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                  • 以壓裂投球裝置為突破,在協同創新中加快推進兩江新區頁巖氣裝備產業發展

                  • 來源:王勝 譚彥虎 劉寶發   編輯人:管理員   編輯日期:2015-04-30 點擊次數:
                  • ??? 市委四屆三次全會指出,兩翼生態功能區要因地制宜發展資源環境可承載的特色工業、特色效益農業和生態旅游業。強調加快頁巖氣等能源資源開發,將資源優勢轉化為產業優勢。針對當前國際國內對頁巖氣開發的各種論調,重慶社會科學院、市政府發展研究中心組織中科院重慶綠色智能技術研究院、北京師范大學環境學院、重慶石油天然氣學會、重慶理工大學、重慶科技學院等研究機構專家組建了課題組,圍繞我市頁巖氣能源、裝備產業發展路線圖以及頁巖氣開發過程中的環境影響、核心技術等重大戰略問題開展了專項研究。我們認為,高端壓裂投球裝置是頁巖氣開發的關鍵裝備,市場前景廣闊,我市開發基礎較好。建議以壓裂投球裝置為突破口,在協同創新中推進其國產化、產業化,從而助推兩江新區頁巖氣裝備產業園區的發展。

                    一、高端壓裂投球裝置國產化是推進我國頁巖氣開發的關鍵之一

                    1.壓裂投球裝置是頁巖氣開發的關鍵設備之一

                    縱觀頁巖氣產業發展技術,水平井多段壓裂是普遍采用的工藝,涉及到水平井快速鉆完井技術、測井技術與儀器、壓裂技術與裝備、壓裂工藝與效果監測等設備與技術,其中壓裂投球裝置是整個過程的總開關和流體進出通道,是頁巖氣開發最核心的一環。

                    2.高端投球裝置利潤高,市場前景十分廣闊

                    目前高端壓裂投球裝置制造技術被美國貝克休斯公司所壟斷,該公司只提供技術配套服務,不單獨出售產品、不進行技術轉讓,有著驚人的壟斷利潤。據我們調查,彭水縣中石化彭頁HF-3井,鉆井總投資2億元,其中水平壓裂22段,使用貝克休斯壓裂投球裝置22套,每套進口價100萬元,僅此一項即耗資約2200萬元。另據統計,中石化川東北區塊近年來應用國外壓裂裝置和技術,平均單井壓裂總費用3000萬到一億元,占建井總投資的25%-53%(表1)。據中科院重慶綠色智能技術研究院初步估計,一旦實現高端壓裂投球裝置國產化,預計市場價格每套可降低到國外產品價格的一半以下),頁巖氣單井開發成本可至少節約15-20%,從而降低開發風險,極大激發油氣公司的勘探開發熱情,推動我國頁巖氣產業迅猛發展。

                    1 中石化西南油氣田川東北地區近5年壓裂費用

                    3.高端投球裝置國產化有著廣闊的市場前景

                    隨著頁巖氣開發戰役的打響,壓裂投球裝置需求量迅速增加。中石化西南油氣田近5年來,使用投球裝置壓裂的井數由2008年的67口,增加到2012年的206口,使用投球裝置近600套;中石油青海油田僅20122013兩年即使用投球裝置480套。按照我國頁巖氣發展規劃(2011-2015年),到2015年國內頁巖氣水平井每年至少鉆500口,按目前進口價格與用量測算,僅國內高端投球裝置市場需求即達每年300億元的規模;據國際能源署預計,到2030年全球頁巖氣年產量將達8000億立方米,因此未來5-20年,全球高端投球裝置市場價值每年約6000億美元,如裝置國產化后能占領全球市場的20%,每年可創造超過1000億美元的產值。

                    此外,投球裝置只是頁巖氣開發的核心環節,圍繞其上下游還有各種滑套、封隔器、套管以及匹配井下環境的壓裂液、支撐劑、示蹤劑等。因此,一旦實現高端投球裝置國產化,必將催生我市特種材料、數控機床、機械制造、合成橡膠、精細化工等相關產業一系列鏈式反應,加快我市裝備產業轉型升級,預計到2030年可拉動每年2-3千億美元產值。

                    二、我市已具備高端投球裝置國產化的研發、制造能力,可以將其作為我市發展頁巖氣裝備產業的突破口之一

                    中國科學院重慶綠色智能技術研究院已初步形成高端投球裝置的研發、制造能力,技術處于國內領先水平。加之我市較為完備的裝備工業配套協作體系,我們認為,實現高端壓裂投球裝置國產化有很強的可行性。

                    1.人才隊伍

                    該院匯集了一批頁巖氣開發高端人才,具有豐富的油田工作經驗,熟悉勘探開發工藝、鉆完井流程及井下工具系統,學術帶頭人和學科骨干多次獲中石油、中石化系統油氣勘探重大發現獎,在石油行業擁有廣泛的人脈資源和較高的知名度。同時,在微納制造領域擁有國際一流的研發團隊,主要骨干主持過國家“973”、“863”等科研項目,獲得多項國家及省部級成果,與多個國際知名高校建立了密切合作關系。

                    2.關鍵技術

                    去年以來,該院利用自身學科交叉的優勢,瞄準頁巖氣開發產業鏈上附加值最高的壓裂投球裝置,將微納制造技術引入傳統制造領域,取得了較好效果。目前取得的成果主要有:一是自主研發了模擬井下環境的壓裂球浸泡反應實驗裝置,已申報專利;二是獨立完成了壓裂球納米復合材料的制備及微納結構設計,能夠滿足高強度和耐高溫高壓、耐硫化、以及可溶化等要求,經測算批量制造后單個壓裂球成本僅2千元。該院目前正在尋求油田單位的支持,希望首先為油田設計、制造具備特種性能的納米材料壓裂球,在具備研發資金和生產線條件后,計劃下一步研發配套的高端壓裂投球裝置,預計成本可遠低于國外產品。該項目正處于成果轉化的關鍵階段,如重慶市能夠及時給予扶持,可以快速推進項目研究,完成產品開發,預計1-2年內即可在我市實現國產化,達到立竿見影、事半功倍的效果。三是目前已在石墨烯批量化制造、規模化微納加工方法、低維柔性表面材料研發等方面取得了重大突破,為納米材料裝備化奠定了堅實的基礎。

                    3.配套條件

                    作為國家老工業基地,我市工業基礎雄厚,門類齊全,綜合配套能力強。具有長安、宗申、力帆、機電集團等一批大型機械生產企業及配套研究機構。

                    近年來,在市政府大力推動下,福布斯能源、斯倫貝謝、祎達特鋼等國內外知名石油裝備企業進駐重慶,顯著提升了我市裝備制造的整體水平。特別是行星式球磨機械、納米(非)金屬材料等高新技術企業落戶重慶,為功能性壓裂球生產提供了便捷的設備和原材料供應條件,為高端投球裝置的研發和規模化生產奠定了基礎。

                    三、思路和建議

                    借助兩江新區頁巖氣裝備產業園這個平臺,堅持以企業為主體,采取政府+研究機構+企業+投資機構的協同創新模式,整合中科院重慶綠色智能研究院、兩江新區頁巖氣產業基地、相關企業和風險投資機構共同組建頁巖氣裝備產業協同創新基地,邊研究、邊開發、邊中試、邊轉化,徹底打破國外企業的技術封鎖,搶占產業制高點,加快推動高端壓裂投球裝置國產化、產業化。具體建議如下:

                    一是建議市政府組織市科委、中科院重慶綠色智能技術研究院、兩江新區管委會、頁巖氣開發單位、重慶機電集團等裝備企業以及金融投資機構等,就高端壓裂投球裝備的國家化、產業化問題進行全方位系統論證,并促進相關各方的有效對接。

                    二是積極爭取設立國家頁巖氣裝備產業協同創新基地。以中科院重慶綠色智能研究院為主,立足全球招攬英才,組建高水平的研發團隊。同時,由市政府出面,科委牽頭整合我市相關研究機構現有成果和實驗設備,推進地質、地勘、探井等信息在科研層面的共享,對關鍵技術進行聯合攻關,將其納入重慶市科技創業風險投資引導基金支持范圍。

                    三是將高端壓裂投球裝置國產化項目作為全市民營企業發展基金和兩江新區產業基金支持的重點之一,鼓勵市內有條件的企業,從戰略投資高度,與研發機構設立利益共享、風險共擔的科技企業,參與高端投球裝置研發,培育新的裝備產業集群。

                    四是整合市外經委、市發展改革委、市經信委、兩江新區等招商資源,依托兩江新區頁巖氣裝備產業園這個平臺,加大對高端投球裝備產業的招商引資力度,引進風險投資。

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                    作者單位:重慶社會科學院副院長、中科院重慶綠色智能研究院頁巖氣中心、重慶石油天然氣學會

                    A:本文是《重慶頁巖氣產業發展戰略研究》的階段性成果,執筆:重慶社會科學院副院長王勝博士、中科院重慶綠色智能技術研究院頁巖氣中心譚彥虎博士、陳喬博士、重慶石油天然氣學會劉寶發教授等。

                    B:市領導等對此文作出重要批示。

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