集群作战，绿色开发深层页岩气

超大功率全电动压裂成套装备

• 主人公：超大功率全电动压裂成套装备
• 研发人员：中国石化、华中科技大学、中国中车等单位联合研发
• 特点：“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，电动压裂装备整体技术水平达到国际先进水平
• 绝活儿：创新突破7项关键技术，电机直接驱动，压裂装备从柴油机驱动向电力传动转变，装备自主化率由50%提升至95%；实现远程操作与智能化控制，大幅提高混砂控制精度

8月30日，石化机械超大功率全电动压裂成套装备集中应用于涪陵页岩气田焦页11东平台，完成244段压裂。全套装备在仪表装置远程操作，24小时连续压裂施工，现场管汇连接工作量减少60%，综合成本下降30%，施工区外百米噪声小于55分贝。

这是超大功率全电动压裂成套装备又一次成功的规模化运用。

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。石化机械高级专家吴汉川介绍，该项目从研制试验到投入商业应用，集聚了“中国力量”。

突破：从“跟跑”到“并跑”

20世纪80年代末，石化机械四机公司从国外引进压裂机组设计制造技术。吴汉川作为技术骨干和主要负责人，参与了国内首套800型、1000型、1800型、2000型压裂机组的研发。

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。

2020年底，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名单。

责任编辑：牛淋淋