中石化石油机械股份有限公司(简称:石化机械)是中国石化唯一的油气装备工具研发、制造与专业技术服务中心。主导产品涵盖石油工程、油气开发、油气集输等领域,具备面向陆地到海洋、常规到非常规、深层到超深层油气高效勘探开发,提供关键装备工具整体解决方案和一体化服务的能力。建有国家认定企业技术中心、院士专家工作站、博士后科研工作站、全国钻采专标委固压设备标准工作部等研发平台,是中国石化首批科技创新企业,是固井压裂装备国家制造业单项冠军示范企业、牙轮钻头国家制造业单项冠军示范企业,油气井封层桥塞入选国家制造业单项冠军产品。建成钻头钻具、钻机、修井机、固井压裂设备、油气钢管、天然气压缩机等16条生产线,拥有7个专业实验室和国家油气钻采设备质量检验检测中心,多次承担国家科技重大专项科研项目,3个项目荣获国家科技进步奖一、二等奖,26个项目分别荣获省部级科技进步奖、技术发明奖,公司入选国务院国企改革“双百行动”企业。市场覆盖国内各油气生产区域及40多个国家和地区。
多年来,石化机械坚持“三个面向”,全力推进油气装备工具创新攻坚,在帮助用户解决问题、创造价值中,助推油气能源高质量开发。
面向油气勘探开发痛点,铸造技术领先的“国之重器”
页岩气藏通常位于地下2000-4000米深的页岩层中,由于页岩密不透水,却很容易碎裂,因此要从片状的岩石里采出气来,就要尽可能将页岩击碎。为获得持续高产的页岩气,需要将大体量压裂液压注进井底,采取分段压裂的开采方式,使岩壁碎裂、释放页岩气。
其关键设备属高端油气钻采装备,长期以来核心技术难以突破,设备依赖进口,制约了我国油气资源开发,对国家能源安全造成一定威胁。全球大多数国家受制于高技术门槛,“望气兴叹”。
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。
20世纪80年代末,石化机械从国外引进压裂机组设计制造技术,先后完成国内首套800型、1000型、1800型、2000型压裂机组的研发。经过对引进技术的消化吸收和自主创新,2008年,石化机械自主研制的世界首套车载式2500型压裂机组成功亮相普光气田大型酸压现场,标志着石化机械压裂装备实现了从“跟跑”到“并跑”的突破。
车载式2500型压裂机组问世后,石化机械将研发目光锁定在开发功率更大、自动化控制程度更高的3000型成套压裂装备,同时搭建具有国际领先水平的压裂装备自主创新研发平台,着眼突破一批关键难点技术,形成一套技术标准规范。
经过3年的艰难孕育,2013年,世界首创“3000型压裂车”在石化机械成功问世,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。
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,实现了“从单机到成套”的创新。
面对柴驱压裂装备噪音大、作业成本高、污染物排放等问题,“十三五”期间,石化机械把创新锁定在了电动压裂装备研发。2017年12月,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东平台开展工业试验,首次从主压装备到辅助设备实现100%电驱化、撬装化,完成100段压裂施工,创造了当时国内页岩气单日压裂段数、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。超大功率全电动压裂成套装备应用技术入选国家绿色技术推广目录、央企科技创新成果推荐目录。
面向现场作业难点,铸造高效可靠的“国之重器”
压缩机是天然气增压开采、集中处理输送、注气加气和各利用领域都要用到的关键设备,好比“人的心脏”。
作为中国石化国产化天然气压缩机制造基地,石化机械坚持科技自立自强、服务油气开发利用,凭借30多年的天然气压缩机研发制造经验,依托国内唯一大型往复式压缩机综合试验平台,研发制造了能够适应天然气、页岩气、煤层气、LNG等多种介质和工况的天然气增压、集输、注气、加气压缩机。
石化机械储气库压缩机是伴随着天然气发展、储气库建设应运而生的。
从2010年启动中原文96储气库先导试验项目、研制出国内首台储气库国产化压缩机开始,石化机械就持续强化科技自主创新,直至全面掌握高压压缩机关键技术。
针对进气压力和排量、排压、排温等具体要求,研制的储气库压缩机在中原文23、胜利永21、卫11、东北孤家子等储气库成功投运。
在国内东部最大的文23储气库,石化机械压缩机在工艺适应性、振动指标及千小时故障率等方面显现优势,实现率先交付、率先调试、率先投运,以50%的设备台数承担了储气库70%以上的注气任务。
卫11储气库压缩机是石化机械自主研发、具有完全自主知识产权、全部国产化制造的高端压缩机,形成高压动密封、大交变应力气缸结构设计、多机联运振动控制、精准注油系统集成、高功率能耗优化等特色技术,具有压力高、排量大、适应范围广、供货周期短、性价比高、安全可靠、运行平稳、振动小、噪音低、能效高、智能运维和服务响应快、质量优等特点。
面向储气库建设与运营,石化机械精心提供现场服务,设立运维项目部,全面保障储气库压缩机运行、维护和配件供应,现场开展故障诊断修复工作,提供从机组运行管理、维修保养到故障处置、配件供应等一揽子服务。
受自然递减规律影响,页岩气田开发1-2年就进入平输压生产期,稳产压力大。增压开采成为页岩气田稳产上产的关键。
在涪陵页岩气田开发初期,石化机械未雨绸缪,开发的井口增压压缩机、气举排液压缩机等成为主力设备。在南川页岩气田,石化机械以优化的工艺流程、满足工区要求的控制参数、针对性强的整体解决方案,率先在平桥南194和197平台成功投运,成为当地唯一一家增压设备供应商。
为保障现场增压压缩机的平稳运行,石化机械在涪陵设立了技术服务中心,承担焦石坝方圆200公里范围内压缩机的到货验收、安装调试、交机手续、巡检、故障处理和维保任务。坚持“先修保运行、后理清责任”原则,快速处理故障、响应用户需求。
面向提速提效堵点,铸造攻坚啃硬的“国之重器”
钻头不到,油气不冒。看似不起眼的钻头,实则是油气装备领域的“小巨人”。
作为牙轮钻头国家制造业单项冠军示范企业。石化机械持续保持了牙轮钻头领先,同时,大力研发金刚石钻头、螺杆钻具、水力振荡器、扭力冲击器等。在金刚石钻头方面,开发的混合钻头、异形齿钻头、孕镶钻头、双心钻头等,稳定性和工况适应性均大幅提升,特别是“龙系列”混合钻头,实现了由软至硬地层全覆盖,成为钻井提速最佳利器,极大推动了优快钻井。等壁厚螺杆钻具在大扭矩、耐油基、耐高温、高转速、长寿命、可靠性等方面均取得突破,满足不同钻井工况的使用要求,在水平井、定向井、深井、超深井等钻井作业中广泛应用。
聚焦工程难点,石化机械联合用户开展项目攻关,差异化提供钻头钻具一体化服务,形成以混合钻头、尖圆齿PDC钻头,匹配大扭矩等壁厚螺杆等优势产品,各层段均取得领先技术指标,接连攻克中国油气钻井史上多个“珠峰”,在国内外市场创造技术指标纪录300多项。
在涪陵工区,石化机械钻头钻具组合应用,将钻井周期从100天缩短到25.88天,大幅降低了综合钻井成本。在顺北工区,提供的钻头钻具一体化解决方案,不断刷新工区指标纪录。顺北71X井完钻井深8542米,全井采用石化机械钻头钻具,较设计钻井周期提前99.03天完钻,创顺北工区周期节约率50.53%纪录。在亚洲第一斜深井顺北56X井,石化机械异形齿PDC钻头、混合钻头、耐高温等壁厚螺杆钻具组合钻进,进尺占比75.3%,性能全面超越进口产品。在顺北鹰1井,创单只钻头一次入井最长进尺5053米纪录。
未来,石化机械将以“打造大国重器,支撑油气发展”为使命,深入实施“培育单项冠军,推进两个转型,打造百亿企业”战略,抓好“345”产业布局,在发展钻采装备、钻完井工具、集输装备优势产品基础上,拓展氢能装备、环保装备、化工装备和数字化产业,加快推进钻完井工具一体化服务、装备运行维护服务、泵送与增压服务、设备设施健康服务、设备租赁服务,持续建设技术先导型企业,为保障国家能源安全做贡献。