油氣田開發，沒有最深，只有更深！

　　超深油氣技術創新跨界合作

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　　文 ｜子竹

　　2019開年至今短短幾個月，中國的石油行業已經破了一連串歷史紀錄。

　　1月，中國南海東方13-2氣田一口開發井，成功開井放噴獲高產氣流，創大陸海上高溫高壓水準井井深和水準段長度兩項紀錄。

　　2月，中石化在僅一週左右時間內，兩次刷新了亞洲陸地最深井紀錄。其中，位於新疆的順北鷹1井，完鑽井深達到8588米。

　　3月初，位於四川的磨溪022-H8井，又刷新了四川最大天然氣產區的井深紀錄，井深達到7200米。

　　3月底，塔里木油田也宣佈，建成了全球最大超深層凝析油氣生產基地。

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　　這不難看出，大自然對於人類的饋贈——油氣，越來越難獲取。

　　油氣開採進入深層時代

　　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4000、5000米甚至7000米以上，並且相當一部分資源儲存在緻密的頁巖或低滲岩石中。

　　這些資源的開採工藝復雜，對技術和裝備要求更高，大大提高了開採成本。有數據顯示，目前四川地區打一口頁巖氣井，平均鑽井成本需要4000萬元以上，有的甚至上億元。而在大慶油田、勝利油田等老油區，打一口井的成本一般只要幾百到1000多萬元。

　　未來，四川頁巖氣開採將大規模面向埋深3500米以上的資源，鑽井成本將成為更大考驗

　　其實不僅在中國，全球油氣的勘探開發都在向「深」蔓延。2018年，全球發現最大的10個油氣田中，有9個來自海洋，且其中有8個是超深水油氣田。相對陸地開採，超深水開採風險難度更大，具備作業能力的石油公司也屈指可數。

　　所以引入新技術，對油氣行業而言變得越發緊迫。歷史也曾反覆表明，在油氣行業發展的轉型期，引入創新科技是行業成功渡過難關的關鍵。

　　例如讓美國重新成為世界第一大油氣生產國的頁巖革命，就是創新科技力量的印證。

　　計算機、大功率泵製造等技術的持續突破，讓美國科研人員最終製造出了更精準的定向鑽井工具和更廉價的地層壓裂裝備，一舉攻克了曾經被認為無法實現經濟性開採的資源，使得頁巖油氣低成本開發成為現實。

　　而近年來，諸如3D列印、石墨烯材料、人工智慧、量子計算、機器人等和傳統油氣行業不沾邊的前沿科技，越來越多地向油氣領域滲透，表明了油氣行業對技術創新的旺盛需求。

　　技術創新為油氣行業賦能

　　當下油氣行業的技術創新，比以往更加多元化。不僅僅各大石油公司、油服公司在加大創新投入，也有來自油氣領域之外的各界科技領頭羊的「跨界」。工業巨頭西門子（Siemens）就是其中之一。

　　盡管在大多數人印象中，西門子似乎和油氣行業無太多交集，但實際上這家公司在油氣領域有超過100年行業經驗，為眾多頗具開創性的油氣工程，提供了技術支持。

　　例如大家耳熟能詳的南海高溫高壓氣田開發、西氣東輸建設、恆力石化2000萬噸/年煉化一體化項目、俄羅斯亞馬爾LNG、可燃冰開採項目等工程中，都有西門子的身影。

　　西門子的解決方案可以全面覆蓋油氣產業鏈上、中、下游。尤其憑借在燃氣輪機、蒸汽輪機、發電機和壓縮機等關鍵動設備技術和製造能力方面的領先性，以及在電氣化、自動化、數字化方面的獨到解決方案，讓西門子在油氣行業一直擁有特殊的地位。

　　西門子的解決方案可以全面覆蓋油氣產業鏈上、中、下游

　　長久以來，作業的效率和穩定性，一直是制約海洋油氣開發的瓶頸。因為海上平臺的運營日費一般高達50萬元以上，任何一點時間、效率上的損失，都會導致成本的大增。設備運轉若不穩定出現突然故障等，更會造成作業費用成倍的增長。

　　燃氣輪機發電設備作為海上油氣平臺上的「心臟」，提高其效率和穩定性更是降低油氣開發成本的關鍵。

　　2012年大陸發現的南海東方13-2氣田，是一個高溫高壓氣田，開採難度很大，其開發過程需要性能更優的燃氣輪機設備以降低作業風險。針對這一挑戰，西門子特別開發了效率和穩定性更高的燃氣輪機解決方案，滿足了東方13-2氣田海上油氣平臺的特殊需求。

　　採用西門子的燃氣輪機解決方案多年，東方13-2氣田開發不斷取得新進展。2019年1月，該氣田的一口開發井，成功開井放噴獲高產氣流，其井深超4000米、水準段423米，創了大陸海上高溫高壓水準井井深和水準段長度兩項紀錄。

　　西門子的SGT-600燃氣輪機極大降低了中國南海油氣開發的成本和風險

　　不僅僅在上游領域，西門子持續改進燃氣輪機和壓縮機技術，為油氣中下游領域也帶來了可觀的收益。

　　近年來，中游的天然氣管道建設、LNG工廠以及下游的煉化廠等都呈現出向大型化、規模化發展的趨勢，而這些關鍵設備一旦出故障，將造成巨大的損失。而西氣東輸、俄羅斯亞馬爾LNG項目等世界級大工程，無一例外的選擇了西門子創新的壓縮機解決方案。

　　在PDH（丙烷脫氫）領域，西門子為中國最大的丙烯酸產品製造商浙江衛星石化股份有限公司位於浙江平湖的PDH裝置二期項目提供了可靠的壓縮機組，包括由一臺西門子SGT-750型工業燃氣輪機驅動的兩臺西門子STC-SH單軸壓縮機。這是SGT-750燃氣輪機在下游的首次應用，項目預計於2019年初進行試車。

　　西門子單軸壓縮機

　　西門子SGT-750型工業燃氣輪機

　　在精對苯二甲酸（PTA）方面，西門子為浙江獨山能源有限公司年產220萬噸的PTA項目提供了兩套空氣壓縮機組。這是目前中國單套規模最大的PTA裝置之一，計劃於2019年第三季度投產。

　　PTA項目壓縮機產品示意圖

　　近年來中國油氣行業發展轉型提速，西門子也加大了本土化投入。

　　位於中國遼寧省的西門子工業透平機械（葫蘆島）有限公司（SITH），成立於2005年7月，是西門子（中國）有限公司和葫蘆島市國有資產管理有限公司共同成立的合資公司，是西門子在亞洲的壓縮機和汽輪機製造基地。隨著成撬車間、試車車間和轉子車間的陸續建成和投用，SITH已經成為一家紮根本地，服務中國乃至全球的現代化企業。

　　SITH作為西門子石油與天然氣業務全球三大運營工廠之一，憑借其先進的生產設備、一流的技術解決方案、完善的本地化產品價值鏈，涵蓋了市場策略，新機銷售，工程設計，供應鏈管理，項目管理，生產運營，服務及財務支持等領域以及不斷擴大的本地化產品系列，包括單軸壓縮機，齒式壓縮機，往複式壓縮機，管線壓縮機和蒸汽輪機等，助力中國能源轉型的發展需求。

　　位於中國遼寧省的西門子工業透平機械（葫蘆島）有限公司

　　當然，如果要談油氣行業的技術創新話題，就不得不提最大作業水深3658米，最大鑽井深度15240米，世界最大的半潛式油氣鑽井平臺「藍鯨1號」。而為這個重達4萬多噸的海上「巨人」，驚濤駭浪中的「定海神針」帶來澎湃能量的正是西門子DP3閉環動力解決方案。

　　點擊視訊瞭解「藍鯨1號」上的黑科技——DP3閉環動力解決方案

　　數字化締造油氣新時代

　　數字化正成為改變各行各業的核心因素，誠然，數字化也將改變石油與天然氣產業的未來。

　　2018年，中國海油董事長楊華在一封給全體員工的內部信中，表達了面對數字化發展的焦灼和壓力，並指出數字化正以指數規模爆發，顛覆著邊界和規則。

　　信中提到：「整個油氣行業對於數字化浪潮的沖擊並不敏感…..從當下到今後相當長一段時間內，我們需要把用數字技術推動產業轉型作為一個極其重要的發展命題。」

　　其實，中國海油的焦灼並不是個例，數字化技術將給傳統油氣行業帶來顛覆，這已成為整個行業的共識。BP集團、殼牌石油、斯倫貝謝之類的業界領頭羊，無不在加速探索數字化技術在油氣領域應用的種種可能。

　　從當前已有的數字化技術情況看，數字化有望為油氣行業帶來三大轉變：

　　升級企業對設備資產的管理效率。用數字化系統監測、維護油氣裝備，不僅比人工更輕鬆，更將大大減少不必要的停工時間，同時提升安全水準。

　　提升油氣行業無人化水準。長期在孤獨的沙漠中，或者在有爆炸風險的煉油化工廠工作的石油工人，都有望被數字化技術解放。

　　用數據進行油氣勘探。目前，全球油氣的探明率其實並不高，很多油氣資源依靠傳統勘探技術很難發現，而利用數據進行智能勘探，很可能為勘探行業帶來一場革命。

　　但問題在於，並不擅長於物聯網、大數據、人工智慧等數字化相關技術的石油公司，該如何著手轉型呢？既懂油氣行業，又擅長於數字化技術的西門子，看到了策馬揚鞭的機會。

　　在工業界內，不少人稱西門子是最接近「工業4.0」的企業。截至目前，西門子已經幫助多個行業、不同規模的數百家中國工業企業實現了數字化轉型。在油氣領域，西門子推出了數字化解決方案——Topside 4.0和Pipeline 4.0，前者針對上游勘探開發領域，後者針對中游管道領域。

　　數字方案究竟能如何幫助傳統油氣行業轉型呢？

　　眾所周知，海上油氣工程項目的設計和建造極其復雜，且實際建造和運營中，總免不了要出現漏洞和缺陷，這往往會帶來大量時間和費用的浪費，令石油公司頭疼。西門子的Topside 4.0方案，則解決了石油公司這一煩惱。

　　該方案藉助「數字雙胞胎」理念和技術，可在工程項目實際投產前，在虛擬環境中優化、模擬、測試項目。在虛擬環境中發現項目的漏洞缺陷並及時優化，而不是將問題留到實際施工中，這帶來了巨大的時間和成本節省。

　　不僅如此，海上油氣項目在投運後，「數字雙胞胎」還能夠實時優化運營過程，降低昂貴的海上平臺運營日費。據介紹，以建造一艘日產10萬桶原油的中型浮式生產儲油卸油裝置（FPSO）為例。應用Topside 4.0解決方案可以縮短項目設計和建造週期3-9個月，節省項目資本性支出1000-1500萬美元，在10年內降低項目運營支出超過1億美元。

　　毫無疑問，如果油氣行業的鑽井工程、地面工程、煉化工程都以「數字雙胞胎」的方式開展，其產生的價值將難以估量。鑽井時突然卡鑽、抽油機意外震動、油氣管線莫名泄漏，這些令石油企業心驚膽戰的問題，未來都有望在虛擬世界中被提前消滅。

　　目前，西門子已和Aker BP石油公司開啟合作，將Topside 4.0成功應用於位於歐洲北海的Ivar海上平臺。西門子和油氣行業在數字化領域的未來合作，將令人期待。

　　在1821年，現代油氣行業中誕生的第一口井只有8.2米深，科技水準的不斷發展，讓油氣開採實現了從幾十米到幾千米、從陸地到海洋、從常規油氣到頁巖油氣的數次跨越。

　　當下，中國開啟了「加強國內油氣勘探開發」的新戰略。對於這新一輪「油氣大會戰」，中石油等主力企業也明確表示，打好勘探開發進攻戰，需要不斷提升科技含量。

　　油氣行業技術創新的不斷湧現，讓我們有充足的理由相信，15000米並不是這個行業的終點。