張弭：美國經(jīng)驗，中國創(chuàng)新，推動中國頁巖氣革命

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。會上，眾多專家討論了當(dāng)前我國油氣發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)，探尋未來油氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的路徑。除發(fā)言嘉賓的上述觀點引發(fā)與會者強烈共鳴外，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題。中國航天科工宏華集團總裁張弭在會上發(fā)表了《美國經(jīng)驗，中國創(chuàng)新，推動中國頁巖氣革命》的主旨演講。以下內(nèi)容為中能網(wǎng)根據(jù)大會發(fā)言實錄整理而成。

張弭：美國經(jīng)驗，中國創(chuàng)新，推動中國頁巖氣革命

尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)，各位專家，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，在非常規(guī)領(lǐng)域有所建樹。我今天發(fā)言的題目是：美國經(jīng)驗，中國創(chuàng)新，推動中國頁巖氣革命，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)進步是怎么來推動非常規(guī)的。

首先，應(yīng)該是觀念的革命，然后不斷的方法創(chuàng)新，兩個混動。

這是美國的一個預(yù)測，北美地區(qū)在2035年的時候，非常規(guī)要達到1萬億，頁巖氣大約是7000多億到8000億，這是中石油做的，到2050年的時候，中國的頁巖氣也就1000多億，大約在2030年的時候，800億到1000億。觀念的革命，剛才鄒院士已經(jīng)說到了，從不可開采的資源禁區(qū)到現(xiàn)在經(jīng)濟可采的，而且是主力的資源，未來是世界級的戰(zhàn)略資源，不只是頁巖氣，美國的頁巖油也已經(jīng)超過了常規(guī)油。我們從06年開始向美國提供裝備，看著它頁巖氣的技術(shù)一代、二代、三代、四代，特別是2014年油價下跌以后，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。

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

原來打一口井的地方，原來認(rèn)為這一口井一壓橫向縱向都是畫一個圓，都壓開了，后來通過微地震，特別是示蹤劑，發(fā)現(xiàn)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，但是感覺只有在幾十米以內(nèi)的才能有效壓裂，這樣不斷的在同一個層位，當(dāng)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。原來打一口井的地方現(xiàn)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，再加上細(xì)切分壓裂，每口井的產(chǎn)量又成倍增長。

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

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

觀念革命，方法創(chuàng)新，帶來它的產(chǎn)量持續(xù)增長，剛才潘主任說到了投入。從07、08年以后，每年基本上是一萬口井，到后面降下來了，但是每一口井是原來的幾倍的產(chǎn)量，它在07年到2016年這個高峰的十年時間，每年的頁巖氣增長是460億，我們現(xiàn)在一個十年計劃都達不到的水平。在地質(zhì)資源觀念變革以后，再加上工程技術(shù)的創(chuàng)新支撐，特朗普的底氣是，每年1萬億，確保100年。

第二部分，從美國的實踐來看，工程是解放資源最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)和手段。

在這十年的時間，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，十年的時間，工程給非常規(guī)開發(fā)創(chuàng)造的條件就是效能提高10倍。這是它統(tǒng)計的各個盆地的平均天數(shù)，大約在15天左右。這個時候不是鉆完，固完井，把整個井的工程交給完井的。

在整個實踐過程中，從開鉆到固井的各個環(huán)節(jié)，開鉆、測井、錄井、固井，測井不是每個都測，錄井和鉆井一體化，固井基本上鉆完，鉆頭舉起來套管就跟著下，根本不通井，而在我們國內(nèi)光是輔助作業(yè)的時間也要10天到15天，從工程的各個環(huán)節(jié)管理上提高效率。現(xiàn)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，兩個月左右。再拿幾個典型的井來分析一下。

美國Delaware地區(qū)，很熱的，從這可以看到，各個參數(shù)，一代、二代、三代、四代，這里可以看到，它的速度每小時是30米到80米，中國最高打過12米，但是平均下來就是6-7米。急速參數(shù)鉆井，去年去美國考查，發(fā)現(xiàn)美國急速參數(shù)鉆井是怎么回事，泵壓是關(guān)鍵，沒有泵壓就實現(xiàn)不了。如果我們看我們的統(tǒng)計數(shù)據(jù)還是靠鉆壓，這就是一個誤導(dǎo)，那個時候真實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(xiàn)成技術(shù)引進回來，我們今年有4臺鉆機在鉆，我們想做這個，結(jié)果一動起來這樣不行那樣不行。但我們爭取實現(xiàn)，要把現(xiàn)有鉆井周期降到30天，這個是能夠?qū)崿F(xiàn)的。

再說一個關(guān)鍵，把資源拿出來，剛才鄒科學(xué)家已經(jīng)從微觀上分析了從頁巖氣出來的通道。美國也做研究，但是它更在于實踐，通過方法，通過實踐，它的井間距從400米降到了100米左右，頁巖油一般都在100米以下，頁巖氣一般是在100米到150米，細(xì)切分壓裂段距減小，縫間距到了8米，我們現(xiàn)在一般是幾十米。這是井距的分析，而且是大量的數(shù)據(jù)。前幾天康菲介紹的，都是大量的數(shù)據(jù)再加上工程實踐，如果這個技術(shù)在中國，是不是該這么密，那是另外一回事，但是這個方向應(yīng)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，理論上最少可以兩層開發(fā)，甚至三層。如果這樣試驗出來，就可能變成兩個涪陵、三個涪陵，甚至更多，因為細(xì)切分壓裂以后，采收率還會大幅度提升。

細(xì)切分高密度壓裂，數(shù)倍提升采收率，美國頁巖氣的采收率都在30以上，這個可能會對中國的可采資源的認(rèn)識有一個提高，剛才說到地質(zhì)的時候我已經(jīng)說到這一點，這個細(xì)切分壓裂總產(chǎn)出增長12倍，井間距和分層開發(fā)，加上細(xì)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，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)鍵是加進去多少砂，而且這個砂要在多大范圍內(nèi)加進去，在美國的壓裂，我們在美國干了700多段，基本上一天1000方砂要灌進去，水盡量少，砂盡量多，從段塞連續(xù)到最后段塞加連續(xù)，提高砂比。

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

細(xì)切分壓裂以后，砂量爆增，如果還是陶粒，性價比就很差。美國通過試驗，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數(shù)量級，是幾個數(shù)量級。

所以說，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(xiàn)在在中國買的陶粒都很少，美國加砂量整個趨勢，只是兩年的時間，2015年到2016年，基本上呈20度的方向在走，有基礎(chǔ)研究，也有實踐，最后采出效率，如果效果不好它也降下來，但是總的趨勢還是往上走的。

工程技術(shù)推動頁巖氣采收率不斷提高，以馬塞勒斯盆地來看，動用的鉆機數(shù)量2017年感覺降低了，但是單井每天的產(chǎn)量翻了26倍，所以現(xiàn)在馬塞勒斯盆地成為美國頁巖氣巨大增量，一個盆地將近兩千億，一個盆地超過整個中國的常規(guī)非常規(guī)全部自采氣。這個得益于工程的把地質(zhì)資源解放出來，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，就是靠這些。所以說，事物總是兩方面的，如果油價不暴跌，說不定還在原來的基礎(chǔ)上躺著，力度也很高。油價暴跌，反過來刺激美國的工程地質(zhì)學(xué)家們降低成本，實際上現(xiàn)在美國頁巖氣的成本好的公司做到20美元，差一點的40美元，30美元是常態(tài)，現(xiàn)在美國的油價對美國的非常規(guī)仍然是高利潤的，它還在礦權(quán)上要花很多錢，中國的礦權(quán)還不花錢，而且氣價還高，天然氣的成本，中上水平的5毛錢，2元錢的時候，內(nèi)部收益率還達到10以上，現(xiàn)在是4了，你說它的收益率有多高。

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年開始，到09年，我們在美國賣了70多臺鉆機，美國的頁巖氣有10%幾的井是我們的鉆井打的，前兩年最困難的時候美國還大量投入改造升級第一代的鉆機。所以說，先進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，我們也開發(fā)出專門的頁巖氣自動化鉆機，井架是垂直起升的，我們都穿著中石油的衣服在干，門不開，開個后門進去的。本來我們是想達到這個，現(xiàn)在裝備有了，我們一上去，原來的電網(wǎng)是按照普通參數(shù)，帶不起，我們要用3000多千瓦，它現(xiàn)在就2000多千瓦，再用上去隔壁就鬧起來了。下一個平臺我們自己把電網(wǎng)遷上去，怎么也要實現(xiàn)。在整個鉆井裝備體系里面，美國的第二次改造里面做了些什么事呢？首先是數(shù)字化的，所謂的AC鉆機全變頻的，帶數(shù)控的，關(guān)鍵的絞車，一定要AC的，美國的頁巖氣必須用壓差送鉆，否則干不了，除非少量直井，反應(yīng)要敏銳，而且適合數(shù)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。由于油價降低以后，美國的人工成本和保險費用是很大的，高度自動化的，一個班三五個人的鉆機是美國的發(fā)展趨勢，這些我們也都適應(yīng)。

另外就是環(huán)保。

應(yīng)該說，工程上在超級螺桿應(yīng)用中間，螺桿進出口壓差產(chǎn)生力矩，拖著鉆具走，鉆頭在前面拖著它走，橫力矩，橫定的切身，這個技術(shù)完了以后，同樣一個鉆頭，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(xù)的，不是間斷的。所以，這是一個很重要的關(guān)鍵，回到國內(nèi)推不動。

整個鉆井，高度自動化的變頻驅(qū)動鉆機，這個在我們頁巖氣作業(yè)里面達成率可能30%有沒有都成問題，可能都沒有，直驅(qū)頂驅(qū)，高效的井下工具，智能控制軟件，形成激進參數(shù)鉆井，大平臺多井位。我相信中國實現(xiàn)一個月還是有希望。

壓裂設(shè)備，剛才大偉主任說美國一般是七八百段，我們現(xiàn)在有兩套設(shè)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(tǒng)計數(shù)據(jù)來一看，這是動用的馬力和車組、總段數(shù)一除，每年兩千段是常態(tài)，國內(nèi)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1000段我們要給它降價。

美國一個是提高設(shè)備可靠性，一個是加大備份，至少有1/3的備份，但是我們電動壓裂以后，備份需求大幅度降低。拉鏈?zhǔn)綁毫褍砂嗟惯B續(xù)作業(yè)，現(xiàn)在到年底前，明年的工作量都定好了，每個平臺哪一天進全都排好，沒有說一等就是一個月、兩個月的。所以說，兩班倒這是我們和中石化研究，利用電動壓裂泵噪音低的優(yōu)勢，一定要在中國實現(xiàn)，哪怕周圍有居民，可以降到65分貝，如果還要求低，再加一層隔音噪，可以降到60分貝。現(xiàn)在是按照65分貝來做。

美國由于電網(wǎng)沒有中國發(fā)達，特別是頁巖氣地區(qū)，而且它是各個捆是小捆，采用燃?xì)獍l(fā)電機組，太便宜了，所以它用燃?xì)獍l(fā)電機組。這是它的電驅(qū)，大約發(fā)展到差不多100萬馬力，我們明年會超過60萬馬力。

整個壓裂設(shè)備方面，我可以自豪的說，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(qū)電網(wǎng)水電非常豐富，而且電價低，中石化靠近重慶那邊政策又優(yōu)惠，基本上就是工業(yè)用電價格。大偉說的政府發(fā)力，給我們每個平臺，像給工業(yè)企業(yè)一樣供電，對降低開發(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，我們拉一個電網(wǎng)前期工作太久。

智能指揮系統(tǒng)是整個設(shè)備發(fā)電、配電、壓裂泵、混砂所有全部在這個房子里搞定，壓裂殼可以做到無人，而且這個數(shù)據(jù)積累一段時間，對智能壓裂非常有幫助。現(xiàn)在這個技術(shù)得到中石油和中石化的大力認(rèn)可，已經(jīng)在幾個區(qū)塊，這些區(qū)塊做規(guī)劃的時候，35KV，每個平臺3000萬千瓦的高壓電網(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200萬投資，加電網(wǎng)只花三千萬，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(yuǎn)區(qū)塊，兩條線，166口井，這是中石油四川頁巖氣公司榮縣區(qū)塊，現(xiàn)在已經(jīng)把高壓電線拉到七八個平臺上，電動壓裂已經(jīng)開始在壓。實現(xiàn)全電驅(qū)、低噪音以后，使得兩班倒作業(yè)成為可能。

剛才專家領(lǐng)導(dǎo)們提到的深層頁巖氣，我們現(xiàn)在和中石化華東局，因為有很大一部分在4000到4500米，實際工作壓力要在120兆帕以上，怎么保證持續(xù)的壓裂，我們在和它做這個項目。我們現(xiàn)在在國內(nèi)已經(jīng)壓了760段，美國壓了將近800段，我們提供泵數(shù)。這個指揮控制中心可以把所有操作全部搞定，五個工作崗位，目標(biāo)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，真正推動中國的頁巖氣革命。

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(nèi)沒有，怎么建立起這個培育機制是很關(guān)鍵的。

地面裝備現(xiàn)在是沒問題了，怎么創(chuàng)新井下工具系統(tǒng)，高端井下，實現(xiàn)快速灌井和優(yōu)質(zhì)完井的關(guān)鍵。螺桿，國內(nèi)螺桿產(chǎn)量有可能是世界最高的，但是一根就是10萬人民幣左右，10萬到十幾萬，超過20萬的很少，美國一根螺桿是10萬美元，開始是20萬美元，它的壓差可以達到10兆帕，最大是14兆帕，一般控制在8-10個兆帕。鉆頭就不用說了，這種情況下，幾家鉆頭都能實現(xiàn)一趟鉆。再加上雙動力旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向，配合高效鉆頭，可以單支鉆頭穩(wěn)定在3000米，磨的時間并不多。在這些井下工具方面，如果還是要求中國的價格美國的性能肯定是不行，還有低價中標(biāo)，成本不是靠紀(jì)委審計，是靠科學(xué)和科學(xué)進步才行的，這么多工作量也沒有紀(jì)委，也沒有出貪腐，我們這么多機構(gòu)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，但推廣不了，中石油也實現(xiàn)了，下井一千小時，但沒有形成產(chǎn)業(yè)，大家不敢用，沒有一個容錯機制和價格機制。

總結(jié)井下中美的差距，西方并沒封鎖中國，我們買可以買回來，可以先用著，用好以后我們再續(xù)。政策，剛才幾位領(lǐng)導(dǎo)都說得比較多了，現(xiàn)在因為央企那套體系招標(biāo)一口井，甚至一口井分成幾個標(biāo)，一個平臺分成幾口井，折騰下來根本沒法作業(yè)，而且不能促使服務(wù)公司進步。美國這套機制就是讓服務(wù)公司能賺錢，服務(wù)公司能進步，你不進步你就被淘汰，不是你低價留得住，甚至高價的留下，但是技術(shù)領(lǐng)先。還有剛才提到的障礙，本來今年鉆機進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，你說怎么和美國比？美國一部鉆機一年10口井還是20口井的問題，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，我沒有排放了，我對居民沒有干擾了，你還審批啥，整個片區(qū)一次審批就完了，一個平臺要批幾個月，你說這個東西咋干。

所以從地質(zhì)工程裝備各方面足以支撐中國的頁巖氣革命。

美國成為最大的LNG出口國，關(guān)鍵它是整個能源戰(zhàn)略、產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略、全球戰(zhàn)略，他希望中東亂，清潔化石能源成為他未來十年、二十年，甚至三十年的主基調(diào)，最后在這個能源里面他掌握世界的主導(dǎo)權(quán)。我們習(xí)主席也發(fā)出了命令，這個必須要弄，要不然能源安全和生態(tài)文明建設(shè)咋搞？

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