當(dāng) 航天科技遇 到頁巖氣
——頁巖氣分簇射孔技術(shù)國產(chǎn)化側(cè)記

◆ 川南航天能源科技有限公司 巨曉飛

2018年，我國最大的頁巖氣田——涪陵頁巖氣田全年生產(chǎn)頁巖氣60.2億立方米，為推動我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、緩解用氣緊張局面作出了重要貢獻。四川航天技術(shù)研究院川南火工技術(shù)有限公司在原民品項目基礎(chǔ)上重組設(shè)立的川南航天能源科技有限公司（以下簡稱“航天能源公司”）多年來一直致力于將航天技術(shù)應(yīng)用于油氣開采工作，2019年，由航天能源公司自主研制的頁巖氣開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)——頁巖氣分簇射孔技術(shù)實現(xiàn)國內(nèi)市場全覆蓋，分簇射孔技術(shù)基本實現(xiàn)國產(chǎn)化，徹底改變了過去這一技術(shù)被國外壟斷的局面。

頁巖氣里有機會

頁巖氣是蘊藏于致密的頁巖層中可供開采的非常規(guī)天然氣，我國的頁巖氣儲量高達30萬億立方米，位居世界第一，但由于其開發(fā)技術(shù)難度較大，在2011年之前我國并未對頁巖氣進行大規(guī)模開發(fā)。隨著我國對能源尤其是清潔能源的需求不斷加大，頁巖氣的戰(zhàn)略地位也越來越高。

對于頁巖氣而言，常規(guī)油氣開采技術(shù)的開采效率極低。為實現(xiàn)對頁巖氣的規(guī)模化開采，研究人員引入了兩大核心技術(shù)——水平井分段水力壓裂技術(shù)和頁巖氣分簇射孔技術(shù)，極大地提高了頁巖氣的開采效率。其中，頁巖氣分簇射孔技術(shù)可實現(xiàn)在水平井內(nèi)一次下入管串，多次射孔，極大地縮短了施工周期。但是直到2012年，國內(nèi)使用的頁巖氣開采技術(shù)都是由國外公司壟斷的。

2011年，國內(nèi)第一口頁巖氣水平井在四川威遠實現(xiàn)完井，同年，頁巖氣“十二五”規(guī)劃上報國務(wù)院。國家能源局發(fā)布的《頁巖氣產(chǎn)業(yè)政策》中提出，要加強頁巖氣關(guān)鍵技術(shù)自主研發(fā)，立足實際，結(jié)合國情，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)體系，促進頁巖氣發(fā)展。

2012年，在國家大規(guī)模開發(fā)頁巖氣的能源戰(zhàn)略指引下，航天能源公司抓住頁巖氣分簇射孔技術(shù)國產(chǎn)化的市場機遇，依托其航天技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢，在國內(nèi)率先研發(fā)出全套分簇射孔系統(tǒng)，該系統(tǒng)憑借其高可靠性、高性價比優(yōu)勢迅速打開市場，分簇射孔技術(shù)的國產(chǎn)化之路由此開始。

背靠航天好乘涼

自成立以來，航天能源公司背靠航天技術(shù)，立足技術(shù)含量高的石油工業(yè)上游完井產(chǎn)業(yè)鏈，近20年來致力于開發(fā)油氣井射孔裝備和高端完井裝備，在常規(guī)油氣開采作業(yè)中積累了豐富的油氣開發(fā)經(jīng)驗，為航天能源公司進入頁巖氣開采領(lǐng)域，并迅速研制出符合市場需求的分簇射孔產(chǎn)品打下了堅實的基礎(chǔ)。

分簇射孔系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，綜合了連續(xù)油管用隔板傳爆技術(shù)、電子選發(fā)起爆技術(shù)、井下電纜張力測量技術(shù)等多個專業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，對研制單位的綜合研發(fā)能力和整體配套能力提出了較高的要求。

經(jīng)過多年發(fā)展，航天能源公司以市場為導(dǎo)向逐漸形成了產(chǎn)品研發(fā)系列化、系統(tǒng)化的發(fā)展理念。2011年，在剛接觸分簇射孔理念時，航天能源公司除了可批量生產(chǎn)射孔槍、射孔彈、橋塞火藥、電雷管等常規(guī)火工品之外，還能生產(chǎn)橋塞、壓控開關(guān)等其他技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)品，覆蓋了從起爆、傳爆到做功的完整產(chǎn)業(yè)鏈條，具備較強的多專業(yè)技術(shù)集成能力和系統(tǒng)配套能力，這是其在國內(nèi)率先研發(fā)出分簇射孔系統(tǒng)的重要原因。

2012年，航天能源公司自主研發(fā)出第一代壓控式分簇射孔系統(tǒng)，這是我國首項完全自主研發(fā)的分簇射孔技術(shù)，一舉打破了國外技術(shù)的壟斷。2014年，壓控式分簇射孔系統(tǒng)經(jīng)多次改進完善，最終投入國家首批頁巖氣開發(fā)示范區(qū)——重慶涪陵頁巖氣開采基地進行使用，并迅速取代了該市場的同類進口產(chǎn)品，打破了國外對該市場的壟斷。值得一提的是，壓控式分簇射孔系統(tǒng)中使用的航天冗余技術(shù)使得該系統(tǒng)的安全性達到世界先進水平。

為了進一步擴大分簇射孔技術(shù)的國產(chǎn)化水平，航天能源公司持續(xù)推進分簇射孔技術(shù)的更新迭代。電選式分簇射孔技術(shù)是航天能源公司自主研制的第二代相關(guān)技術(shù)，該技術(shù)的難點在于電子選發(fā)裝置。為研制該裝置，航天能源公司繼續(xù)發(fā)揮其航天技術(shù)優(yōu)勢，聯(lián)合重慶航天機電設(shè)計院、四川航天電液控制有限公司等單位共同開展產(chǎn)品研制，實現(xiàn)了航天技術(shù)與油氣開發(fā)的深度融合。該項目共獲得發(fā)明專利2項，實用新型專利12項。

目前，航天能源公司已成功研制出第三代觸點式、模塊化分簇射孔系統(tǒng)，井下張力測試系統(tǒng)，一次性坐封工具等智能化核心產(chǎn)品，奠定了其市場和技術(shù)主導(dǎo)地位，國內(nèi)分簇射孔技術(shù)正在向更加智能、更加安全的方向穩(wěn)步發(fā)展。

齊心合力促國產(chǎn)

在分簇射孔技術(shù)國產(chǎn)化推廣初期，市場普遍對國產(chǎn)設(shè)備持懷疑態(tài)度。“頁巖氣開采作業(yè)對設(shè)備的可靠性要求極高，很多企業(yè)寧愿花重金購買國外的設(shè)備，這是航天能源公司推動分簇射孔技術(shù)國產(chǎn)化初期遇到的第一個難題。”航天能源公司營銷部部長李清平說。

為了建立市場對國產(chǎn)設(shè)備的信任，航天能源公司的市場人員發(fā)揮“特別能攻關(guān)”的航天精神，為國產(chǎn)分簇射孔技術(shù)和產(chǎn)品在市場上爭得了一席之地。在我國決定開發(fā)頁巖氣的初期，市場上 的油氣開采企業(yè)大多還沒有開采頁巖氣的意識，而航天能源公司的市場人員卻看到了以頁巖氣為代表的清潔能源開發(fā)行業(yè)蘊藏的巨大機遇，在與客戶對接過程中積極介紹我國對頁巖氣開發(fā)的重視程度及優(yōu)惠政策，鼓勵客戶進行頁巖氣開發(fā)。“這種培育客戶的方式為航天能源公司營造了先入為主的優(yōu)勢，后期客戶準(zhǔn)備推進頁巖氣開發(fā)項目時自然會想到優(yōu)先使用我們公司的產(chǎn)品。”李清平說。

航天能源公司的市場人員為分簇射孔技術(shù)國產(chǎn)化開發(fā)贏得了市場機會，但是國產(chǎn)設(shè)備真正能夠在市場上站穩(wěn)腳跟主要得益于國企客戶。雖然當(dāng)時航天能源公司已經(jīng)具備生產(chǎn)分簇射孔產(chǎn)品的能力，但是產(chǎn)品的實踐經(jīng)驗較少，與已經(jīng)有近30年發(fā)展歷史的國外分簇射孔技術(shù)相比，國產(chǎn)化技術(shù)仍需進行優(yōu)化。在國產(chǎn)設(shè)備推廣初期，適配性問題時有發(fā)生，但是國企客戶并沒有放棄國產(chǎn)設(shè)備，愿意為航天能源公司提供找出問題、優(yōu)化產(chǎn)品的試錯機會。

客戶的支持給予了航天能源公司極大的鼓舞。“在這樣‘出不起錯’的行業(yè)中，客戶依然能夠給我們提供改進的機會，這讓我們非常感動，但心里想的是一定要爭氣!”航天能源公司技術(shù)部主管設(shè)計師殷騰說。在客戶試用設(shè)備那段時間，技術(shù)人員要全程緊跟，直到確認設(shè)備可以安全無誤地運行。殷騰說，“設(shè)備出錯之后，要馬上分析原因，并進行調(diào)試，整個完善過程經(jīng)常要在夜晚進行，因為時間寶貴，我們要跟時間賽跑。”

隨著我國對頁巖氣開發(fā)力度的不斷加大，國家對頁巖氣開采設(shè)備的國產(chǎn)化需求也越來越大。目前，我國頁巖氣分簇射孔技術(shù)已經(jīng)基本實現(xiàn)國產(chǎn)化，但是仍然需要不斷創(chuàng)新才能鞏固國產(chǎn)化的成果。未來，航天能源公司將繼續(xù)發(fā)揮航天企業(yè)的研發(fā)優(yōu)勢，發(fā)揚“特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能攻關(guān)、特別能奉獻”的航天精神，以及油氣行業(yè)艱苦奮斗的鐵人精神，不斷提高頁巖氣分簇射孔技術(shù)的創(chuàng)新迭代速度，更好地服務(wù)于國家能源戰(zhàn)略，為國家能源安全貢獻力量。