水力喷射工具的研发在政产学研用体系下的探索和实践

李铁成 周红杰 张翔（中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司 机械制造总厂，陕西 西安701201）

长庆油田属于典型的低渗透油气藏，单井产量低，开发难度大，如何通过增产改造技术，提高单井产量，实现油气藏的高效开发成为亟待解决的难题。为降低开发成本，丰富压裂改造手段，油田公司开展了新一代水力喷射体积压裂工艺及工具管柱的专项研究。“中国制造2025”计划行动纲要中，明确提出了“政产学研用”相结合的理念，大力推进和构建以企业为主体的“政产学研用一体化合作创新体系”促进企业可持续发展和技术创新。因此，油田公司基于水力喷射工具的研发项目，开展“政产学研用”合作创新体系下的探索和实践。

长庆油田下属二级单位众多，自身拥有技术研发部门油气工艺研究院，生产制造单位机械制造总厂，产品使用单位各采油采气厂。油气工艺研究院拥有雄厚的科研力量，但缺少将成果转化为产品的途径；机械制造总厂具有很强的机械加工能力和现场服务资源，但科研力量相对薄弱；各采油采气厂作为用户单位，具有新产品试验、成熟产品大规模应用的条件和场地，但需要通过新技术、新工艺不断提高施工质量和效率，各内部单位的优质资源，急需通过“政产学研用”一体化合作模式进行整合，实现优势互补、资源共享、协同作业，从而发挥更大的作用，为提高油田公司的创新能力和核心竞争力做出贡献。

1 “政产学研用”合作创新体系构建

参照国内外的研究情况，该合作体系采用油田公司主导模式，通过公司内部组织协调、制定计划、专项资金支持等形式，迅速整合资源，快速实施，进行重大突破。该创新体系的参与方主要包括油田公司、油气工艺研究院、机械制造总厂、各采油采气单位。创新体系中，“政”是指油田公司通过出台的相关政策、项目支持、统筹协调推动各参与方之间合作体系的建立；“产”是指机械制造总厂完成技术成果向产品的转化，包括产品的加工制造，现场推广应用和技术服务；“学”是指通过参与产品的研发、制造、使用等各环节，从而提升各方人员的科研和技术能力；“研”是指油气工艺研究院负责新技术、新工艺的研究及新产品的开发，为整个成果转化和应用提供技术支撑；“用”是指各采油采气单位负责产品使用效果及各项参数的跟踪，为产品的后期研发和改进提供数据支持和研究方向。

该创新体系的构建思路是长庆油田依托公司重大科研专项计划，由公司层面进行政策支持和统筹协调，油气工艺研究院和机械制造总厂合作研发新技术、新工艺并将其转化为产品推广应用，通过不断完善改进，进一步满足各采油采气单位的需求。整个过程从产品的研发、生产到使用，再从工具使用促进研发、改进再到成果转化，各单位之间形成了一个可持续发展的循环链，推动企业内部单位之间的协同创新，系统组织构建如图1所示。

2 “政产学研用”合作创新体系运行

长庆油田紧密围绕致密油气储层体积压裂技术进行攻关，充分发挥“产学研用”的合作优势，研发新一代水力喷射体积压裂工艺及工具管柱。使油气工艺研究院、机械制造总厂及各采油采气厂，在油田公司的推动下，形成完善的长期合作机制、资源共享机制、利益分配机制及人才培养计划，实现互利共赢，通过不断探索和实践形成了“政产学研用”合作体系。

2.1 油田公司的主导力量

油田公司发挥自身领导，统筹组织作用，通过制度推动、政策引导、资金支持，使各单位积极参与到产品的研发、制造、使用合作体系中。

2.2 机械制造总厂的主体地位

机械制造总厂作为生产单位，一是完成成果转化，实现批量生产；二是负责油气田水力喷射工艺推广、技术服务、质量反馈等工作；三是加强人才队伍的建设，培育本单位井下工具设计研发团队；四是针对市场需求，以提升技术创新能力、开拓井下工具市场为目标，与油气工艺研究院共同开展新技术研究、新工艺应用等方面的合作。

2.3 油气工艺研究院的核心作用

油气工艺研究院作为成果转化的技术支撑，是整个合作模式的核心。在创新体系运行过程中，需要加强与生产单位和用户单位之间的科研项目合作，共同开展新技术研究、新工艺应用等方面的研发，提高水力喷射工艺市场竞争力，同时为工具推广使用和技术服务提供有力的技术支撑。其次是制定详细、有针对性的培训计划，为生产单位和用户单位培养一批过硬的技术队伍，并根据机械制造总厂、各采油采气厂在工具加工、服务、使用过程中发现的问题和使用需求，对工具进行改进，不断提高工具的使用性能。

2.4 采油采气厂的导向作用

各采油采气厂必须充分发挥市场及用户的导向作用，积极主动配合新工艺的推广应用，根据现场的使用情况及需求，提出改进建议和思路，并积极参与到科研单位和生产单位科研项目合作中来。多方共同制定培训计划，定期培养技术人员、操作人员和管理人员，提升新工艺、新技术的业务技能，尽可能形成一套适用于本区块的水力喷射压裂改造体系。

3 “政产学研用”合作创新体系取得的成果

经油气工艺研究院、机械制造总厂、采油采气各单位相互合作，在油田公司支持下，形成了以油气田水平井水力喷射分段体积压裂管柱为代表的体积压裂技术，具有“射孔压裂一体化，油套同注，大排量施工，一趟管柱可以完成多段压裂”等特点，为长庆油田储层改造的高效开发提供了硬件支撑。

油气工艺研究院在水力喷射工具研发中开展技术创新项目立项2 项，获得发明专利12 项。机械制造总厂完成了新工艺、新工具的消化吸收，具备了批量生产的条件，完成成果转化7项，开展科技创新项目合作3项，独立自主完成技术改进4项，设立3个前线服务点，确保新工艺全面推广应用。各采油采气厂实现了致密油水平井体积压裂的规模应用，与新工艺应用前相比，水力喷射体积压裂试油作业施工周期缩短30%，累计产量较常规井提高40%。

2014-2019 年，研发的高效水力喷射体积压裂管柱及关键工具，通过机械制造总厂累计在油气田水平井体积压裂、油田定向井定点压裂推广应用2465口井，管柱平均施工能力由前期的2.67段/趟提高到5.3段/趟，施工排量由初期的3-4m3/min 提高到8-10m3/min，累计实现产值7.46亿元。高效水力喷射体积压裂管柱及关键工具的研发及应用，提高了致密储层改造效果，缩短了试油周期、降低了作业成本，后期将继续在油气田直井、大斜度井、新区产建水平井、老区加密水平井的多层多段改造中规模应用。

4 结语

本文基于水力喷射工具的研究、推广、应用，在油田公司内部各单位形成了“政产学研用”合作模式。油气工艺研究院顺利将其科研成果转化成了产品，机械制造总厂拓宽了业务市场，新工艺新工具的应用使各采油采气厂压裂效果显著提高，施工成本降低，各参与单位的创新能力和解决现场问题的能力也得到了很大提高。油田公司内部资源进一步整合，科研力量得到加强，科技资源得到优化配置，创新效率得到提高，自主创新能力得到增强。逐步形成了以科技创新为核心带动系统创新，以机制创新激发创新活力，以高效率的创新体系支撑高水平的创新性企业建设，为全面实现油田公司二次加快发展的目标贡献力量。