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中国钻机是怎样“钻”到世界第一的?

来源:华体会登录页面    发布时间:2024-03-19 13:13:16

  中国石油钻采设备工业在本世纪最初15年的迅猛崛起,反映了同期中国经济高增长的“人民性”。在高增长之前,没有一点人能够“设计”或预料这个工业的崛起,特别是其崛起的方式——不仅出现了竞争性的国有企业,还出现了创新的非公有制企业,各路“英雄”共同把这个工业推向世界第一的位置。

  当下,当这个工业的增长随经济稳步的增长的放缓而趋于“平静”后,我们仍就可以看出它对中国未来技术进步和产业升级的意义——中国历经70多年发展起来的工业体系,不仅过去是,将来也仍然是中国经济增长的主要动力。

  在中国石油和石油化工设备工业协会涉及的4个工业中,石油钻采设备工业是最大的,其销售收入超过其他3个工业的收入总和,规模以上的企业大约有800多家。

  如图1所示,中国石油钻采设备工业在21世纪最初的十几年里经历了非常迅猛的发展,其销售收入在2003-2014年间增长了35倍。虽然全球油价在2004-2014年的高涨为这种增长提供了诱因和条件,但中国工业能够实现高增长的能力却非一日之功,而是植根于中国70多年的工业发展历史之中。

  第一个阶段是从新中国成立之初到改革开放之前,中国从无到有地发展起这个工业。

  在“一五”计划的156个建设项目之中,有2个是石油设备工业项目,即隶属机械工业部的兰州石油机械厂(以钻机为主)和兰州炼油化工设备厂。该工业的早期产品主要在引进苏联石油装备技术的基础上,以国内自行设计、研究和制造为主。

  不过,中国石油工业发展的真正起点是上世纪六十年代初开发大庆油田,因此这个工业后来的发展走向和势头深受“石油大会战”的影响。

  这一时期,已经有了基础的中国企业以许可证贸易、合作生产等形式从西方国家引进设计和制造技术,生产主设备的中国企业普遍采用了美国石油协会的标准和认证。从个别企业的历史能够准确的看出,石油部门的附属机械厂就是在这个阶段开始生产石油钻机(主设备)的。

  但是,引进技术没有改变中国石油钻采设备工业的轨迹,它从来没有被外国产品或外资企业所主导。即使在引进之风最盛行的上世纪九十年代,中国石油企业使用的钻采设备也一直以国产为主(虽然有引进设计的情况)——在大中型钻机方面近90%,在小一点的设备方面(如抽油机)则全部是国产。

  在进入21世纪后的第三个阶段,中国石油钻采设备工业迎来了市场需求高增长的阶段。

  由于已经形成规模并保持着产品开发能力,中国石油钻采设备工业的设备不仅满足了国内石油工业的需求,而且还以其在同等技术水平下成本较低的优势,大踏步进入国际市场。

  图2:中国石油天然气钻机的国际贸易额,1992-2020。数据来源:联合国贸易数据库。为了简便,本图使用的数据只包括石油天然气钻机。钻机是钻采设备工业单机销售额最高、技术最复杂的产品,足以代表各国在该工业的水平。

  为了更好地理解中国石油钻采设备工业崛起的历史脉络,下面介绍三个主要企业,它们代表了这个工业的不同发展路径。

  中石油集团所属的宝鸡石油机械有限责任公司(以下简称“宝石”),是中国最大的石油钻采设备制造商,从2011年至今,它的石油钻机和钻井泵产量一直居全球首位。

  1997年是宝石厂连续亏损的第8个年头,当年1-8月的账面亏损已达1700多万元。同年9月,厂里调整领导班子,由在厂里从事过十几年技术和管理工作的年轻副厂长张冠军出任厂长。

  张冠军,1957年出生,安徽砀山人,1982年从安徽工学院(现合肥工业大学)金属材料与热处理专业毕业被分配到宝鸡石油机械厂工作,教授级高级工程师。

  张冠军上任后立刻采取动员群众找症结的方法,改革干部制度和分配机制,整顿劳动纪律,实施全员质量管理;对财务、采购实施集中化管理,消灭了“分灶吃饭”留下的一百多个账号,宝石当年便扭亏为盈。

  对于亏损的主因,新班子分析是缺少拳头产品,于是张冠军提出“科技兴厂”的方针,瞄准目前国际先进的电动钻机技术,加快新产品开发速度。

  宝石厂涉足钻机制造是上世纪八十年代后半期的事:1991年,它参与研制的ZJ45D丛式井钻机获国家重大技术装备成果一等奖;1996年,它开发的ZJ15X斜井钻机获中国石油天然气总公司科技进步一等奖。

  1998年春节刚过,宝石厂就召开中断了7年的科技大会,制定规划,奖励有贡献的技术人员。伴随这个转向的是,在资金极度紧张条件下的高强度投入,在1998-2000年的3年期间,宝石厂分别投资400万元、1100万元、1000万元用于新产品开发、生产线改造和添置设备。

  1998年,恰逢国内石油钻井设备进行更新改造方案的征集选型。宝石厂立刻调整方向,提出研制具有国际先进水平的直流电驱动系列钻机的一揽子方案,被有关部门定为国内钻井设备更新改造的首选方案。亢奋起来的宝石人,在两个月内完成整个设计、工艺和技术准备工作,半年后制造出一台价值3000万元的5000米钻机,订单随之而来,此后年年都有新产品。

  1998年,宝石厂实现净利润150万元,1999年上升到300多万元,还拿到7亿多元的订单。就这样,张冠军以进取性战略一举扭转了宝石的颓势。2002年年末,宝石厂和中油物装以前者占75%,后者占25%的股比,改制为宝鸡石油机械有限责任公司。到2005年年初张冠军离任时,宝石的年营业收入已达10亿元,年利润达到5000多万元。

  2006年,在中石化3台12000米钻机的全球招标中,宝石以技术方案评分和商务报盘第一名的资格力挫欧美群雄——包括久负盛名的美国国民油井公司,成为全部设备的惟一中标者。

  宝石于2007年研制成功首台中国同时也是世界首台12000米特深井交流变频石油钻机,它除了柴油发电机来自一家美国企业,其他部分全部由宝石自主开发。它还一举创造了三个世界之最:同一产品获专利最多、研制时间最短、核心技术最先进。

  该钻机的成功研制,入选2007年“中国十大科技进展新闻”的第二位,排名仅次于嫦娥一号发射成功。它使宝石跻身世界前沿。

  2021年9月1日,“一键式”人机交互7000米自动化钻机开钻仪式。图源:宝石公众号

  四川宏华石油设备有限公司(宏华)是一家在最近20年里迅速成长起来的民营企业。

  1994年,宏华的创始人张弭在泸州川南矿区机修厂做技术员时,被调到四川石油管理局广汉钻采设备制造厂,先后任该厂副总工程师、副厂长,后来又担任川油广汉宏华实业开发公司总经理。

  当时,宏华实业开发公司经营的是和钻井设备相关的产品,如喷射泵、泥浆泵等,张弭却萌生了制造钻机的念头。他父亲是石油工人,他自己也毕业于四川石油管理局职工大学——“读大学的时候去了几次井队,那个时候钻井设备都是仿造的,我就觉得当我毕业的时候,有这个可能去设计中国的钻机。大家都在仿造,我可以自己搞点儿东西出来。现在看着是落后,反之则是个机会。”

  1996年8月,张弭试着造出了第一台2000米的轻型钻机,算是一个实验品。1997年12月31日,川油广汉宏华有限公司挂牌成立。虽然只有11个员工和80万元的资金,但在维修钻机、成功改造泥浆泵、自主研制小型钻机的基础上,宏华开始进军钻井设备行业。

  真正影响宏华命运的事件,是张弭从1998年开始研究数控变频钻机,样机从1000米深度试验到4000米,并且做了小规模工业性试验。在中石油组织的全国专家会上,这个数控变频方案得到赞扬,但专家们私底下都认为实现它还早。

  2001年9月,宏华研制成功国内第一台数控变频电动钻机ZJ40DBS,实现了主要功能的全数字控制及自动送钻和能耗制动,并通过了首钻井验收。由于该机总体性能达到国际先进水平,当年就被列入国家重大装备创新研制项目计划并得到80万元研发资助——这对宏华来说是很大一笔钱。

  2005年,宏华与美国一家小公司GTS签订了ZJ40DBST钻机租赁合同,并于当年9月在美国科罗拉多州海拔3000米的落基山脉顺利完成了第一口井的作业任务。

  宏华钻机在美国一炮打响,让世界最大的陆地钻井承包商NABORS刮目相看,很快便到宏华工厂实地考察,并在2006年与宏华签订了一揽子总计30余台钻机,约1.5亿美元的合同。

  成功进军美国市场之后,宏华又顺利打开了俄罗斯市场、中东市场、东南亚市场、南美洲市场,为斯伦贝谢、壳牌、BP等一流石油公司服务。此后,宏华在全球12个国家设有分公司或办事处,在美国和埃及建有自己的工厂,全球售后服务网络日益完善。

  除了宏华,在过去20年里还有众多民营企业进入石油钻采设备工业,比较有名的包括山东科瑞集团、烟台杰瑞石油服务集团、胜利油气管道控股有限公司、安东石油技术(集团)有限公司、海隆石油工业集团有限公司、华油能源集团有限公司(北京)、山东墨龙石油机械股份公司等,以及含有外资的斯伦贝谢(中国)公司和贝克休斯(中国)公司。

  这些民营企业的涌现,恰恰反映出中国工业体系在70多年时间里积累起来能力和资源,也让今天进入这个工业的门槛被大大降低。

  上述介绍没有包含中国石油钻采设备工业的所有企业,但介绍的这几家无疑是其中最重要的。它们的经历足以反映出中国石油钻采设备工业在世界的地位,也足以勾勒出该工业几十年来的变化脉络。

  面对企业命运的起伏,可以一声叹息,也可以几分唏嘘,但无论什么情绪都不会掩盖一个事实——这是一个中国跻身世界前沿的工业。国际贸易数据让这个事实无可争议。

  图3:中、美、德、意、日五国的石油天然气钻机出口额,1992-2020。数据来源:联合国贸易数据库。

  国际贸易数据表明,从2000年到2019年,无论世界钻机市场如何随着油价的波动而起伏,中国在自己是钻机消费大国的同时,还一直保持为最大出口国,并且是最大出超国。因此,所谓中国“已发展成为继美国之后的又一石油装备制造大国”的实质内容是这样一个事实:中国石油钻采设备工业已经是世界老大。只不过我们许多人总是有一种心理障碍,不太敢直接承认自己的工业就是世界老大。

  “胆怯”的部分原因,来自说不清楚中国工业是怎么成为世界第一的。这些年在国内市面上流行的理论,或是以“比较优势论”否定前30年的工业化,断言中国的发展是靠劳动密集型产业;或是说中国发展的关键是“产权保护、契约精神、所有制多元化、公平竞争、价格引导等市场制度”;或是把中国工业的进步归因于技术引进、“国际产业转移”,等等。

  很难相信中国工业仅凭这些“理由”就能成为世界第一。这几年中国工业的增长放缓后,部分学者又提出中国经济的主要问题是“产能过剩”和“僵尸企业”,而解决发展的问题,要靠私有化下的自由市场来重新配置资源。而当这种思维影响了经济政策后,所有现存的中国工业都被看成是没有前途的“旧动能”,于是鲜有人再关注这些中国工业在世界上的地位。

  本文对中国石油钻采设备工业发展轨迹的简单回顾证明,中国在21世纪“出人意料”的高增长,根植于中华人民共和国70多年的工业化历史。

  无论存在多少缺陷,“前30年”的计划经济体制取得了一个不容抹杀的历史功绩——建立起一个完整的工业体系。这个工业体系在上世纪八十和九十年代经历了从半计划体制到市场体制的转变,也经历了对外开放的过程,它没有被破坏,而是继续得到扩充和完善。改革开放使人民可以广泛参与工业化,在这个过程中成长起来的民营企业也成为这个工业体系的新成员,但不是替代者,因为工业体系的实质,是必须通过长期积累才能形成的知识、技能和经验的专业化分工体系。

  本文对企业发展轨迹的分析证明,民营企业家创业所需的机会和能力是内生于中国工业体系的,尽管前者的发展会贡献于后者的发展。

  正是这个在极度贫困条件下、以国家力量奠定基础的工业体系,经过改革开放年代的企业创新,在进入21世纪之后迸发出巨大的能量:不仅推动了中国经济的高增长,也使自己在高增长中成为总量意义上的世界第一。甚至连中国工业“大而不强”的说法也成为陈词滥调,因为在总量最大的背后,是一个又一个的中国工业跻身世界前沿。

  一些经济学家以没有实现全面私有化为理由,认为中国的改革不彻底。但在我们查看俄罗斯的石油钻机贸易数据时,发现这个石油天然气生产大国的钻机已经多年主要依靠进口。苏联是最先教会中国制造钻机的国家,却因为经历了一场全面私有化的激进市场改革(休克疗法)而重创了自己的工业体系。

  全球油价下跌导致了石油设备市场的衰退,中国石油钻采设备工业也经历了困难阶段。但是,中国石油钻采设备工业仍然是世界老大,其中的主要企业仍然在以创新寻求发展,用“产能过剩”或“旧动能”的语言根本无法估量它对于中国未来发展的价值。即使石油的地位衰落,这样的工业仍然是中国未来发展的基础。

  2017年5月10日,中国在南海实现全球首次天然气水合物试采工程试气点火,标志着中国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产气的国家。

  对于三分之一以上的天然气依靠进口的中国来说,能够开采可燃冰的战略意义不是一般地大。那么,中国为什么能够超过美国、日本,率先实现可燃冰开采?一个重要原因还是在于中国工业提供的技术手段——中国除了拥有世界最大的石油天然气公司外,海洋工程专用设备工业世界第一,石油钻采设备工业世界第一,无缝钢管(油井管)工业世界第一。

  如果把这些工业都当作“旧动能”,我们就会遇到一个矛盾:成功开采可燃冰是中国在利用自然资源方面的一项重大创新,而这个“新动能”就是靠着“旧动能”才产生的。弄清楚新旧之间的这种联系,我们就很容易理解,如果把“旧动能”都消灭掉,中国就什么动能都没有了,遑论“高质量发展”。

  因此,中国历经70多年发展起来的工业体系,不仅过去是,将来也仍然是中国经济稳步的增长的主要动力。

  * 文章为作者独立观点,不代表MBAChina立场。采编部邮箱:,欢迎交流与合作。

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