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  • 以压裂投球装置为突破,在协同创新中加快推进两江新区页岩气装备产业发展

  • 来源:王胜 谭彦虎 刘宝发   编辑人:管理员   编辑日期:2015-04-30 点击次数:
  •     市委四届三次全会指出,两翼生态功能区要因地制宜发展资源环境可承载的特色工业、特色效益农业和生态旅游业。强调加快页岩气等能源资源开发,将资源优势转化为产业优势。针对当前国际国内对页岩气开发的各种论调,重庆社会科学院、市政府发展研究中心组织中科院重庆绿色智能技术研究院、北京师范大学环境学院、重庆石油天然气学会、重庆理工大学、重庆科技学院等研究机构专家组建了课题组,围绕我市页岩气能源、装备产业发展路线图以及页岩气开发过程中的环境影响、核心技术等重大战略问题开展了专项研究。我们认为,高端压裂投球装置是页岩气开发的关键装备,市场前景广阔,我市开发基础较好。建议以压裂投球装置为突破口,在协同创新中推进其国产化、产业化,从而助推两江新区页岩气装备产业园区的发展。

    一、高端压裂投球装置国产化是推进我国页岩气开发的关键之一

    1.压裂投球装置是页岩气开发的关键设备之一

    纵观页岩气产业发展技术,水平井多段压裂是普遍采用的工艺,涉及到水平井快速钻完井技术、测井技术与仪器、压裂技术与装备、压裂工艺与效果监测等设备与技术,其中压裂投球装置是整个过程的总开关和流体进出通道,是页岩气开发最核心的一环。

    2.高端投球装置利润高,市场前景十分广阔

    目前高端压裂投球装置制造技术被美国贝克休斯公司所垄断,该公司只提供技术配套服务,不单独出售产品、不进行技术转让,有着惊人的垄断利润。据我们调查,彭水县中石化彭页HF-3井,钻井总投资2亿元,其中水平压裂22段,使用贝克休斯压裂投球装置22套,每套进口价100万元,仅此一项即耗资约2200万元。另据统计,中石化川东北区块近年来应用国外压裂装置和技术,平均单井压裂总费用3000万到一亿元,占建井总投资的25%-53%(表1)。据中科院重庆绿色智能技术研究院初步估计,一旦实现高端压裂投球装置国产化,预计市场价格每套可降低到国外产品价格的一半以下),页岩气单井开发成本可至少节约15-20%,从而降低开发风险,极大激发油气公司的勘探开发热情,推动我国页岩气产业迅猛发展。

    1 中石化西南油气田川东北地区近5年压裂费用

    3.高端投球装置国产化有着广阔的市场前景

    随着页岩气开发战役的打响,压裂投球装置需求量迅速增加。中石化西南油气田近5年来,使用投球装置压裂的井数由2008年的67口,增加到2012年的206口,使用投球装置近600套;中石油青海油田仅20122013两年即使用投球装置480套。按照我国页岩气发展规划(2011-2015年),到2015年国内页岩气水平井每年至少钻500口,按目前进口价格与用量测算,仅国内高端投球装置市场需求即达每年300亿元的规模;据国际能源署预计,到2030年全球页岩气年产量将达8000亿立方米,因此未来5-20年,全球高端投球装置市场价值每年约6000亿美元,如装置国产化后能占领全球市场的20%,每年可创造超过1000亿美元的产值。

    此外,投球装置只是页岩气开发的核心环节,围绕其上下游还有各种滑套、封隔器、套管以及匹配井下环境的压裂液、支撑剂、示踪剂等。因此,一旦实现高端投球装置国产化,必将催生我市特种材料、数控机床、机械制造、合成橡胶、精细化工等相关产业一系列链式反应,加快我市装备产业转型升级,预计到2030年可拉动每年2-3千亿美元产值。

    二、我市已具备高端投球装置国产化的研发、制造能力,可以将其作为我市发展页岩气装备产业的突破口之一

    中国科学院重庆绿色智能技术研究院已初步形成高端投球装置的研发、制造能力,技术处于国内领先水平。加之我市较为完备的装备工业配套协作体系,我们认为,实现高端压裂投球装置国产化有很强的可行性。

    1.人才队伍

    该院汇集了一批页岩气开发高端人才,具有丰富的油田工作经验,熟悉勘探开发工艺、钻完井流程及井下工具系统,学术带头人和学科骨干多次获中石油、中石化系统油气勘探重大发现奖,在石油行业拥有广泛的人脉资源和较高的知名度。同时,在微纳制造领域拥有国际一流的研发团队,主要骨干主持过国家“973”、“863”等科研项目,获得多项国家及省部级成果,与多个国际知名高校建立了密切合作关系。

    2.关键技术

    去年以来,该院利用自身学科交叉的优势,瞄准页岩气开发产业链上附加值最高的压裂投球装置,将微纳制造技术引入传统制造领域,取得了较好效果。目前取得的成果主要有:一是自主研发了模拟井下环境的压裂球浸泡反应实验装置,已申报专利;二是独立完成了压裂球纳米复合材料的制备及微纳结构设计,能够满足高强度和耐高温高压、耐硫化、以及可溶化等要求,经测算批量制造后单个压裂球成本仅2千元。该院目前正在寻求油田单位的支持,希望首先为油田设计、制造具备特种性能的纳米材料压裂球,在具备研发资金和生产线条件后,计划下一步研发配套的高端压裂投球装置,预计成本可远低于国外产品。该项目正处于成果转化的关键阶段,如重庆市能够及时给予扶持,可以快速推进项目研究,完成产品开发,预计1-2年内即可在我市实现国产化,达到立竿见影、事半功倍的效果。三是目前已在石墨烯批量化制造、规模化微纳加工方法、低维柔性表面材料研发等方面取得了重大突破,为纳米材料装备化奠定了坚实的基础。

    3.配套条件

    作为国家老工业基地,我市工业基础雄厚,门类齐全,综合配套能力强。具有长安、宗申、力帆、机电集团等一批大型机械生产企业及配套研究机构。

    近年来,在市政府大力推动下,福布斯能源、斯伦贝谢、祎达特钢等国内外知名石油装备企业进驻重庆,显著提升了我市装备制造的整体水平。特别是行星式球磨机械、纳米(非)金属材料等高新技术企业落户重庆,为功能性压裂球生产提供了便捷的设备和原材料供应条件,为高端投球装置的研发和规模化生产奠定了基础。

    三、思路和建议

    借助两江新区页岩气装备产业园这个平台,坚持以企业为主体,采取政府+研究机构+企业+投资机构的协同创新模式,整合中科院重庆绿色智能研究院、两江新区页岩气产业基地、相关企业和风险投资机构共同组建页岩气装备产业协同创新基地,边研究、边开发、边中试、边转化,彻底打破国外企业的技术封锁,抢占产业制高点,加快推动高端压裂投球装置国产化、产业化。具体建议如下:

    一是建议市政府组织市科委、中科院重庆绿色智能技术研究院、两江新区管委会、页岩气开发单位、重庆机电集团等装备企业以及金融投资机构等,就高端压裂投球装备的国家化、产业化问题进行全方位系统论证,并促进相关各方的有效对接。

    二是积极争取设立国家页岩气装备产业协同创新基地。以中科院重庆绿色智能研究院为主,立足全球招揽英才,组建高水平的研发团队。同时,由市政府出面,科委牵头整合我市相关研究机构现有成果和实验设备,推进地质、地勘、探井等信息在科研层面的共享,对关键技术进行联合攻关,将其纳入重庆市科技创业风险投资引导基金支持范围。

    三是将高端压裂投球装置国产化项目作为全市民营企业发展基金和两江新区产业基金支持的重点之一,鼓励市内有条件的企业,从战略投资高度,与研发机构设立利益共享、风险共担的科技企业,参与高端投球装置研发,培育新的装备产业集群。

    四是整合市外经委、市发展改革委、市经信委、两江新区等招商资源,依托两江新区页岩气装备产业园这个平台,加大对高端投球装备产业的招商引资力度,引进风险投资。

     

     

     

    作者单位:重庆社会科学院副院长、中科院重庆绿色智能研究院页岩气中心、重庆石油天然气学会

    A:本文是《重庆页岩气产业发展战略研究》的阶段性成果,执笔:重庆社会科学院副院长王胜博士、中科院重庆绿色智能技术研究院页岩气中心谭彦虎博士、陈乔博士、重庆石油天然气学会刘宝发教授等。

    B:市领导等对此文作出重要批示。

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