超大功率全电动压裂成套装备绿色开发深层页岩气

　　大型压裂装备属高端油气钻采装备，长期以来核心技术难以突破，设备长期依赖进口，严重制约了我国油气资源开发，也对国家能源安全造成一定威胁。由石化机械牵头研发的超大功率全电动压裂成套装备，是“十三五”国家科技重大专项“深层页岩气开发关键装备及工具研制”项目的标志性成果之一。

　　突破：从“跟跑”到“并跑”

　　赶超国外先进技术，开发具有自主知识产权的大型压裂装备，是几代油气装备人的使命与担当。

　　大功率压裂机组技术含量高、生产难度大。为寻求突破，技术人员从单一产品设计转向基础理论、概念研究和试验验证，推动压裂装备由“中国制造”向“中国创造”转型。

　　他们坚持面向工程需求，依托国家科技重大专项，实施产学研用一体化攻关，采用项目管理模式，深度融合促成果转化。四机公司与国内10多所高等院校和科研院所确定了合作关系，并建立压裂装备核心部件柱塞泵、输砂混配装置等理论分析平台，以及亚洲最大的水压试验装置等设施，40多项压裂技术取得国家专利。

　　2008年，由石化机械自主研发制造的世界首套车载式2500型压裂机组亮相普光气田大型酸压现场，卓越的技术性能和稳定的工作性能，让国外同行为之叹服。这次成功也为3000型、5000型等压裂机组的研发奠定了坚实基础。

　　创新：从单机到成套

　　车载式2500型压裂机组成功问世后，石化机械将研发目光锁定在开发功率更大、马力更强、自动化控制程度更高的3000型成套压裂装备研发上。不仅如此，他们还希望借助国家科技重大专项项目立项之机，搭建起具有国际领先水平的压裂装备自主创新研发平台，突破一批关键难点技术，形成一套技术标准规范。

　　建立压裂装备自主创新研发平台是一个系统的庞大工程。技术人员打了个比方，如果把2500型压裂机组比作厨房里的抽油烟机，那么3000型项目的研发就是要设计建造一个家庭整体厨房，从规划、实施到应用，对设计者的要求是全方位、大视野、高层次的。

　　经过3年的艰难孕育，2013年，又一世界首创产品“3000型压裂车”成功问世，随即在涪陵国家级页岩气示范区建设中大展身手，成为开发的主力装备。

　　技术人员还提出采用工厂化模式，实现小井场大排量条件下，压裂机组空间及数量的最小化集成和不间断连续作业。2014年8月，在焦页42号平台国内最大规模的“井工厂”交叉压裂施工中，3000型压裂装备创下7项压裂施工新纪录。

　　绿色：从柴油到电力

　　“20多台压裂车同时作业，像联合舰队，壮观但噪声也大。”2015年，江汉石油工程公司在涪陵页岩气田开展压裂施工，常规压裂装备噪声大、作业成本高等难题逐步凸显。通过工程现场的实际勘察，技术人员明确了电动化的创新方向。

　　2017年12月，石化机械研发的首台电动压裂泵装置在涪陵193平台完成先导试验。而后，历经单台工业试验、油电混合压裂应用到全电动成套压裂。

　　2020年5月，超大功率全电动压裂成套设备在涪陵页岩气田焦页27东平台成功开展工业试验，首次从主压装备到辅助设备实现100%电驱化、橇装化，完成100段压裂施工，创造了当时国内页岩气单日7段压裂、配置电动压裂设备数量最多种类最多等新纪录。

　　该成套设备的核心——超大功率电动压裂装置采用多相变频电驱动压裂泵系统，是基于中国高铁变速控制技术的自主创新，部件国产化率超过95%。与传统压裂装备相比，该成套设备取得了机组功率智能匹配、装备集群控制和远程数据管理等7项创新成果，功率更大、智能更高，二氧化碳、氮氧化物等实现零排放，且降噪20%以上。