与地质力学构成了水力压裂设计的理论基础;渗流力学揭示了页岩油在纳米级孔隙中的流动规律,可用于产量预测;石油工程的各分支学科则致力于解决长水平段水平井钻井、压裂施工及举升等现场技术难题;油田化学为钻井液、压裂液等关键工作液提供配方支持。此外,机械工程与仪器科学团队负责研制高端装备与井下检测仪器,以保障工程作业的精度与可靠性。

在碳达峰与碳中和目标引领下,页岩油的绿色低碳高效开发成为行业可持续发展的关键。人工智能与大数据技术能够处理海量多源数据、自动识别“甜点”并优化生产决策,成为提升开发效率的重要引擎;环境科学与工程聚焦于水资源消耗、返排液处理及碳排放控制,有力推动绿色低碳开发过程;材料科学与工程提供纳米材料、智能材料等新型材料,用以提升压裂效果或辅助监测分析;经济学与管理学贯穿项目全周期,负责成本核算、投资决策与工程管理,确保商业可行性;控制科学与工程则为油田自动化和智能化提供支撑,例如智能钻井与自动压裂技术。页岩油的经济高效、绿色低碳开发,本质上是将地质认识转化为工程产量、并最终实现经济价值的多学科协同过程。任一学科或环节的脱节皆可能导致项目失利。因此,组建一支覆盖上述核心与前沿学科的深度融合团队,并建立高效的一体化协作机制,是页岩油成功开发的关键保障。

2.2 页岩油勘探开发地质-工程一体化研究

页岩油气革命是地质学家、地球物理学家、岩石力学专家与石油工程师通过多学科交叉,实现系统级融合的成果。能够实现页岩油商业开发的层系,既非地质学家关注的“地质甜点”,也非石油工程师关注的“工程甜点”,而是二者兼顾的“地质-工程一体化甜点”[17](图1)。这一过程,正是跨学科研究从“形式合作”迈向“实质融合”的最佳范例。

“地质甜点”与“工程甜点”的结合,是页岩油开发从科学规律认知迈向工程价值实现的核心桥梁。

“地质甜点”回答页岩油“有没有、在哪里”的问题,侧重于资源禀赋的评估。它主要借助石油地质学、地球化学、沉积学、地球物理学等学科进行刻画。其核心指标包括有机质丰度、类型与成熟度(反映生油潜力)、储层孔隙度与含油饱和度(体现储油能力)、以及有效厚度与分布面积(决定资源规模)。一个理想的地质甜点,意味着该区域页岩不仅生成了大量石油,还将其赋存于微纳米孔隙中;然而,此时的石油仍处于“看得到、摸不着”的状态。

“工程甜点”解决的是页岩油“能不能、怎么采出”的问题,侧重于评价储层的可改造性。它主要由岩石力学、地质力学、石油工程和渗流力学等学科来界定。其核心指标包括脆性矿物含量(石英、长石、碳酸盐岩等,影响压裂时能否形成复杂裂缝网络)、天然裂缝发育程度(决定现有流动通道)、水平应力差(控制裂缝延伸方向与复杂程度)以及断裂韧性(反映储层压开的难易程度)。理想的“工程甜点”意味着该区域页岩在人工干预下能够形成导流能力强的裂缝网络,从而使石油有效产出。

中国学者结合国内陆相页岩的地质特点,发展了地质-工程一体化技术体系[18-20],地质与工程不再是两个分离的环节,而是需要一体化协同的系统。多学科协同与全生命周期优化,使页岩油气资源从“勘探禁区”转化为可规模开发的战略性接替资源。

3 页岩油勘探开发中的跨学科难题

页岩油勘探开发被视为典型的复杂系统工程,正是因为其全链条需要地质、地球物理、岩石力学、石油工程、材料科学乃至人工智能等学科的深度协同。然而,不同学科间的目标分野、数据壁垒、组织惯性与认知局限相互叠加,导致协作过程极易陷入“合而不深、通而不畅”的困境,具体表现在以下四个方面。

(1)“地质-工程”的天然鸿沟。地质人员以寻找高有机质、高孔隙度的“地质甜点”为己任,工程人员则追求地层的可压性和工程的低成本。然而,在中国陆相页岩中,页岩油往往藏在黏土含量高、塑性强的层段——这类层段含油饱和度高,但容易在压裂改造中形成砂堵,导致储层改造效果差,难以高产,经济效益通常不好。反之,高脆性、易破裂的层段可能贫油,压开后“有水无油”。例如,某盆地页岩勘探中,地质团队根据TOC和成熟度圈定了一片“优质甜点”;但工程团队沿用邻区压裂参数施工后,产量远低于预期。事后分析发现,该甜点段黏土矿物超过45%,杨氏模量过低,裂缝无法有效延伸,数千万元人民币的资金投入几乎“打水漂”。这一案例表明,缺乏地质-工程实时对话,再好的地质认识也难以转化为实际产能。

(2)数据复杂且标准不一。页岩油项目全生命周期中会产生地震、测井、录井、岩心分析、钻井工程、压裂施工、微地震监测、生产动态等数十类数据,其格式涵盖SEGY、LAS、DLIS、txt、Excel及图像序列等,采样尺度跨越纳米级(如电镜观测)至千米级(如地震勘探)。不同专业不仅使用软件各异,甚至对同一物理量的定义也存在显著差异:例如,地质人员所称的“孔隙度”通常指岩心氦气法测得的有效孔隙度;测井人员则依据中子-密度交会计算视孔隙度;而油藏工程师采用模型反演获得的动态孔隙度。三者数值可相差一倍以上。在某油田一体化项目中,压裂团队曾根据地模团队提供的“孔隙度”设计用液强度,却因数据定义不一致导致加砂失败,最终井筒报废。各专业部门通常将数据存储于各自独立的数据库中,其访问权限、更新频率与质控标准互不联通,形成“数据孤岛”。跨部门调用数据往往需耗时数周进行人工协调,严重延缓了一体化决策的进程。

(3)组织管理与绩效错位。尽管顶层设计反复强调“地质-工程一体化”,但多数油田的基层单位仍按专业划分——地质所、物探所、钻井公司、压裂队、采油厂各有独立的考核指标。地质人员的工作量以探井部署数量和岩心描述长度来衡量;工程人员则依据钻井进尺、压裂段数、施工成功率评定绩效。在一体化项目中,若地质人员建议调整井轨迹以避开高黏土段,将导致钻井难度增加、进尺减少,钻井部门的绩效因此受损,地质建议便常被现场“选择性忽略”。反之,若压裂团队为追求施工顺畅而采用保守的砂比和排量,可能导致储层改造不充分、最终产量偏低,但地质人员却需承担“甜点预测不准”的责任。这种“收益共享、成本分算”的错位,使得跨学科协作沦为“零和博弈”。曾有项目负责人坦言:协调各部门参加一体化会议如同“求人帮忙”,因为参会既不计入工作量,也不影响绩效奖金,纯粹是“吃力不讨好”。当个人绩效与专业条线强绑定时,系统最优便只能让位于部门最优。

(4)技术工具与认知局限。页岩油储层表征需跨越从纳米级有机孔喉、微米级纹层与矿物颗粒、厘米级岩心层理、米级测井分辨率、百米级地震网格直至千米级压裂缝网的多数量级空间尺度。现有技术工具大多仅在某几个尺度上有效:扫描电镜可观测孔隙,却难以呈现其宏观分布;地震反演能预测脆性带,却无法识别单条裂缝。不同专业领域间存在显著的认知壁垒。以脆性指数为例,其在不同学科中的表征方式迥异——岩石力学将其定义为(杨氏模量+泊松比)归一化值,测井工程师采用矿物组分法计算,地质人员则常以石英含量简单替代。跨团队讨论时,各方常自以为在探讨同一“脆性指数”,实则各执一词。此外,地质人员所称的“裂缝”涵盖成岩缝、构造缝、溶蚀缝等各类不连续面,而工程人员仅关注能够导流的“水力裂缝”或天然开启缝。

4 中国陆相页岩油地质-工程一体化勘探开发实践

页岩油开发需组建涵盖地质、地球物理、石油地质、压裂工程等多学科团队。以大庆古龙陆相页岩油[21-22]为例,中国石油集团与黑龙江省委、省政府高度重视其勘探开发工作,专门成立工作专班,建立定期会商与协同联动机制,形成了上下贯通、左右协同的工作格局。大庆油田搭建起集科研、生产、管理、服务于一体的内部攻关平台,联合中国石油集团、专业公司、科研机构、高等院校等七大主体,依托全国重点实验室,通过科技攻关项目、创新联合体和学术交流三大载体,构建了跨领域、跨层级的协同创新网络,将以往“分散独立”的工作模式转变为“跨域联动”的攻关新范式。

4.1 构建跨领域、跨层级的协同创新组织模式

地质与工程一体化的协同研究有助于打破专业壁垒,促进数据、知识与技术的高效融合。针对大庆古龙页岩油勘探开发难题,中国石油集团组建了陆相页岩油地质-工程一体化协同创新团队,通过一体化研究支撑页岩油效益突破。具体措施包括:一是建立多学科联合研究团队与统一工作规范。组建涵盖沉积储层、地球化学、甜点评价、压裂工程及页岩油开发五大领域的跨部门、多学科团队,在规章制度、工作方式、数据管理和研讨交流方面实行一体化管理(图2),并推行“四个统一”(统一岩心观察、统一样品采集、统一术语体系、统一评价标准),确保各学科在同一框架下高效协同。二是构建“扎根现场、双向赋能”的院企一体化攻关模式。依托油田的“院士工作站”等平台,各学科团队至少安排1名成员常驻油田一线,实现全生命周期研究的早期介入。三是建立双向沟通与对接人制度。在项目与专业领域层面分别设立对接人,通过定期线上例会和适时线下交流,保障基础研究与油田技术需求紧密衔接。四是构建“产学研用”协同平台并推动全生命周期线上管理。院企共同设计研究目标,油田开放内部资料权限,团队共享一体化工作平台以开展多学科线上协同研究;负责人可通过平台新建项目、组建团队、分配任务,科研人员在线完成研究并提交成果,实现从“单打独斗”到“协同作战”、从“远程支援”到“现场扎根”的转变,确保研究成果紧密贴合生产实际。

4.2 形成以“一全六化”为核心的系统工程方法论

“一全六化”工程方法论,是中国石油集团李国欣等针对我国非常规油气资源禀赋与开发效能提出的系统性解决方案[23-26]。其中,“一全”指“全生命周期管理”,“六化”包括“一体化统筹、专业化协同、市场化运作、社会化支持、数智化管理、绿色化发展”(图3)。页岩油开发涉及多学科协作,全生命周期管理作为核心引领,将分散的各阶段整合为统一的系统工程,为长期、跨学科的联合攻关提供了总体框架。一体化统筹通过顶层设计打破部门界限,为不同学科设定共同目标,其核心是地质-工程一体化统筹。专业化协同是最直接的跨学科实践,旨在打破专业壁垒,构建从方案设计到效果复盘的全流程协作机制,使地质与工程从“两张皮”融合为“一盘棋”。市场化运作的核心在于突破内部行政调配模式,将价格机制、竞争机制与契约机制引入资源配置全过程,从而降低成本,实现效益最大化。社会化支持的核心是充分利用外部社会资源,为项目提供高效、低成本的辅助保障,使企业得以聚焦核心业务[23]。数智化管理提供了统一的数据共享平台,为跨学科的大数据分析与人工智能应用奠定了坚实的数据基础。绿色化发展则要求在研究过程中融入低碳环保,推动形成涵盖环境、社会等新兴交叉学科的研究范式。在新疆吉木萨尔、大庆古龙等国家级页岩油示范区,“一全六化”已成为常态化实践,并直接促进了开发效益的提升。

4.3 构建以产教融合为特色的跨学科人才培养体系

油气行业的技术复杂性和多学科交叉特性,决定了高效跨学科人才培养必须依托产教融合的路径[26]。目前,国内多所石油类高校围绕这一方向,已形成了各具特色的实践范式[27-29]。

在课程体系与培养模式上,中国石油大学(华东)构建了“跨学科课程-微专业-辅修学位-双学士学位”的进阶式交叉复合型培养体系,设立了众多“小而精、跨学科、强实践”的微专业,推行“1个微专业+1个深度合作企业”模式,其中跨学科课程占比超过60%。中国石油大学(北京)则首创“双向赋能型”油气人工智能学科融合模式,建立了“一平台三融合”(平台支撑、学科融合、产教融合、科教融合)体系,并探索“本博一体化”贯通式培养路径。

在产教融合协同育人平台建设方面,东北石油大学联合大庆市政府、大庆油田等5家单位成立页岩油气现代产业学院,构建“地质-工程-装备”一体化专业集群,形成以院士领衔、企业首席专家为顾问的科技创新梯队。中国地质大学(北京)则提出以创新想象力与跨界融合力为核心的培养理念,构建了早进实验室、早进团队、早进项目“三进计划”科教融合与“双导师”校政企协同育人模式。

在跨学科机制保障方面,西安石油大学以学科交叉融合为引擎,聚焦油气绿色低碳开发,构建了产教融合与科教融合并重的交叉学科体系。地、矿、油类高校普遍依据“三个衔接”理论,通过应用实践项目推动“研-用”融合,借助企业联合培养促进“产-学”融合,形成协同育人路径,并依托多学科导师团队、跨学科课程模块及质量保障机制,建立起可推广的跨学科人才培养制度框架。

4.4 建立合理的知识产权管理制度

跨学科科研合作涉及多学科背景与多团队参与,各方投入的知识、技术及资源形态多样,成果贡献往往难以量化比较,利益诉求亦存在差异。若缺乏明确的知识产权管理制度,容易因成果归属不清、使用权限不明或收益分配不公引发纠纷,挫伤合作积极性。因此,建立合理、清晰且具可操作性的知识产权管理制度[30-31],明确成果归属、使用权限与收益分配规则,是保障各方合法权益、减少合作摩擦、确保研究顺利推进的重要基础。页岩油地质-工程一体化团队在成立之初便确立了知识产权管理制度:合同签订时,各方需通过协议明确论文、专利、专著、软件著作权等成果的归属与分配方式;实施过程中,项目团队主导完成的新成果及相关知识产权归项目团队所有,各方可在约定范围内使用团队提供的资料,不得擅自扩展用途;合作方基于团队材料产生的新成果,须经协商确定权属后方可发表;合同未约定事项的成果发布,需经研究院与油田企业双重审查,通过后方可提交;未经审核擅自发布者,将按学术不端行为严肃追责,已发布的不当内容须及时撤回并追究相应责任。

5 结语

在全球能源格局深刻重塑的宏观背景下,我国页岩油气勘探开发正经历从“技术突破”向“效益开发”跨越的严峻考验。这一进程不仅是工程技术的博弈,更是对传统科研组织模式系统审视。面对极其复杂的地质条件与工程技术极限,单一学科的线性思维已难以适应系统性开发的需求。基于中国页岩油勘探开发实践,本研究剖析了跨学科科研协作的内在逻辑,获得以下认识:

(1)跨学科研究是破解中国陆相页岩油勘探开发这一复杂系统工程问题的必由之路。 油气勘探开发具有高度技术密集特征,其成功依赖于多学科的系统集成。无论是美国页岩革命,还是我国大庆古龙、新疆吉木页岩油国家级的建设实践均表明:地质与地球物理学科致力于解决“资源在哪”的定位问题,而岩石力学与石油工程学科则聚焦于“如何采出”的工程难题。唯有打破学科壁垒,推动两者深度融合,才能精准打造“地质-工程一体化甜点”,实现页岩油的经济有效开发。

(2)传统范式面临挑战,页岩油勘探开发中的跨学科破除现实困境。页岩油储集空间以微米至纳米级为主,传统石油地质与工程技术范式难以直接适用。全链条开发需要地质、地球物理、岩石力学、石油工程、材料科学乃至人工智能等众多学科的深度协同。然而,在实际操作中,不同学科间的目标分野、数据壁垒、组织惯性与认知局限相互叠加,导致协作过程极易陷入“合而不深、通而不畅”的困境。

(3)机制创新释放页岩油跨学科科研的关键引擎。针对跨学科协作中常面临的“合而不深、通而不畅”困境,本研究总结出四条行之有效的创新路径:一是构建跨领域、跨层级的扁平化协同组织,有效打破传统单位与专业壁垒;二是确立以“一全六化”为核心的系统工程方法论,为多学科融合提供统一的行动框架;三是建立产教深度融合的复合型人才“造血”机制,破解人才结构性短缺难题;四是完善知识产权共享与激励制度,为团队的长期稳定合作提供坚实保障。这充分证明,技术创新必须依托于管理与机制创新,才能真正转化为现实生产力,真正释放跨学科科研的巨大潜能。

展望未来,随着页岩油气开发向更深、更复杂、更智能的方向发展,以及碳中和目标下绿色低碳开发要求的日益提升,跨学科科研的深度和广度将持续拓展,人才支撑的基础性、战略性地位也将进一步强化。唯有构建“学科交叉-产学研协同-人才贯通培养”三位一体的创新生态,才能为页岩油气革命注入持久动力,为国家能源安全和绿色低碳发展提供坚实保障。

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