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如前文所述，難動用儲量和非常規儲量的開發，在于現代壓裂理論的創新與轉化、儲層改造技術的突破，而所有的壓裂工藝措施則需要配套的技術、裝備來實現。俗話說，“沒有金剛鉆，別攬瓷器活。”在油氣田開發現場，壓裂裝備及井下工具才是真正的主角。今天，中國正在努力追趕美國的腳步。

壓裂“戰場”真正的主角

過去，也許一提起油氣田，幾部高聳的鉆機，一片埋頭苦干的“磕頭機”，立刻在你的大腦里形成了一個畫面。而今天的油氣田開發，十幾臺甚至幾十臺壓裂作業車組，場面規模之大，夸張點說，絕不遜于《變形金剛》中的“汽車人”團隊。

壓裂酸化作業中會用到很多地面裝備。這些壓裂“戰車”大致包括：提供動力和施工排量的壓裂車，將液體與支撐劑實現混合并泵入井筒的混砂車，以及監控施工壓力排量數據變化的儀表車。在某些特定的施工中，可能還需要配備連續混配車（或撬裝連續混配裝置）、連續油管車、液氮泵車、現場制氮車、二氧化碳增壓泵注車、帶壓作業設備、140MPa的高壓井口等。上述“戰車”與儲液罐，輸砂設備、高低壓管匯，高壓井口（采油樹）等，一起組成了龐大的壓裂團隊。

“戰車”裝備很重要，核心生產環節還要靠井下工具。根據完井方式以及采用不同，壓裂技術各不相同。以非常規油氣藏為主導的壓裂改造，主要工具有直井封隔器投球滑套分層壓裂工具，水平井裸眼封隔器、水平井套管滑套封隔器、水力噴射壓裂酸化工具、快鉆橋塞、分簇射孔工具等。這些井下工具設計精巧、結構復雜卻功能強大，是最終實現儲層壓裂改造的關鍵。

除了地面裝備、井下工具，另一項工具——壓裂軟件不可或缺。有了它們，才能觸摸、了解到三千米以下儲層的“內心”。目前國外使用的主要軟件有全三維壓裂軟件Stimplan、FracproPT、Meyer頁巖氣壓裂設計軟件、GOHFER壓裂設計軟件、Cerberus連續油管設計軟件，以及Eclipse油藏數值模擬軟件等。

地面裝備、井下工具及壓裂軟件，一起構成了壓裂作業“戰場”的主裝備，有了先進的技術，才能打贏一場場“壓裂戰”。目前在該領域，美國技術裝備依然領先全球。

美國技術裝備保持領先

資料顯示，目前國外2500型壓裂車已經普遍使用，且已經研發成功3000型壓裂車。美國最大連續混配排量達到19.0立方米/沒分鐘，單車最大排量為9.4立方米/每分鐘。

近年來，這些公司不斷地推出新工具，如用于打開滑套以及封堵快鉆橋賽的可溶球，國外已經成功應用，國內才開始研究；裸眼封隔器實現一次投球打開4～6個滑套，實現分簇射孔技術以及定點壓裂工具，國內尚未開展此類研究。

此外，針對頁巖氣體積改造技術的應用，近年來，北美研發了不少新模型并應用于頁巖氣的氣藏數值模擬及裂縫優化。在軟件方面，繼續保持領先地位。

而相對比，“在上個世紀，國內科研院校進行過較大規模的自主研發，軟件水平逐漸接近于國外水平，但近年來，大多以引進軟件應用為主，自主軟件研發已經遠落后于國外。目前大型油氣藏數值模擬軟件基本以國外軟件為主，也有一些自主研發軟件在應用，但功能相對較少。”中國石油勘探開發研究院廊坊分院副總工程師胥云說。

中國努力追趕國外腳步

看到差距，為擺脫受制于人，目前我國正在加緊各方面攻關，努力追趕美國的腳步。

經過努力，國內研發的2500型壓裂車已經量產且進入現場應用，3000型大型壓裂車組正在研發中；140MPa井口、連續混配車、連續油管車，以及水平井分段改造的裸眼封隔器、水力噴射工具、快鉆橋塞等均已有國產化產品，有的已經應用于現場。中石油系統研發了兩種連續混配裝置——連續混配車和撬裝設備，其連續混配能力單車達到8立方米/每分鐘。

“十一五”期間，中國石油組織了水平井壓裂技術專項攻關，自主研發形成了雙封單卡封隔器、管內滑套封隔器、水力噴射分段壓裂工具、裸眼封隔器等。并創新發展了雙噴射、水力噴射+滑套不動管柱分壓工具等具有中國特色的水平井分段壓裂工具。近期，中國石油研發成功了快鉆橋賽、分簇射孔工具，并已成功下井試驗。

但總體上，“在形成不同系列、水平井分段數、耐溫耐壓能力等方面，國內的壓裂工具與國外還存在一定差距。”胥云說。

他指出，“主要的瓶頸是裝備工具材質（特別是封隔器的橡膠件）的高溫、高壓、長時間耐受性，在高溫高壓下對酸液的抗腐蝕能力，井下壓裂工具的加工精度，不同井筒尺寸下的工具系列，這是未來亟待攻關解決的幾個問題。”