張弭：美國經(jīng)驗，中國創(chuàng )新，推動(dòng)中國頁(yè)巖氣革命

編者按：2018年11月28日，由國際能源署、中國能源研究會(huì )主辦，中國能源網(wǎng)承辦的2018油氣創(chuàng )新發(fā)展國際論壇在北京召開(kāi)。會(huì )上，眾多專(zhuān)家討論了當前我國油氣發(fā)展面臨的挑戰，探尋未來(lái)油氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的路徑。除發(fā)言嘉賓的上述觀(guān)點(diǎn)引發(fā)與會(huì )者強烈共鳴外，新形勢下油氣產(chǎn)業(yè)上下游創(chuàng )新模式探索也成為嘉賓的熱議話(huà)題。中國航天科工宏華集團總裁張弭在會(huì )上發(fā)表了《美國經(jīng)驗，中國創(chuàng )新，推動(dòng)中國頁(yè)巖氣革命》的主旨演講。以下內容為中能網(wǎng)根據大會(huì )發(fā)言實(shí)錄整理而成。

張弭：美國經(jīng)驗，中國創(chuàng )新，推動(dòng)中國頁(yè)巖氣革命

尊敬的各位領(lǐng)導，各位專(zhuān)家，上午好！

航天科工在去年5月16號控股宏華集團，我們也就戴了個(gè)紅帽子，但是活照干。希望這種混合所有制能夠把兩者的優(yōu)勢發(fā)揮出來(lái)，在非常規領(lǐng)域有所建樹(shù)。我今天發(fā)言的題目是：美國經(jīng)驗，中國創(chuàng )新，推動(dòng)中國頁(yè)巖氣革命，必須要革命。

第一部分，地質(zhì)，我是學(xué)機械的，我談地質(zhì)是從外行的角度，看美國的地質(zhì)進(jìn)步是怎么來(lái)推動(dòng)非常規的。

首先，應該是觀(guān)念的革命，然后不斷的方法創(chuàng )新，兩個(gè)混動(dòng)。

這是美國的一個(gè)預測，北美地區在2035年的時(shí)候，非常規要達到1萬(wàn)億，頁(yè)巖氣大約是7000多億到8000億，這是中石油做的，到2050年的時(shí)候，中國的頁(yè)巖氣也就1000多億，大約在2030年的時(shí)候，800億到1000億。觀(guān)念的革命，剛才鄒院士已經(jīng)說(shuō)到了，從不可開(kāi)采的資源禁區到現在經(jīng)濟可采的，而且是主力的資源，未來(lái)是世界級的戰略資源，不只是頁(yè)巖氣，美國的頁(yè)巖油也已經(jīng)超過(guò)了常規油。我們從06年開(kāi)始向美國提供裝備，看著(zhù)它頁(yè)巖氣的技術(shù)一代、二代、三代、四代，特別是2014年油價(jià)下跌以后，第三代、第四代基本上不好分得清，從裝備、工程、地質(zhì)理論、檢測方式各方面，同步前進(jìn)。

第一代都清楚，水平井，體積壓裂。第二代著(zhù)眼于工程方面的，摸清規律。在低油價(jià)以后正好發(fā)力，水平井加長(cháng)了一倍，甚至再一倍，細切分的壓裂技術(shù)，高效的裝備和工具，地質(zhì)上，以前是通過(guò)微地震，后來(lái)是示蹤劑等等，通過(guò)工程實(shí)踐來(lái)分清每一口井每一層每一段產(chǎn)出效益。這樣形成一種滾動(dòng)的持續的高速發(fā)展。在這種創(chuàng )新方法的推動(dòng)之下，理論得到進(jìn)步，實(shí)踐也得到大幅度的提升。

原來(lái)打一口井的地方，原來(lái)認為這一口井一壓橫向縱向都是畫(huà)一個(gè)圓，都壓開(kāi)了，后來(lái)通過(guò)微地震，特別是示蹤劑，發(fā)現層與層之間難以穿透，而是橫向在發(fā)展，而且橫向發(fā)展力度200米也好，100米、300米也好，但是感覺(jué)只有在幾十米以?xún)鹊牟拍苡行毫?，這樣不斷的在同一個(gè)層位，當然，美國地質(zhì)好一些，它的厚度從50米到100米，可以發(fā)展到兩層、三層，甚至到五層。原來(lái)打一口井的地方現在一般要打9口井，有的是12口井，更夸張的是18口井，而且由于每一口井的水平段延長(cháng)，再加上細切分壓裂，每口井的產(chǎn)量又成倍增長(cháng)。

所以說(shuō)，它這樣解放出來(lái)的儲量，在非常規領(lǐng)域，地質(zhì)儲量、資源量、探明可采儲量等等，這個(gè)界限和常規的區分不一樣，按照美國的地質(zhì)儲量，如果集中在一個(gè)層位，它算采收率的話(huà)，直接拿這個(gè)和采出來(lái)比，采收率大幅度提高。

從這點(diǎn)來(lái)看，因為以前老說(shuō)我們的資源量比美國的高，也有說(shuō)是儲量，也有說(shuō)是資源量，但是從2018年和美國2016年來(lái)看，美國的頁(yè)巖氣地質(zhì)儲量已經(jīng)是數倍于中國，所以說(shuō)，特朗普的底氣很足。

觀(guān)念革命，方法創(chuàng )新，帶來(lái)它的產(chǎn)量持續增長(cháng)，剛才潘主任說(shuō)到了投入。從07、08年以后，每年基本上是一萬(wàn)口井，到后面降下來(lái)了，但是每一口井是原來(lái)的幾倍的產(chǎn)量，它在07年到2016年這個(gè)高峰的十年時(shí)間，每年的頁(yè)巖氣增長(cháng)是460億，我們現在一個(gè)十年計劃都達不到的水平。在地質(zhì)資源觀(guān)念變革以后，再加上工程技術(shù)的創(chuàng )新支撐，特朗普的底氣是，每年1萬(wàn)億，確保100年。

第二部分，從美國的實(shí)踐來(lái)看，工程是解放資源最關(guān)鍵的環(huán)節和手段。

在這十年的時(shí)間，美國干了啥，從90天一口井，降到了15天，水平段從1500米提高到了3000米，這一算，就是12倍，十年的時(shí)間，工程給非常規開(kāi)發(fā)創(chuàng )造的條件就是效能提高10倍。這是它統計的各個(gè)盆地的平均天數，大約在15天左右。這個(gè)時(shí)候不是鉆完，固完井，把整個(gè)井的工程交給完井的。

在整個(gè)實(shí)踐過(guò)程中，從開(kāi)鉆到固井的各個(gè)環(huán)節，開(kāi)鉆、測井、錄井、固井，測井不是每個(gè)都測，錄井和鉆井一體化，固井基本上鉆完，鉆頭舉起來(lái)套管就跟著(zhù)下，根本不通井，而在我們國內光是輔助作業(yè)的時(shí)間也要10天到15天，從工程的各個(gè)環(huán)節管理上提高效率?，F在中國的水平大約就是美國第二代技術(shù)，也就是五到八年前的水平，兩個(gè)月左右。再拿幾個(gè)典型的井來(lái)分析一下。

美國Delaware地區，很熱的，從這可以看到，各個(gè)參數，一代、二代、三代、四代，這里可以看到，它的速度每小時(shí)是30米到80米，中國最高打過(guò)12米，但是平均下來(lái)就是6-7米。急速參數鉆井，去年去美國考查，發(fā)現美國急速參數鉆井是怎么回事，泵壓是關(guān)鍵，沒(méi)有泵壓就實(shí)現不了。如果我們看我們的統計數據還是靠鉆壓，這就是一個(gè)誤導，那個(gè)時(shí)候真實(shí)鉆壓和表上的鉆壓完全是兩回事，而且是要靠螺桿力矩。中國怎么把美國現成技術(shù)引進(jìn)回來(lái)，我們今年有4臺鉆機在鉆，我們想做這個(gè)，結果一動(dòng)起來(lái)這樣不行那樣不行。但我們爭取實(shí)現，要把現有鉆井周期降到30天，這個(gè)是能夠實(shí)現的。

再說(shuō)一個(gè)關(guān)鍵，把資源拿出來(lái)，剛才鄒科學(xué)家已經(jīng)從微觀(guān)上分析了從頁(yè)巖氣出來(lái)的通道。美國也做研究，但是它更在于實(shí)踐，通過(guò)方法，通過(guò)實(shí)踐，它的井間距從400米降到了100米左右，頁(yè)巖油一般都在100米以下，頁(yè)巖氣一般是在100米到150米，細切分壓裂段距減小，縫間距到了8米，我們現在一般是幾十米。這是井距的分析，而且是大量的數據。前幾天康菲介紹的，都是大量的數據再加上工程實(shí)踐，如果這個(gè)技術(shù)在中國，是不是該這么密，那是另外一回事，但是這個(gè)方向應該是正確的。最近中石化也在做研究，如果中間打一口井、兩口井，就翻1倍到1.5倍，按厚度，40米到50米，理論上最少可以?xún)蓪娱_(kāi)發(fā)，甚至三層。如果這樣試驗出來(lái)，就可能變成兩個(gè)涪陵、三個(gè)涪陵，甚至更多，因為細切分壓裂以后，采收率還會(huì )大幅度提升。

細切分高密度壓裂，數倍提升采收率，美國頁(yè)巖氣的采收率都在30以上，這個(gè)可能會(huì )對中國的可采資源的認識有一個(gè)提高，剛才說(shuō)到地質(zhì)的時(shí)候我已經(jīng)說(shuō)到這一點(diǎn)，這個(gè)細切分壓裂總產(chǎn)出增長(cháng)12倍，井間距和分層開(kāi)發(fā)，加上細切分壓裂，這是10倍，美國的四代技術(shù)和第一代技術(shù)相比就是十幾倍。

要把氣拿出來(lái)，光壓出肯定是不行的，因為積巖孔隙度和滲透率是很低的，關(guān)鍵是加進(jìn)去多少砂，而且這個(gè)砂要在多大范圍內加進(jìn)去，在美國的壓裂，我們在美國干了700多段，基本上一天1000方砂要灌進(jìn)去，水盡量少，砂盡量多，從段塞連續到最后段塞加連續，提高砂比。

為了讓井孔附近的改造得到充分，形成復雜的裂縫體系，美國從第一代追求裂縫的長(cháng)變成追求裂縫的力，砂要填滿(mǎn)，通道要充分，這個(gè)技術(shù)是美國提高采收率，特別是頁(yè)巖油，因為油的流動(dòng)性比起氣更差，美國頁(yè)巖油的進(jìn)步和壓裂技術(shù)有非常大關(guān)系的。除了示蹤劑大量運用以外，預置光纖技術(shù)也在開(kāi)始，分成每一段，在整個(gè)生命周期出多少氣，出多少水，或者是出多少油，油氣混采這個(gè)就更重要。這些方法為地質(zhì)學(xué)家，為后來(lái)的采氣工程師創(chuàng )造大數據的基礎平臺。

細切分壓裂以后，砂量爆增，如果還是陶粒，性?xún)r(jià)比就很差。美國通過(guò)試驗，把壓裂比例變了，砂的破碎壓裂盡管比地層壓裂要低，但是它即使壓潰，也比積巖的流通性好到不是一個(gè)數量級，是幾個(gè)數量級。

所以說(shuō)，美國大量用石英砂，甚至粉砂，代替陶粒，壓裂效果非常好，成本大幅度下降，現在在中國買(mǎi)的陶粒都很少，美國加砂量整個(gè)趨勢，只是兩年的時(shí)間，2015年到2016年，基本上呈20度的方向在走，有基礎研究，也有實(shí)踐，最后采出效率，如果效果不好它也降下來(lái)，但是總的趨勢還是往上走的。

工程技術(shù)推動(dòng)頁(yè)巖氣采收率不斷提高，以馬塞勒斯盆地來(lái)看，動(dòng)用的鉆機數量2017年感覺(jué)降低了，但是單井每天的產(chǎn)量翻了26倍，所以現在馬塞勒斯盆地成為美國頁(yè)巖氣巨大增量，一個(gè)盆地將近兩千億，一個(gè)盆地超過(guò)整個(gè)中國的常規非常規全部自采氣。這個(gè)得益于工程的把地質(zhì)資源解放出來(lái)，由于這些革命的發(fā)生，讓成本，特別是在2014年以后，這么大的斜率下來(lái)，就是靠這些。所以說(shuō)，事物總是兩方面的，如果油價(jià)不暴跌，說(shuō)不定還在原來(lái)的基礎上躺著(zhù)，力度也很高。油價(jià)暴跌，反過(guò)來(lái)刺激美國的工程地質(zhì)學(xué)家們降低成本，實(shí)際上現在美國頁(yè)巖氣的成本好的公司做到20美元，差一點(diǎn)的40美元，30美元是常態(tài)，現在美國的油價(jià)對美國的非常規仍然是高利潤的，它還在礦權上要花很多錢(qián)，中國的礦權還不花錢(qián)，而且氣價(jià)還高，天然氣的成本，中上水平的5毛錢(qián)，2元錢(qián)的時(shí)候，內部收益率還達到10以上，現在是4了，你說(shuō)它的收益率有多高。

投入產(chǎn)出比大幅度提升，單井投資下降，單井產(chǎn)出大幅度提升。

第三部分，工程要干好，工欲善其事必先利其器，非常榮幸，宏華從06年開(kāi)始，到09年，我們在美國賣(mài)了70多臺鉆機，美國的頁(yè)巖氣有10%幾的井是我們的鉆井打的，前兩年最困難的時(shí)候美國還大量投入改造升級第一代的鉆機。所以說(shuō)，先進(jìn)的裝備是提高工作效率的核心之一，我們針對四川盆地的情況，我們也開(kāi)發(fā)出專(zhuān)門(mén)的頁(yè)巖氣自動(dòng)化鉆機，井架是垂直起升的，我們都穿著(zhù)中石油的衣服在干，門(mén)不開(kāi)，開(kāi)個(gè)后門(mén)進(jìn)去的。本來(lái)我們是想達到這個(gè)，現在裝備有了，我們一上去，原來(lái)的電網(wǎng)是按照普通參數，帶不起，我們要用3000多千瓦，它現在就2000多千瓦，再用上去隔壁就鬧起來(lái)了。下一個(gè)平臺我們自己把電網(wǎng)遷上去，怎么也要實(shí)現。在整個(gè)鉆井裝備體系里面，美國的第二次改造里面做了些什么事呢？首先是數字化的，所謂的AC鉆機全變頻的，帶數控的，關(guān)鍵的絞車(chē)，一定要AC的，美國的頁(yè)巖氣必須用壓差送鉆，否則干不了，除非少量直井，反應要敏銳，而且適合數字化。泥漿泵，功率要提升1.5倍，壓裂要從35兆瓦提升到50兆瓦。由于油價(jià)降低以后，美國的人工成本和保險費用是很大的，高度自動(dòng)化的，一個(gè)班三五個(gè)人的鉆機是美國的發(fā)展趨勢，這些我們也都適應。

另外就是環(huán)保。

應該說(shuō)，工程上在超級螺桿應用中間，螺桿進(jìn)出口壓差產(chǎn)生力矩，拖著(zhù)鉆具走，鉆頭在前面拖著(zhù)它走，橫力矩，橫定的切身，這個(gè)技術(shù)完了以后，同樣一個(gè)鉆頭，一樣十天，他可能用五天，因為它比我們深得多，要深一倍，甚至兩倍，而且是連續的，不是間斷的。所以，這是一個(gè)很重要的關(guān)鍵，回到國內推不動(dòng)。

整個(gè)鉆井，高度自動(dòng)化的變頻驅動(dòng)鉆機，這個(gè)在我們頁(yè)巖氣作業(yè)里面達成率可能30%有沒(méi)有都成問(wèn)題，可能都沒(méi)有，直驅頂驅?zhuān)咝У木鹿ぞ?，智能控制軟件，形成激進(jìn)參數鉆井，大平臺多井位。我相信中國實(shí)現一個(gè)月還是有希望。

壓裂設備，剛才大偉主任說(shuō)美國一般是七八百段，我們現在有兩套設備在美國，給我們提的要求是每年不得低于兩千段，兩千段是我們的平均水平，我們拿美國的統計數據來(lái)一看，這是動(dòng)用的馬力和車(chē)組、總段數一除，每年兩千段是常態(tài)，國內200段就算不錯。最近，我們強烈要求，每年要保證400段工作量，華東局提出，每年超過(guò)1000段我們要給它降價(jià)。

美國一個(gè)是提高設備可靠性，一個(gè)是加大備份，至少有1/3的備份，但是我們電動(dòng)壓裂以后，備份需求大幅度降低。拉鏈式壓裂兩班倒連續作業(yè)，現在到年底前，明年的工作量都定好了，每個(gè)平臺哪一天進(jìn)全都排好，沒(méi)有說(shuō)一等就是一個(gè)月、兩個(gè)月的。所以說(shuō)，兩班倒這是我們和中石化研究，利用電動(dòng)壓裂泵噪音低的優(yōu)勢，一定要在中國實(shí)現，哪怕周?chē)芯用?，可以降?5分貝，如果還要求低，再加一層隔音噪，可以降到60分貝?，F在是按照65分貝來(lái)做。

美國由于電網(wǎng)沒(méi)有中國發(fā)達，特別是頁(yè)巖氣地區，而且它是各個(gè)捆是小捆，采用燃氣發(fā)電機組，太便宜了，所以它用燃氣發(fā)電機組。這是它的電驅?zhuān)蠹s發(fā)展到差不多100萬(wàn)馬力，我們明年會(huì )超過(guò)60萬(wàn)馬力。

整個(gè)壓裂設備方面，我可以自豪的說(shuō)，我們是絕對的世界NO.1，美國是4500馬力，我們是6000馬力，中國的優(yōu)勢在于川渝地區電網(wǎng)水電非常豐富，而且電價(jià)低，中石化靠近重慶那邊政策又優(yōu)惠，基本上就是工業(yè)用電價(jià)格。大偉說(shuō)的政府發(fā)力，給我們每個(gè)平臺，像給工業(yè)企業(yè)一樣供電，對降低開(kāi)發(fā)成本可能比補貼還要好，還有就是電網(wǎng)，中國拉電網(wǎng)還是很費事，我們拉一個(gè)電網(wǎng)前期工作太久。

智能指揮系統是整個(gè)設備發(fā)電、配電、壓裂泵、混砂所有全部在這個(gè)房子里搞定，壓裂殼可以做到無(wú)人，而且這個(gè)數據積累一段時(shí)間，對智能壓裂非常有幫助?，F在這個(gè)技術(shù)得到中石油和中石化的大力認可，已經(jīng)在幾個(gè)區塊，這些區塊做規劃的時(shí)候，35KV，每個(gè)平臺3000萬(wàn)千瓦的高壓電網(wǎng)必須先行，這是油公司的事，但是中石化由于加了電網(wǎng)，每口井降低200萬(wàn)投資，加電網(wǎng)只花三千萬(wàn)，多好的事，關(guān)鍵下一步是環(huán)保，可以做到零排放。

這是中石化的威遠區塊，兩條線(xiàn)，166口井，這是中石油四川頁(yè)巖氣公司榮縣區塊，現在已經(jīng)把高壓電線(xiàn)拉到七八個(gè)平臺上，電動(dòng)壓裂已經(jīng)開(kāi)始在壓。實(shí)現全電驅、低噪音以后，使得兩班倒作業(yè)成為可能。

剛才專(zhuān)家領(lǐng)導們提到的深層頁(yè)巖氣，我們現在和中石化華東局，因為有很大一部分在4000到4500米，實(shí)際工作壓力要在120兆帕以上，怎么保證持續的壓裂，我們在和它做這個(gè)項目。我們現在在國內已經(jīng)壓了760段，美國壓了將近800段，我們提供泵數。這個(gè)指揮控制中心可以把所有操作全部搞定，五個(gè)工作崗位，目標是每天要壓從6段到10段。

地面裝備技術(shù)方面，中國完全可以和美國相比，電動(dòng)壓裂裝備上是世界第一的，關(guān)鍵是用什么機制把它發(fā)揮出來(lái)，真正推動(dòng)中國的頁(yè)巖氣革命。

第四部分，井下工具，他山之石可以攻玉。美國工程技術(shù)的進(jìn)步主要是井下工具，井里的，包括大泵壓，它的超級螺桿需要這么大的壓差才引領(lǐng)的，但是國內沒(méi)有，怎么建立起這個(gè)培育機制是很關(guān)鍵的。

地面裝備現在是沒(méi)問(wèn)題了，怎么創(chuàng )新井下工具系統，高端井下，實(shí)現快速灌井和優(yōu)質(zhì)完井的關(guān)鍵。螺桿，國內螺桿產(chǎn)量有可能是世界最高的，但是一根就是10萬(wàn)人民幣左右，10萬(wàn)到十幾萬(wàn)，超過(guò)20萬(wàn)的很少，美國一根螺桿是10萬(wàn)美元，開(kāi)始是20萬(wàn)美元，它的壓差可以達到10兆帕，最大是14兆帕，一般控制在8-10個(gè)兆帕。鉆頭就不用說(shuō)了，這種情況下，幾家鉆頭都能實(shí)現一趟鉆。再加上雙動(dòng)力旋轉導向，配合高效鉆頭，可以單支鉆頭穩定在3000米，磨的時(shí)間并不多。在這些井下工具方面，如果還是要求中國的價(jià)格美國的性能肯定是不行，還有低價(jià)中標，成本不是靠紀委審計，是靠科學(xué)和科學(xué)進(jìn)步才行的，這么多工作量也沒(méi)有紀委，也沒(méi)有出貪腐，我們這么多機構貪腐還一大堆，機制很關(guān)鍵。

高端井下工具中海油研制出來(lái)，但推廣不了，中石油也實(shí)現了，下井一千小時(shí)，但沒(méi)有形成產(chǎn)業(yè)，大家不敢用，沒(méi)有一個(gè)容錯機制和價(jià)格機制。

總結井下中美的差距，西方并沒(méi)封鎖中國，我們買(mǎi)可以買(mǎi)回來(lái)，可以先用著(zhù)，用好以后我們再續。政策，剛才幾位領(lǐng)導都說(shuō)得比較多了，現在因為央企那套體系招標一口井，甚至一口井分成幾個(gè)標，一個(gè)平臺分成幾口井，折騰下來(lái)根本沒(méi)法作業(yè)，而且不能促使服務(wù)公司進(jìn)步。美國這套機制就是讓服務(wù)公司能賺錢(qián)，服務(wù)公司能進(jìn)步，你不進(jìn)步你就被淘汰，不是你低價(jià)留得住，甚至高價(jià)的留下，但是技術(shù)領(lǐng)先。還有剛才提到的障礙，本來(lái)今年鉆機進(jìn)去安排至少打四口井，這樣那樣的原因，最后兩口井都打不完，你說(shuō)怎么和美國比？美國一部鉆機一年10口井還是20口井的問(wèn)題，環(huán)保，我們的環(huán)保講究審批，而不是從技術(shù)上追求本質(zhì)環(huán)保，我沒(méi)有排放了，我對居民沒(méi)有干擾了，你還審批啥，整個(gè)片區一次審批就完了，一個(gè)平臺要批幾個(gè)月，你說(shuō)這個(gè)東西咋干。

所以從地質(zhì)工程裝備各方面足以支撐中國的頁(yè)巖氣革命。

美國成為最大的LNG出口國，關(guān)鍵它是整個(gè)能源戰略、產(chǎn)業(yè)戰略、全球戰略，他希望中東亂，清潔化石能源成為他未來(lái)十年、二十年，甚至三十年的主基調，最后在這個(gè)能源里面他掌握世界的主導權。我們習主席也發(fā)出了命令，這個(gè)必須要弄，要不然能源安全和生態(tài)文明建設咋搞？

中國資源、技術(shù)、環(huán)保、裝備、投資、市場(chǎng)都沒(méi)問(wèn)題，特別市場(chǎng)，我們的氣價(jià)是美國的3倍到4倍，問(wèn)題在那，怎么辦，大家都清楚。美國的頁(yè)巖氣革命，什么叫革命，它從一個(gè)輔助的角色，不可能的角色，到主力的角色。中國頁(yè)巖氣革命怎么能夠從輔助的到超過(guò)這個(gè)，能不能夠2030年達到1000億，2000億行不行，3000億行不行，哪一個(gè)環(huán)節不行。站在國家能源安全和藍天保衛戰的政治高度，我是央企的人，政治站位很重要，這不是經(jīng)濟問(wèn)題。所以說(shuō)，中國的頁(yè)巖氣革命是必須的，謝謝。