压裂车行业研究(有删节)

1、国投高科 压裂车行业研究压裂车行业研究国投高科技投资有限司国内项目部2013年6月1固井压裂行业概况1.1石油勘探开发装备概述石油勘探开发设备是指石油、天然气的勘探、钻采、开发、储运等专用设备，包括各类物探与测井设备、钻井设备、采油采气设备、井下作业设备、油气集输设备、海洋钻采平台设备等及相关的配件和工具。油气勘探开发生产流程具有环节多、技术复杂、个性化需求高等特点。根据油气生产的特点，油气装备通常可分为上、中、下游三个环节：上游的主要装备任务是寻找地下的油气藏分布，一般分为勘探、开发规划等；中游装备的主要任务是进行油气的钻采、预处理；下游装备的主要任务是对油气进行储运、炼制、深加工及其成品的

2、销售。1.2固井压裂装备概述压裂改造作为油气田储层改造技术，实现低渗透油气藏开发的有效手段。 中国陆上油气田中,低渗透储量占有相当比重，随着水平井和多分支井技术的进 步，压裂技术应用需求日趋高涨，压裂技术在提高勘探开发效益、提高单井 产量、提高储量动用率方面具有巨大优势，为油公司持续健康发展起到越来越 重要的作用。压裂、固井设备分拖装、撬装和车载。中国地形复杂，平原少，山地多沙地多，所以多数设备为车载。各装配厂一般根据用户的需要外购底盘车，外购车载发动机，外购传动机，四机厂等优势厂家自制柱塞泵，各厂家基本都是将外购件进行主装。钻机等钻采设备准入严格，只有宝石、四机厂等生产，许多设备厂主要是组装

3、压裂与固井设备。传统压裂设备主要用于石油开采，但以致密气和页岩气为代表的非常规气的勘探开发颠覆了这一市场格局：2009 年美国压裂能力有22.1%用于原油开采，在致密气和非常规定气（主要页岩气和煤层气） 开采中应用37%和36.5%的压裂能力。加拿大压裂能力用于石油开采中比例则上升至40%，用于常规天然气、致密气和非常规天然气的压裂能力分别占10%、38%和10%。页岩气开发将对水平钻井、多段压裂和水力压裂设备和服务构成实质性需求。美国的页岩气开发将持续保障了大马力、大排量压裂设备需求的景气度。图1：北美的压裂马力持续增长同时，非常规开气开发中由于高强度长时间作业，压裂柱塞泵等设备由设备属性转

4、向耗材属性。贝肯盆地压裂柱塞泵的寿命已降至1.4年。图2：全球的压裂柱塞泵制造行业持续景气美国2010 年页岩气产量为1378 亿立方米，我们的估算美国用于页岩气开采的压力设备总功率约为600 万水马力，中国页岩气十年规划目标为2015 年65 亿立方米，2020 年800 亿立方米， 我们可以推算2015 年和2020 年中国页岩气开収对压裂设备需求分别为28 万和348 万水马力。1.3我国固井压裂设备行业状况 近年我国油气勘探开发领域已明确提出了压裂工程系统技术作为我国储层改造的关键技术。从2008年起至今，中石油已经大力引进和推动水平井分段压裂技术, 并取得明显的增产改造效果。仅201

5、1年度就完成500多口水平井分段压裂改造。中石油2012年进一步加大水平井分段压裂改造，仅长庆和吉林就预计600口水平井的任务，而中石化也在2012年加速推动水平井压裂改造，计划至少800口水平井分段压裂任务。利用先进的压裂技术改造非常规油气藏已成为我国石油勘探开发领域的主要趋势。我国压裂车产业企业数量少，设备专业化程度与行业集中度高，适用于非常规油气田资源开采特定工况条件压裂车制造商数量不足10家，产业投资规模较小，产品市场仍处于技术推广阶段。主导品牌制造商有：中国石化江汉石油管理局第四机械厂、烟台杰瑞石油服务集团股份有限公司(国内只有中石化第四石油机械厂和杰瑞公司可以生产2500型压裂装备

6、）、兰州通用机器制造有限公司、甘肃华腾石油机械制造有限公司、胜利油田东星石油技术有限公司、湖北中油科昊机械制造有限公司、兰州矿场机械有限公司、南阳二机石油装备（集团）有限公司等。2011年我国适用于页岩气、页岩油或煤层气田开采的专用压裂车或机组设备供应量达68台套，同比增30.77%。2011年该类设备或机组需求总量约76台套，同比增28.81%。我国适合非常规油气开采及特定工况组配压裂车或机组总体呈供不应求状况。 据海关统计数据：2010年我国该类商品出口量达56辆，同比2009年降低27.3%。进口量19辆，同比2009年增长90%。出口量大于进口。2012-2015年预测我国油田专用压裂

7、车或机组设备需求量在下游页岩气、页岩油、煤层气资源开采业需求拉动下还将保持较高增速。预测2012年该类设备需求总量将达95台套。到2015年需求量可能增长到184台套，其中2015年需求同比增22.6%左右。2.压裂泵车及相关技术简介压裂泵车主要趋向于向大功率、多功能、自动化和系列化方向发展。压裂车的动力大小直接反映整套机组的工作能力，其设备的先进性主要体现在动力配置、压裂泵性能和控制系统上。 压裂泵的发展主要体现在提高泵的输出功率上，代表产品有“HALLIBURTON” 五缸泵和“SPM” 三缸泵。五缸泵的特点是在同等功率下的重量最轻，在同等排量下可以选用比三缸泵小的柱塞直径，五缸泵一种柱塞

8、便可以覆盖三缸泵的两三种柱塞工作范围，也就是说采用一种柱塞就完全可以胜任大排量和高压力的施工要求。由于其排量大、重量轻、振动小等优点而受到用户的青睐。三缸柱塞泵是目前国内外使用最多最广的压裂泵，它具有功率范围广、结构简单、维修保养方便等特点，国内外已经形成了完善的系列，可以满足各种等级的压裂泵车配套需要，三缸柱塞泵仍然是目前各型压裂车的首选。压裂泵的最大输入功率可以从300HP-2250HP。 压裂车为适应不同地域、不同使用条件要求，压裂车演变为拖车结构，作业时可以通过一台拖车头将泵组拖到压裂施工井场。橇装式压裂泵组是一种固定式结构，一般应用在海洋平台和进行丛式井压裂作业。施工安全性是压裂泵车

9、最重要的特性之一，在本车上必须具有两套安全装置，同时与机组的安全系统进行连接以确保万无一失。 多功能化是压裂车的另一个发展方向。酸化压裂由于具有酸浓度大、腐蚀性强、施工排量大的特点，所以对压裂泵车的泵头和连接管汇提出了更高的要求。同时适应防砂、N2泡沫和CO2等压裂作业，也对压裂车提出了新的要求。国外有一种多功能压裂车，车上增加了两个多功能罐，在作业前可以完成多种添加剂的配液，以适应压裂工艺的要求。2.1 压裂泵与压裂车的编号原则各厂家的编号方式会有不同，但均以设备类型、输入功率、工作压力等基本要素作为编号原则。2.1.1 柱塞泵编号原则 以四机厂柱塞泵 3ZB-750 柱塞泵（1000型）为

10、例 3代表柱塞数量或者活塞数量 ZB 代表柱塞泵（HB代表活塞泵） 750代表泵的最大输入功率，单位为千瓦,1HP=0.745kW 2.1.2 压裂车编号原则 以四机厂压裂车YLC 105-1490型压裂车为例 YLC代表压裂车（YLQ代表压裂撬） 105表示最高工作压力为105MPA 1490表示压裂泵的输入功率2.2 压裂车基本构造2.2.1主要部件柱塞泵传动箱柴油发动机图3：压裂车构造压裂车除了底盘外，主要部件为柴油发动机、传动箱、柱塞泵、控制系统，以及连接件及液压管汇。2.2.2动力传动路线柴油机液压启动压裂泵液力传动箱液力传动箱风扇冷却图4：压裂车动力传动路线3.市场现状 油田专用压

11、裂车，是为各类常规或非常规油气资源开发工业提供重大技术装备产品，体现了一个国家工程用车的国际竞争力和综合国力，因此，油田专用压裂车产业已经成为发达国家和地区不遗余力发展的重要产业之一。 伴随常规油气以及页岩气、页岩油、煤层气等非常规能源开采技术发展，欧美等发达国家已经建立了各自完整的油田专用压裂车制造工业体系，形成了强大的生产能力，积累掌握了油田专用压裂车及关键设备的绝大部分核心设计能力与制造技术，国际产业技术与市场上形成垄断性强势。3.1、压裂泵车产品现状 压裂泵车的动力大小直接反映整套机组的工作能力，其设备的先进性主要体现在动力配置、压裂泵性能和控制系统上。压裂泵的发展主要体现在提高泵的输

12、出功率上，代表产品有HalliburtonHQ2000五缸泵、SPMTWS2250三缸泵和SPMQWS2500LW五缸泵。由于其排量大、质量轻和振动小等优点而受到用户的青睐。但是HQ2000泵只用于HMlibuaon公司生产的压裂泵车上，通用性差，尤其是配件价格非常昂贵，使油田的实际使用用户不多。即使在美国和加拿大市场，目前还是以三缸泵为主。三缸柱塞泵是目前国际使用最多最广的压裂泵，它具有功率范围广、结构简单和维修保养方便等特点。 美国是主要生产油田专用压裂车的国家，有哈里伯顿(Halliburton）、道威尔-斯伦贝谢、B.J（BYEONJACKSON）公司、西方公司、双“S”(STEWAR

13、T&STEVENSON)斯图尔特-斯蒂纹森等公司。加拿大有戴尔公司、Crown、Nowsco公司，法国有道威尔公司。由于地缘关系，加拿大公司主要使用美国部件组装，产品性能参数与美国产品接近。 图5：压裂车主要国家地区产能分布4.1.1 四机厂概况四机厂是世界著名的石油钻采装备制造企业，生产各种钻井装备、修井装备、固井装备、压裂装备、海洋装备和高压液体控制产品。工厂占地105万平方米，工业建筑面积15.5万. 工厂1941年始建于兰州，为适应中国石油工业发展的需要，先后迁酒泉、搬敦煌; 70年代初，南下荆州，参加江汉油田会战，曾造出国内第一代柴油车；改革开放以后，转产石油钻采装备，首家从

14、美国引进修井机、水泥车和压裂机组等7项制造技术，试制出国产首台修井机、自动混浆水泥车和首套大功率压裂机组；上世纪90年代，以中美合资四机赛瓦公司为窗口，成功实现了对石油装备研发国际前沿技术的及时跟踪。 图7：四机厂全景工厂设立了博士后科研工作站、教授创新工作室。通过提升自主创新能力，共获得130多项国家专利授权，承担国家级科技项目4项，掌握了“钻机快移快装技术”、“海洋装备模块化设计技术”、“低温材料和制造技术”、“自动混浆固井技术”、“高效环保修井技术”、“柱塞泵设计制造技术”和“大型压裂机组成套技术”等30多项核心技术，形成了具备自主知识产权的钻机、修井机、固井设备、压裂设备和高压管汇5大

15、类主导产品，覆盖钻井和采油两大石油工程作业领域。石油钻机荣获“中国名牌产品”称号，固井水泥车被评为“全国用户满意产品”。“SJPETRO”商标在美国注册。 工厂以 “三个中心”（国家级工程技术研究中心、国家级质量检测中心、核心制造中心）建设为依托，完成了“固井压裂设备国产化基地”改造，建成了高压管汇件、泵等7条流水生产线，建成了钻修井机试验场、固井压裂设备综合性能实验室、水压测试中心，通过了国家实验室认可与计量认证，取得了ISO9001和API双认证，建立了完善的科技创新体系、核心制造和试验检测体系、市场销售服务体系，被认定为湖北省石油钻采设备工程技术研究中心、湖北省企业技术中心。 在售后服务

16、方面，工厂在国内油田建立了20个常驻服务部，产品覆盖全国各陆上油田、海洋油田所属单位，并保持了较高的市场占有率；在国外主要产油区建立常驻服务站和4S销售服务体系，产品先后出口到美国、加拿大等30多个国家和地区，是国内出口钻、修井机数量最多的企业。4.1.2 四机厂生产的部分装备4.1.2.1压裂装备压裂、酸化施工作业是改造油气藏的重要手段之一。压裂施工是通过注入高压流体使井底地层形成具有足够大小的填砂裂缝，以增加油气的流动性，提高油气井采收率的一种行之有效的方法。四机厂通过二十多年的发展，在成功开发出柱塞泵的基础上，研制出系列成套压裂装备以及配套试验装置，形成年产100台成套压裂装备的生产能力

17、。压裂施工作业需要成套的压裂装备，通常一套压裂机组包括4-8台压裂泵车、1-2台混砂车、1台压裂仪表车、1台管汇车和其它辅助设备。在施工过程中混砂车将压裂液、支撑剂和各种添加剂混合完成后，通过连接管汇提供给多台压裂泵车，压裂泵车将混合后的液体进行增压，通过高压管汇集后注入井底，压裂仪器车对作业全过程进行监控并进行施工和记录。图8：压裂车组装现场机组可根据用户作业实际需要灵活配套；设备按国际标准设计，与国际名牌压裂设备可互换或同时联机工作，通用性强； 机组可选用多项先进的自动控制技术，保证压裂作业的准确、可靠，并可选择先进的网络控制技术。压裂设备关键部件柱塞泵制造的技术和资金壁垒高，国内高压柱塞

18、泵市场主要为四机厂垄断，压裂设备和柱塞泵为国家指定的863国家攻关项目，行业准入壁垒很高。柱塞泵制造工艺要求高，投资新建年产700台（100台2500马力高功率压裂泵）柱塞泵的厂房需要4亿（不含铸锻环节）。目前在国内大型压裂设备上公司具有极强的优势，竞争对手主要为杰瑞股份，兰石目前只能制造500-1500马力的中小型压裂泵车。（1）压裂泵车 目前，四机厂的压裂泵车的主要型号有：YLC70-265型、YLC70-450型、YLC70-670型、YLC105-750型、YL105-1340型、YLC105-1490型等。以2500型（YLC140-1860）为例：2500(YLC140-1860)

19、型压裂泵车采用车装结构，配置2235kW(3000HP)发动机和2085kW （2800HP）五缸压裂泵，最高工作压力达到140MPa（20000psi）。整机包括载车底盘、车台发动机、液力变速箱、五缸柱塞泵、高低压管汇、液气路系统和网络控制系统等部件。整机具有超高压力、超大功率和连续作业的特点，适用于油气田超深井、深井、中深井的各种压裂、酸化泵注作业。图9：压裂泵车该车台发动机功率大，其风扇冷却系统由底盘发动机驱动，能够确保压裂泵的输出功率达到1860 kW （2500HP）； 采用加固型副粱，车装结构，具有越野性好、移用性强的特点。能够适应油田特殊的道路行驶。表1：2500压裂车的主要参数

20、 产品型号YLC140-1860最高工作压力140 MPa（33/4柱塞）123 MPa（4柱塞）97 MPa（41/2柱塞）</< TD>最大输出排量2172 L/min（33/4柱塞）2471 L/min（4柱塞）3128 L/min（41/2柱塞）压裂泵额定输入功率2085kW (2800HP)外形尺寸（长x宽x高）12500x 2500x4200（mm）总重量45000kg（2）混砂车（以HSC360型为例）HSC360型混砂车，可为多台联机作业的压裂机组提供稳定充足的砂液。该车采用全液压驱动，全部动力由车台柴油机和底盘取力口提供。车台柴油机输出动力，经分动箱并带动四

21、组油泵，四组油泵再分别驱动各液马达以实现输砂、搅拌、胶联、干添、输砂器的起升、分合及液压油风扇各部工作。底盘发动机取力口经传动轴与分动箱连接，分动箱带动两组油泵驱动各油马达以实现吸入、排出泵的工作。图10：混砂车该混砂车适用于油田大型压裂和防砂作业配套； 采用进口名牌重载底盘，越野性能强； 全液压驱动，作业机构动力从车台和底盘发动机取力，整机装机功率715hp； 超大排量，单机即可满足大型机组高排量需求； 可配备多项自动控制系统，包括液面自动控制、混砂自动控制、液添自动控制、干添自动控制和排出自动控制系统，实现混砂作业工艺。表2：HSC360混砂车的主要参数 产品型号HSC360砂泵最大清水排

22、量m3/min（bbl）16（100）最高工作压力MPa（psi）0.7（100）输砂器最大输砂量kg/min（gpm）10500（23148）三个液体添加剂排量kg/min（gpm）37.8（10） 200（53） 340（90）干粉添加剂排量 L/min（gpm）102（27）混合罐容积 m3（bbl）1.5（9.4）整机外形尺寸 mm（in）10634×2500×4205（419×99×166）重量kg（lb）28000（61729）（3） 压裂管汇车压裂管汇车是在油田各压裂、防砂作业中用于运载和吊装大量管汇的专用设备，主要由汽车底盘、液压吊臂、橇

23、架、高低压管汇系统以及液压系统组成，可根据用户需要设计和配备管汇系统。图11：管汇车4.1.2.2固井装备固井装备的研发始于上世纪八十年代，通过三十余年设计制造经验的积累，拥有系列柱塞泵、混浆控制系统及整车的自主研发能力和制造能力，包括车装式、拖挂式、撬装式等三种形式，最高压力35MPa-100MPa,最大排量每分钟1300L-4200L。产品主要用于油气田深井、中深井、浅井的各种固井作业。可完成自制水泥浆、注水泥、替泥浆、碰压等工作。也可用于洗井和一般的浅井的压裂施工。小型固井装备多为单机单泵配置，使用维护成本低，适用于浅井固井作业。高大排量固井装备多采用双机双泵配置，稳定可靠，适用用中深井

24、固井作业。图12： 固井车4.1.2.3钻井装备 第四石油机械厂拥有成熟的钻井设备设计制造技术，从产品开发、生产制造、试验检测到售后服务，都有一套完整的质量保证体系。产品技术起点高，拥有多项产品自主知识产权，支制造过程接受用户监造及第三方认证机构的检验。钻机产品包括车装式钻机、拖挂式钻机、模块式钻机、快移式钻机和特种钻机，驱动形式包括柴油机驱动、电驱动、复合驱动等。该厂同时生产钻机配套的泥浆循环设备、泥浆净化系统、钻井管汇和钻井工具。 图13：大型钻井安装现场5.国内其它厂商情况5.1 2010年石油钻采设备行业利润前30名企业序号企业名称利润总额（万元）1中国石油集团渤海石油装备制造有限公司

25、336152烟台杰瑞石油服务集团股份有限公司281923胜利油田高原石油装备有限责任公司209664江苏金石机械集团169885中石化集团江汉石油管理局第四机械厂157606海城市石油机械制造有限公司154367江汉石油钻头股份有限公司136858天合石油集团汇丰石油装备股份有限公司130059中原特刚股份有限公司1073610天津立林机械集团有限公司901211江苏双鑫石油机械有限公司869312上海神开石油化工装备股份有限公司782313盐城三益石化机械有限公司647614河北省景县景渤石油机械有限公司584515南阳石油二机（装备）有限公司556616贵州高峰石油机械股份有限公司5225

26、17德州联合石油机械有限公司389118中航重工中南装备有限责任公司（388厂）380519通化石油化工机械制造有限公司237520盐城特达钻采设备有限公司235021河北华北石油荣盛机械制造有限公司203222山西北方风雷工业集团有限公司181823北京纳尼能源科技发展有限公司181624江苏如东通用机械有限公司180825兰州通用机器制造有限公司167926胜利油田胜机石油装备有限公司151127江汉石油管理局沙市钢管厂146228中原特种车辆有限公司138329江苏新象股份有限公司134730山东三田临朐石油机械有限公司12205.2部分企业简介（1）杰瑞股份杰瑞集团是一家专业从事油气开

27、发钻完井设备、油气工程设备、油田工程技术服务、油气工程设计等设备和服务一体化的企业集团。总部位于中国烟台，拥有占地640亩的两个工业园区，在国内油田设有多个服务基地，并在北美、南美、俄罗斯、澳大利亚、非洲等地设有营销与服务机构。集团现有18个成员公司，员工总数3200余人，外籍员工60余人。2010年2月5日在深圳证券交易所上市，股票代码：002353。杰瑞致力于成为全球领先的设备供应商与技术服务商，在技术研发、产能规模、全球市场开发和品牌建设等方面取得了快速发展。杰瑞自主研发制造的压裂成套设备、系列固井设备、连续油管作业设备、液氮泵送设备、智能排管器系统、带压作业设备、天然气压缩输送设备、天然气液化及加注设备等产品适用于中国页岩气的勘探和开发，我们的业务已遍布全球30多个国家和地区，是众多国内外知名油公司、油服公司的合格供应商和战略合作伙伴。杰瑞集团与贝克休斯结成了油田工程技术服务战略合作伙伴。值得一提的是，杰瑞自主研发的大型压裂成套设备已经成功应用到美国的页岩气开发。杰瑞集团具备油气勘探开发设备和服务协同的一体化优势，形成了比较完善的钻完井设备制造体系、钻完井一体化的油田工程技术服务体系，还具备油气工程设备集成制造与工程设计协同的油气工程产业体系。创新、安全、可靠的设备和专业的技术服务，使杰瑞品牌跻身国际高端市场，建立了良好的品牌形象