践行创新驱动发展 陕西油气开采开创自主技术新格局 ——西安瑞通能源及其“同轴随进式增效射孔技术”的宏图与挑战

2007年同轴随进式增效射孔技术鉴定会

刘敏

石油是基础能源，被誉为“黑色的黄金”和“工业的血液”，其战略地位日益凸显。如何经济高效地开采原油，一直是世界级难题。改革开放以来，中国经济年均增长近10%，然而，长期经济高速增长也使中国付出了巨大的能源资源成本和环境代价。2010年，中国能源消费总量首次超过美国，成为全球第一能耗大国，而我国能源有效供给量不足，特别是石油资源严重不足，资源赋存条件差，增储上产难度大，对外依存度高。未来，我国能源供需矛盾将会日益加剧，能源安全问题将不断凸显。

在油气大省陕西，一家长年专注油气开采能源技术的民营企业——西安瑞通能源科技有限公司，在实业报国与自主创新的理念下，十余年来突破重重困难，成功攻关出一项开创性的油气开采射孔技术，不仅在实际应用中展示出巨大战略性优势和效果，也成为国际上广泛认可的革命性技术并连受国外企业追捧，成为当下中央提出“创新驱动发展”的典范。

油气开采“临门一脚” 技术变革缓慢

权威数据显示，在过去13年中，我国石油消费增量12次成为石油消费增量最大的国家。但国内的能源现实却是：第一，石油的储量相对较少，第二，国内原油产量增速不及消费增长速度，且有放缓的迹象。因此，石油增产，便成为解决我国原油紧张和过多依赖进口问题的具有重大战略意义的任务。

与石油勘探的巨大投入和结果的不确定性相比，用技术手段提高现有油田产量和采收率无疑是提高我国石油产量现实的选择。挑战能源危机需要开采技术创新,因此树立创新驱动思路，大力研发和推广先进开采技术，提高石油采收率毫无疑问成为解决我国能源安全尤其是石油安全问题的根本途径。

针对这种能源现实，多年来，国内有关机构纷纷加大投入，研发相关技术，在提高单井油田产量和采收率方面取得诸多突破，但是作为被专家比喻为油气开采“临门一脚”的关键技术——射孔，几十年来却一直没有大的突破。

所谓射孔，是指通过爆炸品射孔弹定向射穿油井套管，达到油气层内一定深度，形成油气藏与油井的有效通道，以使油气资源被提取出来的技术。

射孔技术与工艺的水平直接影响到油气井预期的产能和能否保护油气层。射孔作为试油技术的主要环节，与油气井产能有着直接的关系。据介绍，射孔技术至今已有150年的发展历史，但革新的脚步基本停滞，虽然聚能弹的性能一致在提升，但是一直无法突破技术障碍，没有变革性的技术出现。

  十年磨一剑 陕西民企创新技术变革

直到近年来，随着西安瑞通能源科技有限公司研制的一项革命性射孔技术的问世和应用，才有效突破原有传统技术路径，成功解决了困扰油气开采多年的这一“临门一脚”，有效提高了单井油田产量和石油采收率。

西安瑞通公司是长年扎根于能源大省陕西的一家民企，据其董事长戴鹏介绍，该项革命性技术2002年立项，其专业名称叫“同轴随进式增效射孔技术”。2007年1月13日，该项技术通过了陕西国防科工委组织的专家技术鉴定，鉴定结论为“国内首创、国际先进”。2012年，该项技术先后获得我国国家实用新型专利（ZL200420041991.X）、国家发明专利（ZL200910022819.7）；2012年通过了南京理工大学危险品出口运输条件安全环保鉴定，当年，该技术获得API美国石油协会认证，并通过美国交通运输部同轴随进式增效射孔弹EX号，获得进入美国国家许可；2013年，获得PCT国际专利，PCT国际专利申请是由世界知识产权组织的国际局进行国际公开，并由国际检索单位进行国际检索的一种国际专利，获得PCT国际专利意味着一项技术和产品获得国际认可和知识产权保护，是实施“走出去”战略的重要环节。

谈起“同轴随进式增效射孔技术”十几年来的科技攻关与起伏，西安瑞通能源科技有限公司董事长戴鹏感慨万千。出身自陕西乾县农村的戴鹏在搞企业之前有着多年的从军经历，军旅生涯让戴鹏一直心怀实业报国的情结，他不习惯于商场上的倾轧与浮夸，只想实实在在做一份实业，最终戴鹏选择了为油田开采服务的装备制造业，走上了一条与爆炸品打交道的艰辛的道路。

2001年戴鹏在西安庆华石油爆破器材开发有限公司担任董事长，专业从事石油射孔器材研发与制造，在从事多年射孔器材制造过程中认识到，我国油气资源虽然总量丰富，但是大部分属于低渗透，髙致密，低丰度的油气藏，在陕西省陕北鄂尔多斯地区更是全国最难于开发的油气藏之一。单一的射孔技术已经无法满足油田开发的需求，必须在射孔技术方面有所突破，结合自身的经历，他想到了军工科研院所，正如第二次世界大战中用于应对坦克的反坦克弹聚能装药技术广泛应用在射孔技术上一样，同样也是直接从军事技术引入到油田开采中并广泛应用的，利用陕西作为军工院所密集科技实力强的区位优势，依托陕西军工科研单位密集，科技实力强的区位优势，联合中国兵器北方特种能源集团、804、204研究所、西安（航天化学动力厂）国防科技固体推进剂研发中心等单位，搭建油田服务技术科研资源整合平台，通过各方面的努力，他集中了一批具有一流射孔弹研发水平的技术团队，反复试验论证，无数次的试验最终形成了同轴随进式增效射孔技术的雏形。

在此期间，资金设备人员投入巨大，常规产品的销售收入全部投入了这项艰难的事业中。2007年发起成立西安瑞通能源科技有限公司，并担任董事长。同时将在原西安庆华石油爆破器材开发有限公司尚未研发完成的同轴随进式增效射孔器项目带至西安瑞通能源科技有限公司继续开发。

十年磨一剑，最终，结合军工科技及航天科技的产品“同轴随进式增效射孔技术”终于成功了。该技术突破原有技术思维，创新性地将航天推进剂同轴随进进入地层，直接在地层内爆燃压裂，解决了原有射孔技术能量无法在地层内做功以及消除射孔弹自身带来压实带的世界性难题，通过一次点火、两次做功，最大限度地增加了油层内的泄油面积以及延伸孔道。可以说，“同轴随进式增效射孔技术”是航天技术与军工科技以及民企的灵活创新机制三者完美的结合。

 “同轴随进式增效射孔技术”五大亮点

   延长油田股份有限公司开发部提供的《同轴随进式增效射孔技术历年应用总结》（下称《应用总结》）显示，从2007年引进该项目（同轴随进式增效射孔技术），截止到2010年底，先后在青平川采油厂、西区采油厂进行试验，累计作业1000多井次。油井、注水井均取得良好的效果。在陕西延长油田等地1000多口油井三年多的试用试验结果证明，这项技术平均可以保守增加出油量30%以上。延长油田在试用后总结道：“这一技术的五个特点,分别是，爆炸威力大、造缝多、安全环保、操作方便，同时完成射孔和高能气体压裂两道作业、穿孔深度大”。

其中，产量的提升是该技术最大的亮点，《应用总结》中提到，“使用同轴随进式增效射孔弹射孔的较常规压裂初（次）周（期）月产量明显提高”。试验的3口见效井初周月平均单井产油量为122.99吨，而对比井初周月平均产量75.18吨，增产幅度达到63.59%。

那么，实现产量提升的技术奥妙何在？据介绍，在油气开采过程中，压裂缝一直有“石油高速公路”之称，可以说，压裂缝愈多，可输油管道愈多，采油率也就愈高。而压实带则关乎到压裂缝的宽窄，直接影响后期输油问题，可想而知，压裂缝虽多，却因压实带造成缝隙过窄，依旧无法出油。因此，压裂缝的状态，决定了油井的产能乃至油田的采收率。如何处理压实带并增加压裂缝的数量和宽度至关重要。解决岩层射孔压实带问题是油田的迫切要求，也是世界难题。

听起来,多一次爆炸似乎并不是复杂的技术,可关键是如何在保证施工安全的基础上实现增产,既能消除传统射孔自身造成的压实带,又能增加渗透面,从而实现增产。这就是该技术的关键所在。“爆炸品是很难革新的,比如子弹,二战以来这几十年,几乎没有革新，就射孔弹来说,能量多一点或者少一点都可能引起井管、井壁变形,如果控制不好,一口井就报废了,这个损失是非常大的。”戴鹏这样强调。

“射孔技术被称为石油工程的临门一脚,它直接影响着油井的出油率。”陕西延长石油集团有限责任公司研究院延安分院暨延长油田股份有限公司勘探开发技术研究中心党委书记、教授级高级工程师郝世彦表示，“提高石油出油率不外乎三个途径,分别是增长孔道、增大裂缝和提高渗透率。这都需要靠射孔的改进来实现”。同轴随进式增效射孔技术在他看来是射孔领域的一次革命。“简单来说,过去像是单发子弹打进去,现在是子母弹,实现了二次爆破,第一次爆破是在井眼,第二次是在油层内部。这是射孔技术实现了更新换代,由传统的一代射孔技术更新到新的二代射孔技术。”

该项射孔技术的安全性能也经受住了长期的考验，陕西延长石油集团有限责任公司研究院延安分院暨延长油田股份有限公司勘探开发技术研究中心党委书记、教授级高级工程师郝世彦表示，2007年以来,在1000多口使用“同轴随进式增效射孔技术”的油井中,未发生一起油田射孔安全事故。

延长油田瓦窑堡采油厂试用后提交的《旧井改造措施前后效果对比表》显示,“应用同轴随进式增效射孔技术改造两口油井,改造后两口井两个月增油225.61吨,增产幅度达到45.7%,增油效果明显”。

专家对这项技术的推广应用做了一个简单的推算,如果产业化推广同轴随进式增效射孔技术替代老式射孔技术,中石油每年有2万多口新井,每口井日产量2.5方,如果按每口井增产30%计算,全年增产可达到383万吨,这相当于每年新增一个华北油田。而以全国产量来看,“十二五”期间,石油产品维持在2亿吨,如果按保守的增产30%计算,增油量则达6000万吨,即相当于每年增加一个半大庆油田(编者注:大庆油田年产量约4000万吨)。而石油增产,对于解决我国原油紧张和依赖进口问题有着巨大的战略意义。

“同轴随进式增效射孔技术”战略意义获广泛认可

随着巨大应用效果及优良性能的逐步显现，“同轴随进式增效射孔技术”获得了来自国家、省部、企业及国际各个层面权威人士的广泛认可。

2014年11月9日，在陕西省会议中心，同轴随进式射孔增效技术调研座谈会召开，与会专家纷纷表示，应为该项技术尽快在国内推广使用创造条件。

中国石油大学天然气工程学院院长李相方表示：西安瑞通公司的同轴随进式增效射孔技术主要创新是，在原射孔井眼弥散的二次的药在做功，诱导了裂缝，同时又延伸了孔眼的深度。换句话说，该技术的效果是在诱导裂缝和延伸孔眼这个机理上。所以技术的应用很广，绝对不限于延长油田，应用范围应该包括全国好多油田。低渗透不重要，重要的是类似大庆油田那样渗透率比较高，不需要压裂的就更好。我国东部很多油田更为适合。

中央政策研究室经济局副局长白津夫表示：同轴随进式增效射孔技术增油效果明显，如果再大规模的推广应用，意义非常重大。要把这项好技术进一步总结、提升、应用，结合落实创新驱动发展战略加以落实，并加大政策支持力度。要扩大这项技术的应用领域，要把这项技术和国家的发展战略结合起来，和新的能源战略开发结合起来。这恐怕要远远超越企业所能承担的任务，所以希望各个部门共同持续关注这件事情，把这一好技术真正推广、落地。

科技部办公厅调研室主任胥和平建议：要争取把“同轴随进式增效射孔技术”纳入科技部和陕西省共建的重大创新支持框架，在陕西全省发展战略地位上升位、举旗，在创新驱动发展方面走在全省、全国前列。

国家能源局研究中心主任孙耀唯表示：同轴随进技术比传统的射孔技术好很多，一次点火二次做功消除压实带，在孔缝之间再一次裂变产生爆炸，提高产油率，稳产效果明显。如果说它是代表射孔技术发展方向，前景是不可限量的，现在我们仅仅是在延长石油做了实验和应用。从全国全球来讲，如果都能得到很大应用的话，不仅对中国石油业是一种贡献，对整个全球的能源也是巨大贡献，从这个意义上讲确实是一种战略性的。

国务院国资委研究局局长赵欣认为：推广同轴随进技术，要多条腿走路，一个要从国家部委和主管部门角度去争取一些机会，争取让高层领导对技术的认识肯定。第二个可以通过省里把技术纳入科技部的科技创新项目。第三通过行业协会，让更多的企业去了解这个创新的技术。

工业和信息化部政策法规司司长李国斌认为：同轴随进技术符合我国现在的发展趋势——创新驱动，对我国能源战略和石油增产都有着很深的意义。国家、国有企业有推广民营企业技术的责任，但好的技术政府要在政策上支持。政府的引导很重要，现在的大环境是具备的，中央一再强调要创新驱动，扶持中国原创技术，希望有关部门能联起手，共同支持新技术的推广。该技术是陕西自主创新成果，要就地转化，举好陕西的牌，讲好陕西的故事。

中央政策研究室经济局处长刘新民就技术推广应用提出三个观点：第一点，要有信心。同轴随进技术在2007年就被专家鉴定为“国内一流、国际领先”。经过这几年的应用，效果也非常明显。真金不怕火炼。科技第一生产力，增油就是硬道理。第二点，要有决心。要坚定不移推动该技术示范推广。第三点，要有耐心。一个好的技术，本身不能自动转换成生产力；就是转换成生产力，也不一定能得到市场的很快反应。因为技术还有一个认知度、市场的认可度，这都需要一个过程。

延长石油集团副总经理、党委委员王香增表示：这项技术我们在油田这个层面上用了13个采油厂，应用了865个井次。尽管没用单井来对比，但总体应用效果不错，确实达到油井增油，水井增注的效果。

国际巨头争抢“同轴随进式增效射孔技术”遭拒绝

“欧洲一家知名石油公司多年前就开始关注我们,并派技术人员来中国的油井实地考察和观摩,然后提出用1.5亿美元购买这项技术的控制权。但我们没有卖。”西安瑞通能源科技有限公司董事长戴鹏透露说。

如此好价钱，为何不卖？戴鹏表示，瑞通公司作为一个民营高科技企业，走到今天是相当不容易的。据介绍，西安瑞通能源科技有限公司前身是西安庆华石油爆破器材开发有限公司，主要以石油射孔技术研发、生产、销售以及井下工程作业服务为主的高新技术企业。成立于2007年8月，现有员工58人，其中石油、火工、机电等各类专家教授26名（享受国务院专家津贴一人）。

除了技术创新为企业核心竞争力，公司的企业文化是“厚德严谨、卓越创新”，戴鹏及西安瑞通公司拒绝将“同轴随进式增效射孔技术”在国际上快速变现的做法其实有着更深远的考量，与戴鹏长期以来心存的实业报国理想不无关系。

作为西安瑞通掌舵人的戴鹏感叹道：这几十年，我只做了两件事，前十几年作为共产党员、警卫战士一直在一线工作。后十几年，就做了这个爆炸品研发研发这一件事，可以说非常艰辛，非常坎坷。公司这些年有一点收益就立刻投入研发，一直抱着坚持下来的信念。之前，有很多国际大企业看好我这项技术提出收购的意向。我都直接拒绝了，我能坚持做下去，不是为了一点现金的回报，更因为我个人的民族情结以及做人的原则，如果这项技术卖给国外，今后我们将会以几倍甚至十几倍的价格来购买它，这是我不愿看到的。

“如果卖了，那这项中国人拥有完全自主知识产权的石油开采技术，就从现在的madeinChina，彻底变成madeinUSA。”戴鹏说，“而一旦打上madeinUSA的标签，美国人就可能以数倍甚至数十倍的价钱，以国际先进技术的名义再卖给中国企业”。

“同轴随进式增效射孔技术”亟待推广

据了解，目前，西安瑞通的“同轴随进式增效射孔技术”相关产品，出口欧美市场的单价是1.5万美元/米，而国内售价是人民币1万元/米，价格相差8~9倍，但即使如此低的价格，在国内的推广使用却并不容易，为何真正能为国家增油的高新技术，国外企业争着要合作，而在国内将其产业化却就这么难？调查中发现，在更广泛的推广应用中，西安瑞通的“同轴随进式增效射孔技术”及相关产品正亟需各方促进。

“国外的企业看重效益，你能帮他们带来效益，他们就愿意采用这个技术，可在国内，要推广这个技术困难重重。”多名石油开采技术专家分析了产生这种现象的原因，其认为，一是国内的企业部门各自为政。施工方和射孔技术研究方分离，施工方不关心技术的变化；另外施工方和采油方分离，施工方只是按要求射孔，并不关心采多少油，所以他们对技术革新也没有热情。

另一个原因是石油企业采购流程复杂，一般民营企业很难进入他们的内部采购系统。这位专家告诉笔者，一般像石油企业采购的产品，首先要有安全许可，再要有“市场准入资格”。所谓“市场准入”，要先在石油系统试用过才能获得准入资格，而一般企业没有许可是不太可能获得试用资格的，所以到底是先试用还是先准入成了悖论。

最后，专家们也提到了企业中存在的“关联采购问题”。像石油系统这种超大型企业，有很多下属的传统老式射孔弹厂，专门生产老式射孔弹。这些企业的产品专供石油企业使用，因为这种固定的合作关系，民企很难进入这一领域，更谈不上通过技术进步取代他们。

“这个技术要是去了美国，它可能作为高新技术再返出口到中国，到时候中国企业采购这个技术就不是这个价钱了。”目前瑞通公司的产品单价在国内售价是人民币1万元/米，而同样的产品瑞通公司出口到美国是1.5万美元/米，价格至少相差8~9倍。

国内一位进行政策研究的学者表达了这样的观点：“同轴随进式增效射孔技术”在推广应用中出现的实际情况显示了我们自己对本国的创新还不够自信，有些技术在国外转了一下手，就身价倍增，“现在完全靠着信念在做”戴鹏坦言道。

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