当 航天科技遇 到页岩气——页岩气分簇射孔技术国产化侧记

◆ 川南航天能源科技有限公司 巨晓飞

2018年，我国最大的页岩气田——涪陵页岩气田全年生产页岩气60.2亿立方米，为推动我国能源结构调整、缓解用气紧张局面作出了重要贡献。四川航天技术研究院川南火工技术有限公司在原民品项目基础上重组设立的川南航天能源科技有限公司（以下简称“航天能源公司”）多年来一直致力于将航天技术应用于油气开采工作，2019年，由航天能源公司自主研制的页岩气开发关键技术——页岩气分簇射孔技术实现国内市场全覆盖，分簇射孔技术基本实现国产化，彻底改变了过去这一技术被国外垄断的局面。

页岩气里有机会

页岩气是蕴藏于致密的页岩层中可供开采的非常规天然气，我国的页岩气储量高达30万亿立方米，位居世界第一，但由于其开发技术难度较大，在2011年之前我国并未对页岩气进行大规模开发。随着我国对能源尤其是清洁能源的需求不断加大，页岩气的战略地位也越来越高。

对于页岩气而言，常规油气开采技术的开采效率极低。为实现对页岩气的规模化开采，研究人员引入了两大核心技术——水平井分段水力压裂技术和页岩气分簇射孔技术，极大地提高了页岩气的开采效率。其中，页岩气分簇射孔技术可实现在水平井内一次下入管串，多次射孔，极大地缩短了施工周期。但是直到2012年，国内使用的页岩气开采技术都是由国外公司垄断的。

2011年，国内第一口页岩气水平井在四川威远实现完井，同年，页岩气“十二五”规划上报国务院。国家能源局发布的《页岩气产业政策》中提出，要加强页岩气关键技术自主研发，立足实际，结合国情，形成具有自主知识产权的关键技术体系，促进页岩气发展。

2012年，在国家大规模开发页岩气的能源战略指引下，航天能源公司抓住页岩气分簇射孔技术国产化的市场机遇，依托其航天技术研发优势，在国内率先研发出全套分簇射孔系统，该系统凭借其高可靠性、高性价比优势迅速打开市场，分簇射孔技术的国产化之路由此开始。

背靠航天好乘凉

自成立以来，航天能源公司背靠航天技术，立足技术含量高的石油工业上游完井产业链，近20年来致力于开发油气井射孔装备和高端完井装备，在常规油气开采作业中积累了丰富的油气开发经验，为航天能源公司进入页岩气开采领域，并迅速研制出符合市场需求的分簇射孔产品打下了坚实的基础。

分簇射孔系统结构复杂，综合了连续油管用隔板传爆技术、电子选发起爆技术、井下电缆张力测量技术等多个专业的关键技术，对研制单位的综合研发能力和整体配套能力提出了较高的要求。

经过多年发展，航天能源公司以市场为导向逐渐形成了产品研发系列化、系统化的发展理念。2011年，在刚接触分簇射孔理念时，航天能源公司除了可批量生产射孔枪、射孔弹、桥塞火药、电雷管等常规火工品之外，还能生产桥塞、压控开关等其他技术领域产品，覆盖了从起爆、传爆到做功的完整产业链条，具备较强的多专业技术集成能力和系统配套能力，这是其在国内率先研发出分簇射孔系统的重要原因。

2012年，航天能源公司自主研发出第一代压控式分簇射孔系统，这是我国首项完全自主研发的分簇射孔技术，一举打破了国外技术的垄断。2014年，压控式分簇射孔系统经多次改进完善，最终投入国家首批页岩气开发示范区——重庆涪陵页岩气开采基地进行使用，并迅速取代了该市场的同类进口产品，打破了国外对该市场的垄断。值得一提的是，压控式分簇射孔系统中使用的航天冗余技术使得该系统的安全性达到世界先进水平。

为了进一步扩大分簇射孔技术的国产化水平，航天能源公司持续推进分簇射孔技术的更新迭代。电选式分簇射孔技术是航天能源公司自主研制的第二代相关技术，该技术的难点在于电子选发装置。为研制该装置，航天能源公司继续发挥其航天技术优势，联合重庆航天机电设计院、四川航天电液控制有限公司等单位共同开展产品研制，实现了航天技术与油气开发的深度融合。该项目共获得发明专利2项，实用新型专利12项。

目前，航天能源公司已成功研制出第三代触点式、模块化分簇射孔系统，井下张力测试系统，一次性坐封工具等智能化核心产品，奠定了其市场和技术主导地位，国内分簇射孔技术正在向更加智能、更加安全的方向稳步发展。

齐心合力促国产

在分簇射孔技术国产化推广初期，市场普遍对国产设备持怀疑态度。“页岩气开采作业对设备的可靠性要求极高，很多企业宁愿花重金购买国外的设备，这是航天能源公司推动分簇射孔技术国产化初期遇到的第一个难题。”航天能源公司营销部部长李清平说。

为了建立市场对国产设备的信任，航天能源公司的市场人员发挥“特别能攻关”的航天精神，为国产分簇射孔技术和产品在市场上争得了一席之地。在我国决定开发页岩气的初期，市场上 的油气开采企业大多还没有开采页岩气的意识，而航天能源公司的市场人员却看到了以页岩气为代表的清洁能源开发行业蕴藏的巨大机遇，在与客户对接过程中积极介绍我国对页岩气开发的重视程度及优惠政策，鼓励客户进行页岩气开发。“这种培育客户的方式为航天能源公司营造了先入为主的优势，后期客户准备推进页岩气开发项目时自然会想到优先使用我们公司的产品。”李清平说。

航天能源公司的市场人员为分簇射孔技术国产化开发赢得了市场机会，但是国产设备真正能够在市场上站稳脚跟主要得益于国企客户。虽然当时航天能源公司已经具备生产分簇射孔产品的能力，但是产品的实践经验较少，与已经有近30年发展历史的国外分簇射孔技术相比，国产化技术仍需进行优化。在国产设备推广初期，适配性问题时有发生，但是国企客户并没有放弃国产设备，愿意为航天能源公司提供找出问题、优化产品的试错机会。

客户的支持给予了航天能源公司极大的鼓舞。“在这样‘出不起错’的行业中，客户依然能够给我们提供改进的机会，这让我们非常感动，但心里想的是一定要争气!”航天能源公司技术部主管设计师殷腾说。在客户试用设备那段时间，技术人员要全程紧跟，直到确认设备可以安全无误地运行。殷腾说，“设备出错之后，要马上分析原因，并进行调试，整个完善过程经常要在夜晚进行，因为时间宝贵，我们要跟时间赛跑。”

随着我国对页岩气开发力度的不断加大，国家对页岩气开采设备的国产化需求也越来越大。目前，我国页岩气分簇射孔技术已经基本实现国产化，但是仍然需要不断创新才能巩固国产化的成果。未来，航天能源公司将继续发挥航天企业的研发优势，发扬“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”的航天精神，以及油气行业艰苦奋斗的铁人精神，不断提高页岩气分簇射孔技术的创新迭代速度，更好地服务于国家能源战略，为国家能源安全贡献力量。