趙富勝

(中色科技股份有限公司，河南 洛陽 471039)

鋁合金鉆桿具有密度小、比強度高、極限下入深度大、鉆柱重量顯著降低以及耐H2S腐蝕、低溫韌性好、無磁性[1]等優(yōu)點，在我國油氣資源勘探開發(fā)中可重點應用于深層油氣藏領域，低壓、低滲油氣藏及頁巖氣領域，高酸性油氣藏領域，海洋石油領域及可燃冰開采等最新領域[1]。隨著我國能源尤其是石油、天然氣能源對外依存度的逐年提高，能源安全形勢嚴峻，迫使我國加大國內油氣勘探、開采力度，同時國內油氣勘探、開采的深度逐年增加，這對于鋁合金鉆桿來說是一個促進其應用和發(fā)展的歷史機遇。

1 應用現(xiàn)狀

自上世紀60年代鋁合金鉆桿由瑞典的克芮留斯公司研制成功以來[2]，至上世紀70年代，前蘇聯(lián)就將其大規(guī)模應用于鉆探工業(yè)[3]；同期的美國、法國、德國及日本均開發(fā)了不同規(guī)格和用途的鋁合金鉆探管。我國自2000年開始在生產(chǎn)實踐中應用鋁合金鉆桿來替代鋼鉆桿[4]，2009年，中國石油塔里木油田使用高強度鋁合金鉆桿完成了多口井的作業(yè)[1]；2012年中國海洋石油公司在南?；葜萦吞颒Z25-4井使用高強度鋁合金鉆桿實現(xiàn)了高難度復雜井的高效率鉆井[1]；2014年開鉆的亞洲最深的大陸科學探井“松科二井”中成功應用了鋁合金鉆桿[2]；2017年中煤地質工程總公司首次全井批量使用鄒城德通鉆桿公司生產(chǎn)的國產(chǎn)化鋁合金鉆桿進行叢式井作業(yè)[1]；2018年廣州海洋地質調查局曾就地質十號船地質鉆探系統(tǒng)的深水鉆探作業(yè)公開招標一批鋁合金鉆桿及其配套設備，中標金額達1596萬元[5]。從目前已公開的資料來看，我國鋁合金鉆桿主要應用在塔里木油田。

我國鋁合金鉆桿尚未取得大規(guī)模應用，有兩個原因。一是鋁合金鉆桿的標準化進程緩慢，目前已有的鋁合金鉆桿國家標準只有3個，分別是GB/T20659-2017《石油天然氣工業(yè) 鋁合金鉆桿》于2018年5月1日實施，GB/T37265-2018《石油天然氣工業(yè) 含鋁合金鉆桿的鉆柱設計及操作極限》于2019年7月1日實施，GB/T37262-2018《石油天然氣工業(yè) 鋁合金鉆桿螺紋連接測量》于2019年7月1日實施。另一個原因是鋁合金鉆桿的國產(chǎn)化進程緩慢，筆者了解到的是目前國內能夠小批量提供鋁合金鉆桿材料(鋁合金變斷面管材)的生產(chǎn)廠家只有兩家，一個是利源精制，一個是兗礦輕合金。從世界范圍來看，鋁合金鉆桿已被廣泛應用于油氣開采和地質勘探業(yè)，證明了其已經(jīng)成為了一種成熟可靠的鉆探用材料與工具。而我國在鋁合金鉆桿的研發(fā)、應用、生產(chǎn)等起步較晚，是影響其至今尚未開展規(guī)模應用的重要因素。

2 我國油氣勘查開發(fā)政策

2014年6月7日，國務院辦公廳印發(fā)《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014-2020)年》[6]，該《行動計劃》分總體戰(zhàn)略、主要任務和保障措施3部分。《行動計劃》在“總體戰(zhàn)略”中的“戰(zhàn)略方針與目標”中明確提出了“立足國內戰(zhàn)略”，要“堅持立足國內，將國內供應作為保障能源安全的主渠道，牢牢掌握能源安全主動權。發(fā)揮國內資源、技術、裝備和人才優(yōu)勢，加強國內能源資源勘探開發(fā)”。《行動計劃》將“增強能源自主保障能力”列為五個“主要任務”的第一位，要求“穩(wěn)步提高國內石油產(chǎn)量”，“堅持陸上和海上并重，鞏固老油田，開發(fā)新油田，突破海上油田”，“加快海洋石油開發(fā)。按照以近養(yǎng)遠、遠近結合，自主開發(fā)與對外合作并舉的方針，加強渤海、東海和南海等海域近海油氣勘探開發(fā)，加強南海深水油氣勘探開發(fā)形勢跟蹤分析，積極推進深海對外招標和合作，盡快突破深海采油技術和裝備自主制造能力，大力提升海洋油氣產(chǎn)量”。

2014年6月13日召開的中央財經(jīng)領導小組第六次會議上，習近平總書記在講話中指出“推動能源供給革命，建立多元供應體系。立足國內多元供應保安全”。

2018年9月5日，國務院印發(fā)的《國務院關于促進天然氣協(xié)調穩(wěn)定發(fā)展的若干意見》[7]中指出“加大國內勘探開發(fā)力度，力爭到2020年底前國內天然氣產(chǎn)量達到2000億立方米以上”；“統(tǒng)籌國家戰(zhàn)略和經(jīng)濟效益，強化國有油氣企業(yè)能源安全保障考核，引導企業(yè)加大勘探開發(fā)投入，確保增儲上產(chǎn)見實效”；“研究將中央財政對非常規(guī)天然氣補貼政策延續(xù)到“十四五”時期，將致密氣納入補貼范圍”。

2019年1月8日，國務院副總理韓正在國家能源局調研并主持召開座談會中指出“要立足中長期能源需求走勢，加快實施重點項目和重大舉措，加大油氣勘探開發(fā)力度，加快天然氣產(chǎn)供儲銷體系建設，提供穩(wěn)定的政策支持，強化油氣供應保障能力”。

2019年5月24日，國家能源局在北京組織召開大力提升油氣勘探開發(fā)力度工作推進電視電話會議，會議指出，石油企業(yè)要落實增儲上產(chǎn)主體責任，不折不扣完成2019-2025年七年行動方案工作要求；同時，各部委和地方政府各部門要充分發(fā)揮協(xié)同保障作用，在加強用地用海保障、優(yōu)化環(huán)評審批、加大非常規(guī)天然氣財稅支持等方面配套穩(wěn)定的支持政策，保障重點項目落地實施。

中石油編制了《2019-2025年國內勘探與生產(chǎn)加快發(fā)展規(guī)劃方案》，“致密氣”開發(fā)將成為未來中石油天然氣開發(fā)重點。該方案將2020年致密氣產(chǎn)量調增到320億m3，2025年達到350億m3；中石油旗下生產(chǎn)致密氣的主力軍長慶油田，則將2025年的油氣年產(chǎn)量目標提高到了6300萬t油當量；同時，中石油還表示未來要加大頁巖氣勘探開發(fā)力度，并對頁巖氣相關指標進行了調整，增加頁巖氣產(chǎn)量：2020年頁巖氣產(chǎn)量力爭達到120億m3，到2025年產(chǎn)量達到240億m3，產(chǎn)量再翻一番[8]。

中海油編制的《關于中國海油強化國內勘探開發(fā)未來“七年行動計劃”》，提出到2025年，公司勘探工作量和探明儲量要翻一番，探明儲量將超50億桶[8]。

中石化暫未披露其相關計劃，但計劃將2019年勘探開發(fā)支出同比增加41%，接近600億元人民幣[8]。

3 我國油氣勘查、生產(chǎn)現(xiàn)狀

圖1和圖2分別為2015-2018年我國油氣勘查開采投資及鉆井情況。

2015-2016年全球油價持續(xù)低迷，國內油氣勘察開采投資情況跌入谷底，但是自2017年國際油價穩(wěn)步上升，油氣行業(yè)逐漸回暖，國內油氣勘察開采投資觸底回升，至2018年則是持續(xù)回升，勘查開采投資及鉆井數(shù)量有較大幅度的增加。

表1為我國2008-2018年原油、天然氣表觀消費量及對外依存度統(tǒng)計表。隨著我國經(jīng)濟的快速增長，對油氣的需求日益加大，油氣短缺趨勢逐年加大。油氣對外依存度逐年增高，給國家能源安全帶來的風險逐年增加，因此，我國亟需加大石油及天然氣的勘探開發(fā)力度，進而提高油氣能源的自給率。但是我國大部分淺層油氣藏已逐步進入難動用階段，技術要求逐漸增高，成本也逐漸增高[11]。

表1 2008-2018年我國原油、天然氣表觀消費量及對外依存度統(tǒng)計表[10]

根據(jù)全國第三次資源評價成果統(tǒng)計，深層油氣資源豐富，石油資源量為304×108t，占石油總資源量的40%，其中深層探明儲量為17.93×108t，探明率為5.9%；天然氣資源量為29.12×1012m3，占天然氣總資源量的60%，其中深層探明儲量為1.64×1012m3，探明率為5.6%。深層資源探明率較低，發(fā)現(xiàn)新儲量潛力大，隨著地質理論認識的創(chuàng)新與技術進步，預計到2020年深層天然氣儲量比例將由目前的25%增加到60%、產(chǎn)量比例由目前的20%增加到53%，石油將會持續(xù)保持穩(wěn)定增長，深層將會在我國油氣資源可持續(xù)發(fā)展中占到舉足輕重的地位，深層油氣資源將成為能源安全的重要戰(zhàn)略領域[11]。

近些年，國內的西南油氣田、塔里木油田等主要增儲油氣田，大量新探明油氣資源的埋藏深度達到4000m、5000m甚至7000m以上，并且相當一部分資源儲存在致密的頁巖或低滲巖石中[12]。近兩年，塔里木油田實現(xiàn)7000m超深井鉆井常態(tài)化，具備8000m鉆井能力，每年鉆探6000m以上超深井超過110口，占到我國超深井鉆探的一半以上?！笆濉币詠?，鉆探的7000m以上超深井占到我國超深井數(shù)量的75%以上，成功鉆探輪探1、克深21等6口8000m以上超深井[13]。

4 鋁合金鉆桿的應用前景展望

從我國的油氣政策來看，為了保障我國能源安全，隨著各大油企2019-2025年七年行動計劃開始實施，未來6年(2020-2025年)，“加強國內油氣勘探開發(fā)”將會是中國油氣開發(fā)及能源安全保證的國家戰(zhàn)略，同時我國將進入深層油氣田開發(fā)時代，而鋁合金鉆桿適合于3000m～7000m以上[14]的深井鉆探，將會給鋁合金鉆桿的應用帶來機遇。

中國石油集團石油管工程技術研究院馮春和楊尚諭曾理論計算在垂深7000m時，鋁合金鉆柱(含鉆頭、鉆鋌、穩(wěn)定器、鉆桿、專用接頭及方鉆桿)的理論重量為191.7t，垂深15000m時，鋁合金鉆柱的理論重量為353.7t[1]。根據(jù)塔里木油田深井鉆探數(shù)量，估算全國每年6000m以上深井鉆井數(shù)量約為200口左右，占全國每年鉆井數(shù)量不到1%。以此，假設2020-2025年每年全國6000m以上深井鉆井數(shù)量200口，根據(jù)GB/T37265-2018《石油天然氣工業(yè) 含鋁合金鉆桿的鉆柱設計及操作極限》整體接頭ADP鉆桿的重量在13.2kg/m～15.2kg/m，取中間值14kg/m，按照6000m井深計算，每口井用鋁合金鉆桿約為80t，考慮到實際應用中常用鋼鉆桿+鋁合金鉆桿組成鉆柱的情況，每口井平均用鋁合金鉆桿考慮為50t，則平均每年需要鋁合金鉆桿10000t，僅占到我國目前油井管平均消耗量350萬t[15]的0.28%，2020-2025年的總需求量為60000t。

5 結束語

(1)我國鋁合金鉆探管起步應用較晚，相關標準不完備，國產(chǎn)件進程緩慢，導致其尚未在油氣勘探及開發(fā)中取得規(guī)模性應用；

(2)未來6年內(2020-2025年)，國家相關政策支持國內油氣勘查開發(fā)，此時期內將是我國油氣勘探開發(fā)的大發(fā)展時期，同時我國油氣開發(fā)進入深層、超深層時代，會給鋁合金鉆探管的應用帶來一個良好的機遇期，預測在此期間，鋁合金鉆探管的總需求量為60000t左右，每年平均需求量在10000t左右。