提到石油，很多人第一印象，是深埋地下的黑色原油，是我们日常离不开的能源燃料。

但很少有人知道，从地下岩层开采，到管道输送、炼化加工，再到如今的碳中和转型，能源领域依旧藏着大量还没有解开的科学谜题。

最近，由中国石油大学（北京）主办的国际期刊 Petroleum Science，发布了一份特别的清单——《石油科学100个难题》。

项目从2021年启动，历时五年，集结全球数百位科研人员，梳理筛选出100个关乎行业未来的核心问题。这份清单不只是面向科研人员的题目汇编，也为我们普通人打开一扇窗口：看看能源科学家们，正在为什么而探索。

这100道问题分成六大方向，既有我们熟悉的传统油气开采，也包含CCUS、氢能、储能这些碳中和时代的新赛道。

01

油气勘探与开发：

如何挖好地下的“黑色宝藏”

地下8000米的超深层、深海海底、页岩地层，还有可燃冰天然气水合物……这些资源储量巨大，但开采条件极其恶劣。

科学家想要搞明白以下40个问题：

1.古老地层有机质如何大规模生烃？

2. 深部地下高温环境下原油裂解演化机制是什么？

3. 页岩中有机质赋存形态如何定量表征？

4. 页岩油气富集的主控地质因素有哪些？

5. 超深层储层孔隙形成与破坏机理是什么？

6. 碳酸盐岩缝洞储层如何预测空间分布？

7. 陆相页岩油源储耦合机理是什么？

8. 致密砂岩储层非均质性如何起源？

9. 古老海相烃源岩发育控制因素是什么？

10. 油气二次运移的微观驱动力是什么？

11. 断裂带对油气聚集与散失双重作用机理？

12. 油气藏后期改造破坏的识别方法？

13. 深水海底油气成藏特殊规律？

14. 火山岩油气储层发育内在机理？

15. 低熟油气大规模形成机制？

16. 页岩中油气多相态赋存定量描述？

17. 古油藏破坏之后残余资源评价方法？

18. 地下流体‑岩石长期相互作用演化规律？

19. 非常规油气资源潜力新评价理论？

20. 复杂地质环境下油气成藏动力学模型构建？

21. 纳米尺度孔隙内油气水多相流动机理？

22. 页岩储层压裂裂缝扩展真实演化规律？

23. 压裂液在地下岩石内部滞留伤害机理？

24. 老油田水驱剩余油微观分布如何精准刻画？

25. 化学驱提高采收率界面调控机理？

26. 超高温超深井井筒多相流动规律？

27. 深部岩石在复杂地应力下破裂机理？

28. 稠油地下降粘多机制协同原理？

29. 气藏开发过程中水锁伤害解除机理？

30. 低渗透储层提高单井产量的核心瓶颈？

31. 二氧化碳驱油过程中岩石‑流体耦合反应？

32. 页岩油气水平井产能衰减内在原因？

33. 多场耦合条件下储层动态演化预测？

34. 微生物采油菌群地下存活与作用机理？

35. 海上稠油油田高效开发关键科学难题？

36. 老油田高含水后期进一步挖潜理论？

37. 智能压裂如何实现裂缝主动调控？

38.地下多相流体驱替非均质性抑制方法？

39. 深层油气开发井筒完整性失效机理？

40. 非常规油藏开发全生命周期环境影响评价？

很多看不见的微观机理，恰恰决定着资源能不能被高效利用。

02

油气储运：

让能源安稳跑过千万里管线

原油、天然气，需要通过漫长管道跨越山海。

现实中会遇到不少麻烦：原油低温容易凝固、管道会被腐蚀、海底管线受海浪影响晃动；未来管道里还会输送二氧化碳、氢气。

科学家需要寻找以下问题的答案：

1. 油气管道多相流复杂流态演化机理？

2. 海底管道内沉积物沉积与堵塞机制？

3. 原油低温析蜡、凝管微观机理？

4. 高含硫介质管道腐蚀多因素耦合机理？

5. 氢气混入天然气管网材料损伤机理？

6. 超大型LNG储罐热‑力耦合失效风险机制？

7. 管道缺陷智能检测信号识别基础理论？

8. 海洋浮式储运装备流固耦合动力学规律？

9. 二氧化碳长距离输送相态变化与安全风险？

10. 埋地管道土壤‑金属腐蚀交互机理？

11. 油气管道泄漏之后扩散演化预测模型？

12. 管网数字孪生多物理场实时仿真理论

13. 氢能储运新材料、新结构面临的基础难题？

03

石油化工低碳转化：

把原油变成更多宝贝

石油不只是用来烧，还能变成塑料、纤维、各类化工产品。

新时代的课题，已经不再只是追求产出更多产品，而是走向低碳化。

1. 重质原油分子尺度精准转化机理？

2. 催化反应中催化剂活性位点动态演化规律？

3. 低碳烯烃高效合成催化剂设计原理？

4. 石油基固废、塑料废弃物化学循环机理？

5. 二氧化碳加氢制备化学品反应路径调控？

6. 低成本制氢关键催化科学瓶颈？

7. 重油加氢过程中焦炭生成抑制机理？

8. 生物质与石油共加工协同转化机制？

9. 电催化二氧化碳转化高效电极材料设计？

10. 化工过程低能耗分离新原理？

11. 可降解石油基高分子材料分子设计？

12. 化工系统全链条碳足迹精准核算理论？

13. 高温化工反应器材料腐蚀防护机理？

14. 新型低碳化工反应过程放大基础理论？

04

能源材料：

对抗地下的极端环境

几千米地下，高温、高压、强腐蚀是常态。普通材料到井下很容易损坏失效。

科学家提出以下问题：

1. 高硫油气环境下耐蚀合金失效微观机理？

2. 超高温密封材料密封性能衰减机制？

3. 储氢合金吸放氢过程晶体结构演化？

4. 压裂用功能高分子材料地下环境降解机理？

5. 二氧化碳封存井筒密封材料长期稳定性？

6. 深海装备特种材料海洋环境老化机理？

7. 催化材料表界面精准修饰基础科学？

8. 新型油气传感器敏感材料响应机理？

9. 地下环境智能响应功能材料设计原理？

10. 低成本高性能储能新材料开发基础难题？

05

CCUS、地热、氢能与地下储能：碳中和的地下新战场

这是近些年快速崛起的前沿方向，就此，科学家提出以下问题:

1. 二氧化碳地下封存多相多场耦合演化机理？

2. 封存地层中二氧化碳泄漏风险预警理论？

3. 二氧化碳‑岩石长期化学反应演化预测？

4. 干热岩地热开发储层人工造缝机理？

5. 地热流体腐蚀、结垢形成与抑制机理？

6. 废弃油气田改造地下储氢地质约束条件？

7. 盐穴压缩空气储能围岩稳定性演化规律？

8. 地下储氢氢气扩散、渗漏多尺度机理？

9. 多种流体地下共封存相互作用机理？

10. 地热开发诱发地震风险评价基础理论？

11. 地下储能全生命周期环境安全评价？

12. 深部地下多能源协同开发耦合机理？

13. 地下储能‑碳封存联合系统优化理论？

06

能源经济与数字化：

能源不止只有实验室

能源问题，从来不止纯粹的技术。以下问题也被提出：

1. 地下复杂地质数据AI解析的科学瓶颈？

2. 油气行业数字孪生多尺度建模基础理论？

3. 能源大模型小样本学习与可解释性难题？

4. 化石能源向新能源转型的系统经济学模型？

5. 全球能源供应链风险传导内在机理？

6. 碳市场对油气行业发展驱动与约束机制？

7. 能源技术创新演化预测理论？

8. 能源转型背景下资源价值全新评价体系？

9. AI赋能油气工程智能决策的可靠性理论？

10. 跨区域多类型能源协同调度优化基础理论？

怎样用AI解读复杂的地下地质数据？如何搭建数字孪生还原地下油藏？大模型如何在能源领域安全可信地落地。技术与经济，二者缺一不可。

很多人以为石油科学属于“过去的产业”，但这份百题清单告诉我们恰恰相反。

从微观岩石孔隙的流体运动，到横跨国家的能源管网；从传统油气资源开采，到碳封存、地下储氢的碳中和新探索。石油科学早已跳出单纯采油的范畴，逐步拓展成为一门广阔的综合能源科学。

这100个难题，有些或许几年就会取得突破，有些可能需要几代科研人的接力。正是对这些未知的不断求索，支撑着我们整个社会的能源未来。