持续的科技创新，是油气行业长远发展的底气。

技术创新 杰瑞股份 固井装备

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文 | 子竹

2020年，中国油气行业的表现超乎预期地强劲。

国家统计局近日公布的数据显示：2020年1~9月份，中国的原油产量达14625万吨，同比增长2.4%；生产天然气1371亿立方米，同比增长8.7%。

这表明中国已成为今年为数不多实现油气产量增加的国家，其不仅意味着国内油气产业成功克服了疫情的冲击，也显示出中国新一轮的油气大开发取得了实质性进展。

这一可观结果也引发了业内外对油气行业的再次关注：在下一段周期内，油气行业前景究竟如何？

01、油气行业冰火两重天

2020年年初新冠肺炎疫情爆发，导致全球油气需求和价格暴降，一度引发了各界对油气行业前景的担忧。

但越来越多迹象表明，油气能源在中国当代经济的发展中，仍发挥着极大作用。即便在极为不利的市场环境下，中国的油气需求依旧呈现增长状态。

在今年年初，中国的原油消费量出现了较大幅度的下降。以3月份为例，该月的原油表观消费量仅有4110万吨，同比大降近1/4。

不过随着国内疫情的逐步控制，原油消费量又出现了快速反弹。今年1~7月，中国原油表观消费量达到了4.3亿吨，同比上涨9.4%，反而刷新了历史同期的最高水平。

天然气方面，1~7月份的表观消费量1802.4亿立方米，同比增长3.3%。《中国天然气发展报告2020》预测，2020年全国天然气消费量约为3200亿立方米，将比2019年增加约130亿立方米。

而真正令国内油气行业承压的，实际上更多来自于供给端的挑战。

尽管中国于2018年开启了加大油气勘探开发力度的新战略，近两年本土石油产量有所回升，但其增速仍低于消费增速。

根据海关发布的数据计算，今年1~7月，中国的原油进口依存度已达到73.82%，超过2019年、2018年的水平。按照这一趋势，2020年中国的原油进口依存度有可能再创历史新高，能源安全形势依旧严峻。

随着高品质常规油气资源储量的减少，我国油气开发正日益转向超深油气、页岩油气、深水油气、煤层气等领域。而这些资源的开采由于技术难度较大、成本高，让油气的生产受阻。

从2019年中国国内的主要油气勘探成果看，“开采难”这一趋势将长期存在。中国石油、中国石化最主要的油气发现，来自鄂尔多斯盆地的致密油气田、川南页岩气田、塔里木盆地超深油气田。

还有统计数据显示，2019年中国新增的天然气探明储量中，页岩气的占比高达47%。

可以说，能否有效解决超深油气、页岩油气等高难度资源的开发难题，将在很大程度上决定中国油气行业未来。

02、增储上产必技术先行

就目前情况来看，由于国内勘探开发趋势的转变，很多传统的油气开发模式、技术已不适应当前需求。要解决中国的油气供给难题，油气行业需要一场全面的技术升级。

开发页岩气、超深油气之类的资源不仅需要定向钻井、水力压裂之类的新兴技术，一些传统的基本油气技术也亟待升级发展。

以在油气开采过程中较为常见的固井技术为例，尽管这项技术已发展了100多年，但传统技术却满足不了国内很多新井的施工需求。

固井是油气钻井过程中风险最大的环节之一，施工时一旦出现失误，不仅可能造成钻井作业的前功尽弃，还可能引发严重安全事故。

不管是四川的页岩气还是塔里木的超深油气资源，往往都存在埋藏深、温度高、地层压力大等地质特征，这都大大增加了固井作业的风险和难度。

例如普通井的固井往往只需要一辆固井车，而超深井、四川页岩气井的固井，往往需要4台甚至更多固井车同时作业。而页岩气田多位于地势崎岖的山区，不管从运输还是施工环节看，这都大大增加了油气开采成本。

这类油气井的固井，对固井设备性能提出了极苛刻的要求：固井车不仅需要在持续高压下稳定工作，还要能输出密度均匀的水泥浆；尤其页岩气井存在较长的水平井段，为提高水泥浆的顶替效率，需要固井车能实现大排量。

要想将固井车的工艺指标全面提升一个级别，其难度可想而知。甚至曾有固井设备生产商评论，谁尝试研制这样的高性能固井车，谁就将率先面临失败。因此，固井作业也曾一度成为国内页岩气开采的困扰。

总体而言，国内油气要想真正实现可持续的增产稳产，必先在开采技术上来一次革命。

03、突破常规——用颠覆改写创新之路

挑战之下，近年来国内油气行业加速了在技术革新上的探索，在一定程度上打开了勘探开发的新局面。

例如在固井技术上的探索创新，中国企业就于某些方面颠覆了油气行业传统工艺，甚至走在了世界的前列。

2017年，烟台杰瑞石油服务集团股份有限公司（以下简称“杰瑞”）针对中国页岩气固井作业的难题，就启动了超大功率固井车的研制。

山区页岩气井的开发，需要体积小、功率大的固井车。但按照传统设计理念，造出这样的固井车几乎已是不可能的事。

因此要想突破这一难题，必须走最难的那条路：放弃传统设计理念，对固井车的设计进行全面重构。

而这条路不仅技术门槛高，还会产生巨大工作量，鲜有企业愿意选择。曾有业界资深装备制造商表示“超大功率固井车，没有一年的时间，是做不出来的”。

但杰瑞研发工程师却选择了这条艰难的路。据统计，杰瑞研发部门设计了2000余张图纸、采购部门采购了2万余件物料、生产部门组装了2万余个零件。

最终，仅用了不到3个月的时间，杰瑞团队研制出了世界首台超大功率固井车。该装备不仅在研发速度上超乎预期地快，更在性能表现上创造了油田固井装备史上的多项“第一”。

杰瑞超大功率固井车

这台固井车单机功率是常规固井设备功率的2.25倍，最大混浆能力达到2.3m³/min，而且它整体占地面积小，有利于井场设备快速排布。

2018年，该超大功率固井车在首次作业中，就优质完成了一口5300米深页岩气井的作业，实现连续四小时注灰80方和注入顶替液54方，实现了我国页岩气多台设备联合作业低效能模式的打破，实现并开启“一机全流程”模式（一个设备完成从试压、混合、替浆全流程固井作业）。

这一次作业的成功，不仅提升了我国的页岩气开采能力，更引领传统固井行业进入了大功率时代。

04、不停“革自己的命”

杰瑞超大功率固井车推出后，大受市场青睐，并于2018年获得了山东省第二届“省长杯”工业设计大赛金奖。

此时，杰瑞超大功率固井车已走在世界前列，在该领域几乎无竞争者可言。于是乎，杰瑞团队便开始马不停蹄地“革自己的命”。

在大功率固井车现场作业时，杰瑞工程师始终坚持驻扎在偏远的井场，全程跟踪了解作业工况、设备情况。结合国内高压力、高密度、大排量的固井作业现状及固井行业发展，杰瑞研发团队又开始探索更多的技术变革。

杰瑞超大功率固井车在西南地区作业

杰瑞工程师们发现，如果能设计出一款双混合固井车，双混合能力集中在一台装备上，将能更高效地满足页岩气固井作业需求。

如何使用一个混浆罐实现双混合、4个离心泵如何满足双喷射双循环灌注功能？如何解决双套控制系统逻辑控制以及设备超高、超重？

面对这些难题，答案只有一个——“革自己的命”。杰瑞团队再一次展开重新设计，创新性的研发并采用新型的混合搅拌混浆罐、一吸双排、双吸双排、智能双逻辑运算自动控制及远程智能控制等先进技术，对超大功率固井车进行了一系列革新。

2019年，世界首台双混合大排量超大功率固井车诞生。该装备最大混浆能力≥3.0m³/min，创造了固井车单罐混合的新纪录。

至此，杰瑞团队对固井装备的革新依旧没有停止。

针对中浅井固井作业时，固井设备“大材小用”的问题。杰瑞研发工程师从客户的需求出发，结合井场一线经验，又研制出了千型大排量固井车，并于2020年7月通过厂内测试。

杰瑞自主研发制造的千型大排量固井车

此款千型大排量固井车，在传承了超大功率固井车、双混合超大功率固井车的工业化设计优势基础上，配备了杰瑞自主研制的JR1000QS五缸柱塞泵以及大排量双混合系统、AMS4.1自动混浆系统，单机功率达1000马力，可以轻松实现水泥浆的自动混合泵送。

如此一来，一台杰瑞千型固井车相当于两台单机单泵固井车，能重点满足全球4000m以下中浅井的油气资源高效开发需求。

而在不到一个月之后，杰瑞的C-KING超级固井车又成功下线，“大而轻”的设计理念，再次颠覆了大功率固井车的制造。

杰瑞C-KING超级固井车

C-KING超级固井车不仅集成了双混合系统，可实现大于3.0m³/min的混浆能力，还引入了杰瑞全新的JR2500QL五缸柱塞泵，泵功率达到2500马力。杰瑞工程师通过优化泵内结构，既保证了柱塞泵的大功率，又兼顾了柱塞泵的轻量化，轻松实现固井车整体的重量符合道路法规要求。

值得一提的是，C-KING超级固井车的远程智能系统，可让操作人员根据其操作习惯，随意选择手动操作与自动操作，单混或双混模式任意切换，在降低人员数量及人员劳动强度的同时，全面提速固井作业效率。

千型大排量固井车和C-KING超级固井车的接连推出，实现了用尽可能少的设备就满足固井全工况的覆盖。

据了解，杰瑞固井成套装备仍旧在迭代升级的路上。接下来，杰瑞固井研发团队在致力于满足客户更高压力、更大排量、密度更均匀的水泥浆设备需求的同时，将重点聚焦全系列国产化、电驱智能固井、数字化2.0、智慧服务等等。

得益于杰瑞对“革自己的命”的执着，我国油气资源开发的边界依旧在不断拓宽。

05、技术创新赋予油气行业底气

如今，在新冠肺炎疫情等不确定性因素的影响下，全球经济发展趋势发生转变，摆在国内油气行业面前的，是一场长久而复杂的博弈。

据统计，在2019年，石油天然气在中国能源消费结构中的比例，依旧保持在27%左右。这表明油气能源目前还具有较强的不可替代性，预计在未来还会有大量需求。

中国油气消费量和对外依存度的“双高”压力显而易见。而近年来高端芯片、软件等产品过度依赖进口引发的问题，无不在警醒国内油气行业“双高”压力下存在安全隐患。

而要从长远上解决中国能源供应的安全隐患，必加速推进关键油气科技升级、关键油气装备国产化。

目前，国家也加大了对油气科技创新与装备国产化发展的引导与支持。

在2020年9月11日举行的科学家座谈会上，国家再一次明确强调，我国石油对外依存度达到70%以上，油气勘探开发、新能源技术发展不足，需加快解决制约科技创新发展的一些关键问题。

在这一进程中，杰瑞在固井领域的探索，俨然对油气技术的国产化及创新形成了示范。

可以预见，杰瑞在引领全球固井业提质增效的同时，更将引领中国油气行业从资源驱动型产业转向科技驱动型产业。

让杰瑞能在油气装备制造上走在行业前列的，除了雄厚的技术积累和丰富的实践经验，恐怕更在于其在技术上推陈出新，敢于“革自己的命”的执着。持续专注、勇于自我革新，技术制约并非不可打破。

这种持续的“自我革命”，将是中国在全球能源博弈中的最强底气，也将是油气行业长远发展的底气。