摘要：推动天然气能源产业快速发展的核心动力是天然气科学技术的发展，构建面向绿色发展的天然气科学体系对天然气能源产业可持续发展具有重要的理论和实践意义。为此，依据能源科学体系的基本架构和天然气产业链技术需求特点，应用系统论和组合原理，提炼出由基础结构和复合结构组成的我国天然气科学基本框架。基础结构有3类：①基于能源科学基本分类的天然气科学体系基本结构，包含基础理论、工程技术、经济科学和管理科学等方面；②基于天然气产业链的科学技术基本结构，表现在天然气勘探、天然气开发、天然气储运、天然气营销、天然气利用5个领域的科学技术；③基于天然气工业发展要素创新的科学技术基本结构，如天然气环境学、天然气政治学、天然气政策学等。复合结构也有3类：基础型与产业链型复合、基础型与发展要素型复合、产业链型与发展要素型复合。最后提出了促进中国天然气科学体系建设的策略。
关键词：绿色发展；天然气；科学体系；基础结构；复合结构；构筑；策略；中国
绿色经济是在生产、消费、分配、交换的各个环节上实现资源节约、污染减少和环境改善的经济。天然气作为优质清洁高效的低碳化石能源，增加其生产供应、扩大利用、提高利用水平与效能，是中国加快经济发展方式转变、促进节能减排和绿色发展最现实的选择。中国天然气科学理论创新和技术创新实践发展都在呼唤着加快具有中国特色的天然气科学体系构筑与建设。
1 构建天然气科学体系的必要性与紧迫性
1.1 绿色经济发展对能源科学技术发展的基本要求
绿色经济以经济与环境的和谐为目标，将环保技术、清洁生产工艺等众多有益于环境的技术转化为生产力，并通过有益于环境或与环境无对抗的经济行为，实现经济的可持续发展[1]。其核心是能源技术和减排技术的创新，产业结构和制度的创新，以及人类生存发展理念的根本性转变。因此，有效解决我国资源、环境、生态等重大问题有赖于如天然气科学等清洁能源科学的发展。
1.2 现代清洁能源产业体系构建的需求
党的十七届五中全会明确指出：“推动能源生产和利用方式变革，构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系。”显然，其建设与发展必须注重相应的能源科学体系建设予以保障。这也为包括天然气科学在内的能源类科学体系建设指明了方向。同时，现代天然气工业的产业链协调发展和基础保障系统建设，要求切实考虑其科学体系建设问题[2]。
1.3 天然气能源供应安全的迫切需要
天然气作为工业燃料、城市燃气、汽车燃料、优质的化工原料等已成为我国重要的战略能源物资。国家已把大力开发天然气资源、提高天然气在我国一次能源消费结构中的比例(预计2020年达到8.7%，2030年达到9.5%)，作为国家能源安全保障的重要组成部分。因此，建立天然气科学体系，以保障天然气供应安全各环节有效运行，具有十分重要的意义。
1.4 天然气产业快速发展的急切需求
我国天然气产量从2000年以来，年均增长13.7%，呈现快速增长趋势，并将逐步融入全球市场。据预测，中国常规天然气产量2015年将达到1500亿立方米。引进海外天然气资源前景广阔，已形成多气源供应格局。国内天然气骨干管网已形成，天然气储气库建设已经起步。因此，必须培育天然气科学体系，以保障天然气工业快速发展。
2 天然气科学体系的构建思路与原则
2.1 遵从现代能源科学的一般体系构架
面向绿色发展的天然气科学是研究从天然气开采到利用过程中的基本规律及其应用的能源科学。它具有前瞻性、规律性、创新性、统筹性、综合性、涉及面广、与国民经济密切相关等特点。它的框架理应符合能源科学的一般框架，即基础理论、工程技术、经济科学和管理科学等。
2.2 满足天然气产业链科学技术需求
按《国民经济行业分类》(GB/T 4754—2002)标准，天然气工业是从事天然气资源勘探、开发、管道运输、储存、销售利用的企业集合。其科学技术特征表现为2个方面[2]：①它应当包括天然气勘探、天然气开发、天然气储运、天然气营销、天然气利用5个领域的科学与技术的统一；②5个领域都有自身的基础理论、工程技术、经济科学和管理科学内容。
例如，未来10年需要解决低渗透砂岩气藏提高采收率、超深高压气藏长期高产稳产、砂岩及碳酸盐岩气藏流体预测、高含硫气藏安全高效开发、火山岩气藏整体规模开发等技术难题，同时要积极发展煤层气、页岩气等非常规天然气开发技术[3]。四川盆地作为中国最早的一个天然气工业基地将在以下5个方向持续发展和深化勘探开发技术[4]：①超深复杂气藏勘探开发技术的配套完善；②低孔渗碎屑岩气藏勘探及规模效益开发技术的配套完善；③高含硫气田安全清洁开发配套技术的形成完善；④老气田开发中后期稳产和提高采收率配套技术的深化完善；⑤页岩气勘探开发配套技术的初步形成。天然气经济与管理科技攻关重点在天然气价格机制改革、天然气市场创新、天然气政策创新、企业经营管理创新、海外天然气经济与管理创新等方面。
2.3 符合现代天然气工业发展要素创新的要求
中共中央关于制定国民经济和社会发展第十二个五年规划的建议提出，要坚持把科技进步和创新作为转变经济社会发展方式的重要支撑。现代天然气工业发展需要内外部要素资源。外部要素或称之为外部环境要素，包括自然环境、经济环境、法律环境、政治环境、社会环境、技术环境、市场环境等要素。天然气工业内部要素是其发展要素体系的主体，主要包括天然气资源、实物资产、资金、组织结构、人力资源、无形资产、专有技术、信息、企业文化等要素。天然气资源要素是天然气工业发展的基础。实践证明，现代天然气工业发展方式转变的主要途径是通过其内外部非物质类发展要素投入与创新，如科技、人才、市场、价格、信息、产权、管理、文化等要素创新。
2.4 注重天然气科学与石油科学的异同
天然气能源与煤炭的技术经济特性差异十分显著，而天然气与石油能源相比，其技术经济特性也非常显著。主要体现在：天然气资源在时间、空间和深度上都更广泛，产业链各环节风险极大，涉及民生更为紧密，对国民经济的贡献更为广泛，以及天然气能源政治的兴起与迅速发展等方面。同时，因在天然气科学技术形成与转化机制、体系结构、价值实现途径、培育方式和绩效等方面都具有显著特点，决定了天然气科学技术的特殊性。因此，天然气科学应有其独特的能源科学地位。
3 天然气科学体系的基本框架与主要内容
3.1 基础结构和内容
根据构建思路和原则，天然气科学体系构建的基本要求是：借鉴和吸收国内外天然气科学技术成果，符合现代绿色天然气工业科学发展要求，门类基本齐全、层次基本均衡的天然气科学基础体系和复合体系，它应能指导或说明天然气科学技术变革实践和发展趋势。天然气科学基础体系有以下3类：
3.1.1基于能源科学基本分类的天然气科学体系基本结构
基于能源科学基本分类的天然气科学体系基本结构(Basis型，简称B型)包含4个子系统(图1)。它们都涉及天然气产业链和天然气工业发展要素的基础理论、工程技术、经济科学和管理科学等方面。
1) 天然气基础理论体系(B1)：中国石油、中国石化和中国海油三大石油公司，石油高等院校和部分能源研究机构，经过数十年的科技攻关和实践，在天然气地质理论、天然气藏成藏理论、山地地震勘探理论、天然气实验理论等方面处于国际先进或领先地位。例如，中国石油在岩性地层油气藏地质理论、富油气凹陷精细勘探理论、前陆盆地复杂冲断带构造建模理论。又如出版了理论专著《天然气地质学》、《天然气地球化学》、《天然气水合物气藏开发》、《复杂天然气藏储层特征及渗流规律》、《天然气处理工艺理论基础》等。
2) 天然气工程技术体系(B2)：目前，中国形成了川渝、长庆、塔里木3大核心供气区。基本形成了具有代表性的6类气藏开发配套技术嘲，如超深高压气藏开发技术和复杂碳酸盐岩气藏开发技术。四川盆地在勘探、钻完井、气藏工程、采气工程、地面工程等专业技术方面都有新突破、新进展，初步形成了适应不同类型复杂气藏的勘探开发配套技术，有力支撑了四川盆地天然气增储上产[3]。在地下储气库技术方面嘲，如盐穴储气库技术、线性岩层洞穴建库技术和储气库优化等新技术。在天然气化工技术方面[6]，有天然气直接转化制甲醇、甲醛，天然气制合成气，天然气制液体燃料。出版工程技术专著如《天然气资源勘探》、《天然气地面工程》、《天然气工程》、《天然气集输工程》、《天然气综合利用》、《城市天然气工程》等。
3) 天然气经济科学体系(B3)：我国在天然气产业发展、天然气市场与价格、政策与法规、战略与管理、经济信息、天然气项目技术经济评价等方面开展科研攻关，已形成核心竞争力的天然气价格研究方法、模型、理论，基本形成天然气产业链协调发展、天然气市场研究体系，天然气市场开发和战略营销研究成效显著。出版专著如《天然气资源评价》、《天然气经济学》、《天然气输配经济学》、《天然气定价研究与实践》、《天然气要素成本管理模式研究》、《中国天然气经济发展问题研究》等。
4) 天然气管理科学体系(B4)。我国大部分石油院校设置了油气经济管理专业博、硕士招生方向，如战略与创新管理、油气资源评价与项目管理、管理系统工程、油气藏经营管理等。出版专著如《中国天然气工业发展研究》、《石油天然气储量管理》等。
3.1.2基于天然气产业链的科学技术基本结构
该类结构(Industry Chain型，简称C型)见图1。根据天然气产业链基本结构，可以分为天然气勘探(C1)(如地质勘探、地球物理勘探、钻井勘探、化探等)、天然气开发(C2)(如气藏工程、采气工程、地面集输、净化等)、天然气储运(C3)(管道输送、储气库、管道防腐、计量、管道检测等)、天然气营销(C4)(营销网络、信息库、客户管理等)、天然气利用(C5)(化工、化肥、城市燃气、CNG等)5个领域的科学技术结构。
3.1.3基于天然气工业发展要素创新的科学技术基本结构
该类结构(Elements型，简称E型)见图1。根据天然气产业发展要素创新要求，形成相对独立的专业学科，如天然气环境学、天然气政治学、天然气财税学、天然气预测学、天然气战略学、天然气政策学等。
3.2 复合结构和内容
科学技术领域的交叉、渗透与综合成为天然气科学发展的主要趋势，天然气科学的基础结构与产业链、发展要素和其他科学领域纵向和横向方向渗透发展，形成交叉边缘学科。主要有3类：
3.2.1基础型与产业链型复合(CB型)
天然气产业链每个领域都具有基础理论、工程技术、经济科学和天然气管理科学子系统，形成CB型科学技术矩阵(图2)。例如，天然气勘探基础理论(C1B1)、天然气勘探工程技术(C2B2)、天然气勘探经济学(C1B3)、天然气勘探管理学(C1B4)。
3.2.2基础型与发展要素型复合(BE型)
每个天然气工业发展要素都具有基础理论、工程技术、经济科学和天然气管理科学子系统，形成BE型科学技术矩阵(图3)。例如，天然气市场基础理论(B1E6)、天然气市场工程技术(B2E6)、天然气市场经济学(B3E6)、天然气市场管理学(B4E6)等。还可以进一步进行基础型与发展要素的组合构成次一级科学技术结构，如非常规天然气市场营销管理。
3.2.3产业链型与发展要素型复合(CE型)
根据天然气产业发展要素与产业链构成的天然气科学技术体系，主要属于CE型。如天然气勘探文化理论(C1E5)、天然气勘探信息技术(C1E8)、天然气勘探安全科学技术(C1E14)、天然气勘探节能减排技术(C1E16)等，如图3所示。也可以进一步进行产业链型与发展要素的组合构成次一级科学技术结构，如页岩气市场营销管理工程技术。
4 中国天然气科学体系建设策略
4.1 加强国际清洁能源科技合作交流，培养天然气科学技术创新人才
加强国际天然气科学技术交流，积极参与国际能源技术、天然气技术交易、设备贸易市场。特别是要加强与欧盟、美国及有关跨国油气公司的天然气科学技术合作，引进消化先进的天然气新技术、清洁煤制气技术、节能减排技术、替代技术、减量化技术、再利用技术、资源化技术、天然气能源利用技术、节能建筑技术、绿色化学技术、绿色消费技术、生态恢复技术等。调研分析表明：在油气藏数值模拟技术，水平井、多分枝井、智能井等建井技术，数字油田技术，低渗致密气田开采技术，高含硫天然气藏开发技术，酸性气体勘探开发技术以及海上油气开发技术等方面，国外部分大石油公司具有较强的实力。
重视天然气科技人才的培养与引进，特别是与绿色能源产业相关的研发人员和技术人员。进一步完善分配激励机制，鼓励天然气技术攻关和创新，重视培养天然气领域技术专家和学术带头人，建立完善的技术创新服务体系，创造条件吸引人才、留住人才[7]。
4.2 加大天然气科学体系建设投入，促进创新与应用
建立技术开发、技术制造和技术使用三位一体的创新机制，加大资金投入力度，提高发展天然气科学技术政策措施的实施保障能力。激励石油院校健全和完善天然气基础理论、天然气工程技术、天然气经济学和天然气管理学相关专业，引导天然气绿色发展的风险投资。紧紧围绕天然气工业发展战略目标，对关键领域核心科学技术，着力自主创新，注重科学术的引进、消化和吸收，努力提升集成化、系列化和工程化水平，同时加快技术成果集成转化和成熟科学技术的推广应用[7]。
加强基础实验室投入，促进天然气科学自主创新。实验室是天然气科学创新体系的重要组成部分，是天然气科学体系中高水平应用基础研究、聚集和培养优秀天然气科技人才、开展国内外学术交流的重要基地和平台。实行“开放、流动、联合、竞争”的运行机制，积极鼓励油气企业与石油院校加强天然气科学技术的重点实验室和工程试验室建设。如天然气成藏与开发重点实验室、特低渗透率油气田勘探开发先导试验基地、油气管道输送安全国家工程实验室、油气钻井技术国家工程实验室、油气储运重点实验室、高含硫气藏开采先导试验基地、煤层气先导试验基地、煤层气重点实验室、国家能源页岩气研发(实验)中心、天然气能量计量实验室、天然气经济技术研究重点实验室等。
4.3 加强天然气知识产权保护力度，保障天然气科学体系可持续拓展
天然气科学技术要走在世界科技发展的前列，就必须坚持管理创新与技术创新协同发展，健全和完善天然气知识产权保护的法规体系，抓好知识产权组织协调和投入建设，完善天然气知识产权保护和奖励制度[6]。建立天然气专业领域的专利代理人组成的知识产权服务中心。加强宣传培训，提高知识产权保护意识，积极实施知识产权战略规划，促进科技人员全过程创造、申报和应用知识产权。值得重视的是，天然气的国家标准化工作是天然气科学体系的重要组成和天然气工业可持续发展的重要基础，也是天然气知识产权研究和保护的重要内容。
4.4 培养天然气科技文化，为天然气科学体系建设提供不竭动力
天然气科技文化是天然气文化的重要组成部分。它是天然气科技价值观文化、天然气科技制度文化、天然气科技行为文化和物质文化的总和[8]。在天然气科学体系建设中，树立先进的绿色天然气科技理念，健全有利于知识共享的文化，坚持科学精神与人文精神相结合，提高天然气企业领导人的创新素质，培育企业家技术创新精神，营造天然气科技创新激励环境。
参考文献
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[3] 李海平，贾爱林，何东博，等.中国石油的天然气开发技术进展及展望[J].天然气工业，2010，30(1)：5-7.
[4] 李鹭光.四川盆地天然气勘探开发技术进展与发展方向[J].天然气工业，2011，31(1)：1-6.
[5] 张耀民，廖鑫海，黄建平，等.国外天然气地下储存建设技术进展[J].石油科技论坛，2008，30(4)：29-33.
[6] 陈仲波.浅谈天然气化工技术进展及其分析[J].科技创新导报，2011，8(6)：49-50.
[7] 姜子昂，任先尚，段玲，等.天然气企业管理创新与技术创新协同发展模式[J].天然气技术与经济，2011，5(1)：50-53.
[8] 姜子昂.构筑我国天然气文化体系的战略思考[J].管理世界，2006(9)：141-142.
(本文作者：姜子昂1 肖学兰2 余萌1 杜燕3 1.中国石油西南油气田公司天然气经济研究所；2.中国石油西南油气田公司科技信息处；3.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院)
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